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非饱和上海软土水力和力学特性耦合弹塑性模拟 被引量:3
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作者 孙德安 陈振新 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期16-20,共5页
目前大多数非饱和土的弹塑性本构模型用非饱和击实土的试验结果进行验证,但现场其他类型的土,如沉积土经常有在非饱和状态下外部环境变化的情况。现有的非饱和土弹塑性模型是否适用于沉积土一类的现场土是需要研究的课题。进行非饱和上... 目前大多数非饱和土的弹塑性本构模型用非饱和击实土的试验结果进行验证,但现场其他类型的土,如沉积土经常有在非饱和状态下外部环境变化的情况。现有的非饱和土弹塑性模型是否适用于沉积土一类的现场土是需要研究的课题。进行非饱和上海第③层土的吸力控制排水排气三轴剪切试验,使用文中提出的能统一考虑非饱和土水力性状和力学性状的弹塑性本构模型,预测上述三轴试验结果,并与试验数据进行比较。比较结果显示,建立的本构模型能够很好地预测非饱和上海软土的水力和力学性质,说明该模型不仅可以适用击实土的预测,还能够很好地适用于其他类型非饱和土的水力和力学性质的模拟。 展开更多
关键词 非饱和 弹塑性模型 三轴压缩试验 上海软土 应力-应变关系
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非饱和上海软土的土-水和变形特性 被引量:5
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作者 陈振新 孙德安 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期98-103,共6页
使用压力板法和滤纸法测量非饱和上海软土的吸力,得到第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的土-水特征曲线,以及土体脱水干燥过程中吸力和孔隙比之间的关系.土-水特性试验结果表明:第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑... 使用压力板法和滤纸法测量非饱和上海软土的吸力,得到第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的土-水特征曲线,以及土体脱水干燥过程中吸力和孔隙比之间的关系.土-水特性试验结果表明:第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的进气值分别为150~180,220~250,650~800,260~310,550~600 kPa.干燥收缩试验结果表明:上海黏土的收缩过程可分为3个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段.当基质吸力较小时,收缩变形较小,土体处于弹性阶段;当基质吸力增大到一定值时,收缩变形明显,土体处于弹塑性阶段;当土体变形基本不随基质吸力变化时,土体处于缩限阶段。 展开更多
关键词 非饱和 基质吸力 重塑土 土-水特征曲线 收缩变形
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横观各向同性非饱和黄土蠕变特性及沉降预测 被引量:1
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作者 杨校辉 赵子毅 +2 位作者 郭楠 钱豹 朱彦鹏 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1489-1500,1510,共13页
大面积分层填筑完成后的填方地基具有横观各向同性的特点,且多处于非饱和状态,工后沉降预测困难,同时考虑横观各向同性和非饱和特性的蠕变模型未见提出。为此,改进非饱和土真三轴仪、制备横观各向同性非饱和黄土试样,通过土-水特征曲线... 大面积分层填筑完成后的填方地基具有横观各向同性的特点,且多处于非饱和状态,工后沉降预测困难,同时考虑横观各向同性和非饱和特性的蠕变模型未见提出。为此,改进非饱和土真三轴仪、制备横观各向同性非饱和黄土试样,通过土-水特征曲线试验得到不同深度处横观各向同性非饱和黄土基质吸力与含水率的关系,通过固结排水试验系统研究不同初始压实度、初始含水率、偏应力和净围压作用下黄土填土的蠕变特性;依据蠕变曲线确定修正Burgers元件模型中6个参数的表达式,建立了横观各向同性非饱和黄土填方地基的工后沉降预测方法。结果表明:横观各向同性非饱和黄土具有明显的蠕变特性,总体呈非线性衰减蠕变,初始压实度、初始含水率、偏应力和净围压均对其蠕变特性有显著影响;蠕变稳定应变与初始压实度呈线性变化关系,提高土体的压实度,可以有效减小填方地基的工后沉降;基于修正Burgers模型建立了能反映初始压实度、初始含水率、应力水平影响,并能准确描述横观各向同性非饱和黄土填方地基工后沉降规律的预测算法;通过实际工程监测结果验证,所提出的工后沉降预测算法简单实用,具有良好的预测效果。研究成果能够丰富和发展非饱和土的蠕变模型,为解决高填方地基变形计算问题提供科学依据。 展开更多
关键词 横观各向同性 非饱和黄土 填方地基 三轴蠕变试验 修正Burgers模型 工后沉降预测
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基于空间滑动面变化的横观各向同性非饱和黄土强度准则及验证
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作者 郭楠 杨校辉 +1 位作者 贾世宁 陈正汉 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第10期2183-2194,共12页
为了科学预测大面积填土地基的强度及变形特性,通过理论分析、系统的室内试验等手段,对横观各向同性非饱和重塑黄土的力学特性做了深入系统的研究。首先,基于空间滑动面强度理论,同时考虑成层地基的横观各向同性及非饱和特性,将基质吸... 为了科学预测大面积填土地基的强度及变形特性,通过理论分析、系统的室内试验等手段,对横观各向同性非饱和重塑黄土的力学特性做了深入系统的研究。首先,基于空间滑动面强度理论,同时考虑成层地基的横观各向同性及非饱和特性,将基质吸力及横观各向同性参数引入Lade-Duncan强度准则,建立了横观各向同性非饱和黄土的强度准则;其次,设计了多种不同应力路径的非饱和三轴及真三轴试验,测定了横观各向同性非饱和黄土三维强度准则中的相关参数;然后,揭示了横观各向同性非饱和重塑黄土的强度、变形及水量变化特性;最后,将本文提出的强度准则与验证试验结果及Lade-Duncan强度准则、Mohr-Coulomb准则进行对比分析,初步验证了基于空间滑动面变化的横观各向同性非饱和黄土强度准则的合理性及适用性。研究成果可为大面积填土地基工程的设计提供理论支持和科学依据,对推动非饱和土力学的强度理论研究具有重要意义。 展开更多
关键词 空间滑动面 横观各向同性 非饱和 三维强度准则 真三轴试验
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非饱和原状结构性黄土水-力耦合弹塑性本构模型
5
作者 李林 季良 +1 位作者 叶飞 李尧 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2421-2433,共13页
黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构,具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征,以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量,将黄土结构性划分为固... 黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构,具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征,以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量,将黄土结构性划分为固有结构性和受水分影响的胶结结构性,分别构建了固有结构性随应变的演化方程和压缩特性随饱和度的演化方程,在饱和度-有效应力空间建立了非饱和原状黄土的增湿屈服方程。进而采用变形相关的弹塑性土-水特征曲线,通过体应变耦合了黄土的水力-力学行为,在有效应力-饱和度空间建立了非饱和原状黄土的水-力耦合弹塑性本构模型。模型具有12个参数,可通过非饱和三轴压缩试验和剪切试验标定。通过西安黄土、伊朗黄土以及兰州黄土在不同水力路径下的既有压缩试验和剪切试验数据进行了模型参数标定与验证。结果表明,模型能够合理预测非饱和原状黄土的结构性屈服行为、增湿变形特性、水-力耦合特性以及加载和增湿顺序对土体变形和水力特性的影响。以有效应力与饱和度作为直接驱动变量在有效应力-饱和度空间建立非饱和原状黄土的水-力耦合模型,可以体现原状黄土力学特性与含水率之间的直接关系,为原状非饱和黄土本构模型的建立提供了新思路。 展开更多
关键词 原状黄土 非饱和特性 结构性演化 增湿变形 水-力耦合 弹塑性模型
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梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性
6
作者 毛正君 王木楠 +2 位作者 张瑾鸽 赵煜鑫 仲佳鑫 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期328-339,共12页
为研究梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性,以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马沟梯田型黄土滑坡隐患为研究对象,在发生局部变形破坏区及未发生局部变形破坏梯田的对应部位取土样,通过常规直剪试验方法得到不同含水率下4种土样的剪... 为研究梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性,以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马沟梯田型黄土滑坡隐患为研究对象,在发生局部变形破坏区及未发生局部变形破坏梯田的对应部位取土样,通过常规直剪试验方法得到不同含水率下4种土样的剪应力与剪切位移关系,分析脆性指数、峰值强度和抗剪强度指标与含水率的关系,利用滤纸法结合FX模型和VG模型拟合出4种土样的土水特征曲线,提出总应力条件和广吸力范围的非饱和土抗剪强度公式。结果表明:4种土样的剪应力与剪切位移关系曲线随着含水率的降低呈增加趋势,接近饱和含水率的试样关系曲线为硬化型,随着含水率的降低逐步过渡到软化型,含水率低于14%呈现断崖式下跌;对于低含水率试样的脆性破坏现象提出了改进脆性指数,对4种土样以脆性指数0.3、含水率14%作为基准划分塑性破坏区和脆性破坏区;土样的峰值强度随着含水率的减小可以分为稳定增长区和波动增长区2个阶段,以14%含水率为界限,随着含水率的上升,抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角呈减小趋势;采用广吸力范围改进的非饱和土强度公式,对试验数据进行拟合,拟合度均达到0.844以上。研究成果为梯田型黄土滑坡隐患监测预警及其防治提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 梯田型黄土滑坡隐患 抗剪强度 脆性指数 非饱和 土力学
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单层非饱和不可压缩多孔介质一维瞬态响应精确解
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作者 杨相如 陈雪梅 赵云 《地震工程学报》 北大核心 2025年第3期522-528,共7页
针对现有研究尚未给出不可压缩非饱和多孔介质瞬态响应的精确解问题,根据Zienkiewicz等提出的非饱和多孔介质波动方程,假定三相均不可压缩,并考虑各相材料间的惯性、黏滞和机械耦合作用,获得一维情况下的单层非饱和多孔介质瞬态响应问... 针对现有研究尚未给出不可压缩非饱和多孔介质瞬态响应的精确解问题,根据Zienkiewicz等提出的非饱和多孔介质波动方程,假定三相均不可压缩,并考虑各相材料间的惯性、黏滞和机械耦合作用,获得一维情况下的单层非饱和多孔介质瞬态响应问题的精确解。以液相流体相对位移为自变量,首先推导出无量纲形式的控制方程,给出无阻尼系统的特征值和特征函数,再根据常数变异法和特征函数的正交性,将原问题转化为一组二阶常微分方程中的初值问题,并用状态空间法求解,进而获得原问题位移和应力的精确解答。通过与已有解析和数值结果对比,验证该解答的正确性。算例分析表明,在不可压缩非饱和多孔介质中,只有一种压缩波;在固定位移边界处,可产生与入射波相位相反的压缩波,且响应幅值随着饱和度的增加呈现减小趋势。 展开更多
关键词 非饱和多孔介质 不可压缩 瞬态响应 精确解
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基于包络壳模型的非饱和土朗肯被动土压力
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作者 方薇 吴润丰 周春梅 《岩土力学》 北大核心 2025年第9期2885-2893,2906,共10页
为了考虑非饱和土抗剪强度在净法向应力和基质吸力2个维度的非线性变化对被动土压力的影响,基于非线性抗剪强度包络壳和经典朗肯土压力理论,提出了土体处于非饱和状态时的挡土墙墙背被动土压力计算方法。首先,根据广义Mohr-Coulomb破坏... 为了考虑非饱和土抗剪强度在净法向应力和基质吸力2个维度的非线性变化对被动土压力的影响,基于非线性抗剪强度包络壳和经典朗肯土压力理论,提出了土体处于非饱和状态时的挡土墙墙背被动土压力计算方法。首先,根据广义Mohr-Coulomb破坏准则,采用变切线法获取包络壳上任意一点对应的等效黏聚力与等效内摩擦角的相互关系;然后,结合莫尔圆应力分析,利用迭代法解得被动极限平衡条件下的等效黏聚力和等效内摩擦角;最后,推导出与经典土力学具有相同形式的非饱和土朗肯被动土压力表达式。在此基础上,通过算例对本法的可靠性进行了对比验证。参数分析表明:随着基质吸力和上覆荷载的增加,等效黏聚力和被动土压力增大,而等效内摩擦角呈减小趋势。就算例而言,相较于包络面模型,低基质吸力水平下由包络壳得到的被动土压力较小,而高基质吸力水平下其被动土压力则较大。 展开更多
关键词 非饱和 朗肯被动土压力 抗剪强度包络壳 广义Mohr-Coulomb准则 持水曲线
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基于考虑变形效应的土-水特征曲线求解非饱和地基动力响应 被引量:1
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作者 胡静 金林廉 +2 位作者 吕志豪 张家康 边学成 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期397-406,共10页
为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的... 为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的,采用2.5维有限元法对控制方程进行求解,求解结果分别与单相弹性介质,双相饱和介质和三相非饱和介质的解析解进行对比,均验证了该求解方法的准确性;不同介质模型的计算耗时分析表明2.5维有限元法是目前求解多孔介质动力问题的一种优势算法。通过数值分析发现,采用传统的、未考虑变形效应的土-水特征曲线会低估非饱和地基的振动强度。 展开更多
关键词 非饱和 2.5维有限元法 动力响应 土-水特征曲线 水-力耦合
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非饱和黄土的水蒸气吸附特性
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作者 符文媛 刘德仁 +2 位作者 王旭 李建东 马玥 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期80-88,共9页
为研究非饱和黄土对水蒸气的吸附特性,采用蒸汽平衡法开展不同湿度环境下的等温吸附试验,分析水蒸气在非饱和黄土表面的吸附行为,并探讨温度、矿物成分及含量、干密度对土体吸附性能的影响。结果表明:非饱和黄土水蒸气吸附量随相对湿度... 为研究非饱和黄土对水蒸气的吸附特性,采用蒸汽平衡法开展不同湿度环境下的等温吸附试验,分析水蒸气在非饱和黄土表面的吸附行为,并探讨温度、矿物成分及含量、干密度对土体吸附性能的影响。结果表明:非饱和黄土水蒸气吸附量随相对湿度的增加而增加,整个过程包含了单层吸附、多层吸附和毛细凝聚3个阶段,且GAB模型可以用来描述非饱和黄土的水蒸气吸附过程;水蒸气吸附量与温度之间存在明显的负相关关系,相对湿度恒定,水蒸气吸附量随温度的升高而降低;非饱和黄土的水蒸气吸附与矿物组成密切相关,黏土矿物含量直接影响其水蒸气吸附能力;此外,干密度对水蒸气吸附量的影响可分为两个阶段,在相对湿度RH<80%时,水蒸气吸附量随干密度的增大而增大,直到进入毛细凝聚阶段,随着干密度的增大,水蒸气吸附量不再增大反而有所降低。 展开更多
关键词 非饱和黄土 水蒸气吸附 蒸汽平衡法 等温吸附曲线 吸附特性
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非饱和砂土中深埋活动门试验松动土压力计算
11
作者 赵云 杨忠方 +1 位作者 张朋 凌道盛 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第4期769-778,共10页
合理确定深埋活动门上方松动土压力对分析土与结构物之间的相互作用具有重要意义。传统的土拱模型和松动土压力计算方法主要针对干燥和完全饱和土体,较少涉及到非饱和土的研究。基于ABAQUS有限元软件建立不同饱和度下深埋活动门数值模型... 合理确定深埋活动门上方松动土压力对分析土与结构物之间的相互作用具有重要意义。传统的土拱模型和松动土压力计算方法主要针对干燥和完全饱和土体,较少涉及到非饱和土的研究。基于ABAQUS有限元软件建立不同饱和度下深埋活动门数值模型,根据数值试验结果,通过考虑非饱和土中基质吸力的影响,建立了非饱和砂土中深埋活动门上方松动土压力分析模型,随后结合大主应力圆弧拱理论和非饱和土抗剪强度理论,给出了松动区高度和松动土压力计算方法。通过与非饱和活动门试验结果和数值模拟结果对比,验证了模型的合理性。参数结果分析表明:松动土压力随着饱和度的增加呈现先减小后增加的趋势,在临界饱和度处,松动土压力值最小;随着活动门埋深的增加,归一化松动土压力呈现缓慢减小的趋势。 展开更多
关键词 土拱效应 非饱和 活动门试验 松动土压力 理论计算
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砷在层状非饱和带中的迁移规律
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作者 李嘉宗 李剑 +2 位作者 张永波 祝雪萍 时红 《水电能源科学》 北大核心 2025年第8期27-31,56,共6页
目前对非饱和带中重金属迁移规律的研究主要集中在均质土壤,对重金属在层状非饱和带中迁移规律的关注较少。为了探究As(V)在层状土壤中的迁移规律,选取细砂和粉质粘土进行静态吸附试验和动态土柱淋滤试验。结果表明,细砂对As(V)吸附属... 目前对非饱和带中重金属迁移规律的研究主要集中在均质土壤,对重金属在层状非饱和带中迁移规律的关注较少。为了探究As(V)在层状土壤中的迁移规律,选取细砂和粉质粘土进行静态吸附试验和动态土柱淋滤试验。结果表明,细砂对As(V)吸附属于优惠吸附(Freundlich模型参数n>1,Langmuir模型参数R_(L)符合0<R_(L)<1),粉质粘土对As(V)的吸附属于中等难度吸附(Freundlich模型参数n<1);细砂和粉质粘土对As(V)的吸附过程均符合拟二级动力学模型,以化学吸附为主;随着淋滤时间的增加,不同层状土体结构的渗出液浓度大小表现为“上细下粗”(粉质粘土-细砂)>“上粗下细”(细砂-粉质粘土);淋滤结束后,相较于其他深度,在层状土壤分界线处As(V)的含量更高。可见层状土的分界线对As(V)的迁移产生了阻碍作用,其中“上粗下细”的土体构型相较于“上细下粗”的构型,对As(V)的阻滞效果更佳。结果对于理解和预测As(V)在层状非饱和带中的迁移行为以及制定相应的污染控制策略具有重要意义。 展开更多
关键词 As(Ⅴ) 非饱和 层状土壤 迁移规律
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振动压路机与层状非饱和路基耦合稳态振动特性研究
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作者 唐楚轩 柳刚 +4 位作者 卢正 李梦威 赵阳 邱煜 秦朗 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2563-2571,共9页
目前,路基智能压实研究发展迅速,但仍缺乏准确、高效且能考虑路基非饱和层状特性的理论计算模型。考虑压路机振动轮、机架及层状路基之间的耦合振动,将路基模拟为三维层状非饱和多孔弹性介质,推导在振动压路机荷载作用下整个系统的动力... 目前,路基智能压实研究发展迅速,但仍缺乏准确、高效且能考虑路基非饱和层状特性的理论计算模型。考虑压路机振动轮、机架及层状路基之间的耦合振动,将路基模拟为三维层状非饱和多孔弹性介质,推导在振动压路机荷载作用下整个系统的动力学控制方程,并使用双重Fourier变换求得系统内动力响应在变换域中的稳态解,最后使用数值积分方法对变换域内的解进行双重Fourier逆变换得到动力响应在时域内的解。随后讨论了振动压路机-层状非饱和路基系统在不同路基层模量、厚度、激振频率和饱和度下的动力响应规律。研究发现,上述因素对压路机振动轮的竖向加速度和轮-土作用力影响显著,使用振动压路机动力响应评价路基压实状态时路基的非饱和层状特性需要考虑。在不同压路机激振频率作用下,压路机振动轮竖向加速度和轮-土作用力随着路基新填筑层的模量增加会呈现出不同的变化趋势,当压路机激振频率选择在振动压路机-层状非饱和路基系统共振频率附近时,动力响应随新填筑层模量的变化甚至会出现非线性,不利于评价路基的压实状态,因此进行智能压实测试时需要根据具体工况选择合适的激振频率。研究中提出的振动压路机-层状非饱和路基动力学计算模型可进一步作为智能压实正演模型,建立压路机振动响应与路基新填筑层模量的定量关系,在实际工程中实现路基填筑质量的快速检测。 展开更多
关键词 路基工程 智能压实 非饱和 层状路基 耦合振动
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非饱和混凝土中钢筋初锈时间的参数敏感性分析
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作者 李辰治 宋晓滨 +1 位作者 黄庆华 姜超 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期531-538,660,共9页
基于Fick第二定律和Darcy定律建立了氯离子扩散-对流耦合模型,并采用COMSOL Multiphysics软件进行数值求解。探明了每个干湿循环周期内氯离子含量和含水饱和度的变化规律,分析了钢筋初锈时间对各影响参数的敏感性。结果表明,扩散-对流... 基于Fick第二定律和Darcy定律建立了氯离子扩散-对流耦合模型,并采用COMSOL Multiphysics软件进行数值求解。探明了每个干湿循环周期内氯离子含量和含水饱和度的变化规律,分析了钢筋初锈时间对各影响参数的敏感性。结果表明,扩散-对流耦合作用导致对流区和峰值氯离子含量的出现。随着暴露时间的增加,峰值氯离子含量明显增加。对流作用仅在混凝土浅层占据主导,氯离子在深层区的传输仍以扩散为主。钢筋初锈时间对临界氯离子含量的变化最为敏感,其次是保护层厚度、氯离子扩散系数、对流区深度和峰值氯离子含量。 展开更多
关键词 非饱和混凝土 钢筋 扩散-对流 干湿循环 初锈时间 敏感性分析
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不同底部渗透条件下非饱和海床一维稳态响应
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作者 马荣 单振东 景立平 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第1期154-165,共12页
为了研究地震作用下海底沉积层的动力响应特性,文中建立了单层非饱和多孔介质海床模型,给出了其控制方程、边界条件以及波场表达式,得到了不同底部透水性能条件下非饱和海床稳态响应解析解。通过数值算例,分析了不同底部渗透条件、饱和... 为了研究地震作用下海底沉积层的动力响应特性,文中建立了单层非饱和多孔介质海床模型,给出了其控制方程、边界条件以及波场表达式,得到了不同底部透水性能条件下非饱和海床稳态响应解析解。通过数值算例,分析了不同底部渗透条件、饱和度、渗透系数、入射波频率以及深度对固体表面位移放大系数和孔隙水压力的影响,得出了以下主要结论:在低频条件下,沉积层饱和度对位移放大系数以及孔隙水压力所产生的影响相对微弱;而在频率升高的情况下,沉积层饱和度对位移放大系数和孔隙水压力的影响程度则显著增强。在低频条件下,底部透水沉积层的位移放大系数与孔隙水压力较大。而在高频条件下,底部不透水沉积层的位移放大系数和孔隙水压力则相对较大。 展开更多
关键词 非饱和多孔介质 稳态响应 渗透系数 频率 饱和
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非饱和土边坡三维地震稳定性分析
16
作者 姬羽菲 邵帅 +2 位作者 邵生俊 朱学亮 严广艺 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期627-635,共9页
边坡在地震作用下极易发生失稳,并常常伴随着明显的三维特征。基于极限分析上限原理和一维稳定入渗模型,对非饱和土边坡三维稳定性进行了研究。提出一种新的三维水平切片法,有效考虑了非饱和土重度、地震加速度和表观黏聚力的非线性分... 边坡在地震作用下极易发生失稳,并常常伴随着明显的三维特征。基于极限分析上限原理和一维稳定入渗模型,对非饱和土边坡三维稳定性进行了研究。提出一种新的三维水平切片法,有效考虑了非饱和土重度、地震加速度和表观黏聚力的非线性分布特征。地震惯性力采用考虑土体阻尼和共振的修正拟动力法(MPDM)表示。通过重度加大法推导出边坡安全系数的显式表达式。与已有研究成果进行对比验证,并进行了一系列参数研究。结果表明:当边坡受到与土体固有频率接近的地震波作用时,会发生共振现象,边坡安全系数迅速降低;在同一地震频率作用下,安全系数随地震加速度系数的增大而减小;当B/H<3时,三维效应明显,在边坡设计时应考虑三维效应;吸力的存在有助于提高边坡的稳定性。 展开更多
关键词 非饱和 极限分析 地震 修正拟动力法 三维稳定性
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热效应作用下P波入射非饱和土自由场地地震响应研究
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作者 马强 杨奕琪 +1 位作者 周凤玺 邵生俊 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期569-579,共11页
基于单相热弹性介质和非饱和多孔热弹性介质中波的传播理论,建立了平面P波入射下非饱和土自由场地模型,采用亥姆霍兹矢量分解原理,对热效应作用下非饱和土自由场地中的波场进行分析,获得了热效应作用下平面P波入射非饱和土自由场地地震... 基于单相热弹性介质和非饱和多孔热弹性介质中波的传播理论,建立了平面P波入射下非饱和土自由场地模型,采用亥姆霍兹矢量分解原理,对热效应作用下非饱和土自由场地中的波场进行分析,获得了热效应作用下平面P波入射非饱和土自由场地地震响应的解析解答。通过数值计算,分析了热传导系数、介质温度、热膨胀系数等热物性参数对非饱和土自由场地地震响应所产生的影响规律。研究结果表明:考虑热效应和不考虑热效应两种理论模型下所得到的地表位移放大系数有着明显差异;水平位移放大系数随着热传导系数的增大而逐渐增大,但竖向位移放大系数几乎不发生变化;随着热膨胀系数的增大,水平位移放大系数逐渐增大,竖向位移放大系数逐渐减小;随着介质温度的增大,水平位移放大系数逐渐减小,竖向位移放大系数逐渐增大;此外,随着饱和度的增大,水平位移放大系数逐渐减小,竖向位移放大系数逐渐增大,说明土体中气相的存在对地表位移放大系数有着显著的影响。 展开更多
关键词 非饱和多孔热弹性介质 自由场地 地震响应 热物性参数 平面P波
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冻融循环条件下铅离子在非饱和黄土中的迁移规律
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作者 罗玚 周凤玺 马强 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第3期110-119,138,共11页
为探究冻融循环条件下非饱和黄土中铅离子的迁移规律,开展了吸附试验及冻融循环条件下铅离子迁移土柱试验,并基于热-质守恒原理建立了非饱和土中污染物迁移的耦合数学模型,同时利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对模型进行数值求... 为探究冻融循环条件下非饱和黄土中铅离子的迁移规律,开展了吸附试验及冻融循环条件下铅离子迁移土柱试验,并基于热-质守恒原理建立了非饱和土中污染物迁移的耦合数学模型,同时利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对模型进行数值求解,结合土柱试验评估了耦合模型的可靠性,探讨了各物理量的变化规律。结果表明:冻融循环条件下,土柱温度变化滞后于循环温度的变化,虽然冻融循环使土体渗透性明显减弱,液态水通量急剧下降,但液态水通量减小并未完全阻碍污染物向冻结区迁移,离子扩散作用还会导致土体冻结区出现污染物,进而引起冻结区土体污染物吸附浓度增长,96 h时土柱顶端污染物质量浓度达0.204 g/L,污染物吸附浓度达3.62×10^(-7) kg/kg;冻融循环条件下污染物结晶出现在土柱下部,结晶体积分数最大值维持在4%左右,同时污染物结晶产生的膨胀量约占土体总位移的9%左右,远小于冰晶体膨胀位移量;负温梯度减小,污染物溶解度增大,析出的污染物晶体部分重新溶解,部分冰晶体也重新融化,两者叠加使土柱顶点位移呈波浪式缓慢增长。 展开更多
关键词 冻融循环 非饱和黄土 铅离子 迁移
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基于机器学习算法的非饱和土水特征曲线预测
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作者 张夏阳 高游 +1 位作者 于响 何伟 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期104-109,118,共7页
土水特征曲线(SWCC)是研究非饱和土渗透、强度预测与本构关系的基础。机器学习算法具有高效处理大量数据和特征提取等特点。采用六种机器学习算法(四种集成学习和两种传统机器学习算法)对美国非饱和土数据库中的154条SWCC包含1976个数... 土水特征曲线(SWCC)是研究非饱和土渗透、强度预测与本构关系的基础。机器学习算法具有高效处理大量数据和特征提取等特点。采用六种机器学习算法(四种集成学习和两种传统机器学习算法)对美国非饱和土数据库中的154条SWCC包含1976个数据点进行模拟;并使用四个性能评价指标(R^(2)、EVS、MAE和RMSE)评价算法的性能。选取两种数据输入的方式:对压力水头进行对数处理和未处理两类。结果表明,在两种输入情况下,对LightGBM、XGB、RF和AdaBoost算法的影响很小;但是对GPR和SVM两种传统机器学习算法的影响很大,在未进行对数处理情况下,R2降低明显甚至会出现无法模拟SWCC的情况。此外,LightGBM对SWCC测试集的模拟效果上均优于其他模型,拥有高的趋势评价指标(R2和EVS)和低的误差测量指标(MAE和RMSE);六种算法对SWCC模拟的优劣的排列顺序依次为:LightGBM、GPR、XGB、RF、AdaBoost和SVM。最后,利用已训练好的LightGBM模型对9条不包含在数据库内的SWCC数据进行预测,结果显示LightGBM能够较好地预测非饱和土的土水特性。研究结果对提升不同类型土的SWCC预测具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 非饱和 数据库 土水特征曲线 机器学习 预测
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考虑基质吸力的非饱和土伯格斯经验型蠕变模型
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作者 董丽 黄海峰 +2 位作者 许烈 苏海威 吴志勇 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第5期558-564,I0002-I0004,共10页
水库岸边坡在库水位升降和大气降水作用下,坡体常处于非饱和状态,易诱发滑坡,由此需构建考虑基质吸力的非饱和土蠕变模型.以某水库岸边坡滑带土为试验对象,开展三轴排水状态下的剪切蠕变试验.基于伯格斯模型,结合非饱和土强度理论,建立... 水库岸边坡在库水位升降和大气降水作用下,坡体常处于非饱和状态,易诱发滑坡,由此需构建考虑基质吸力的非饱和土蠕变模型.以某水库岸边坡滑带土为试验对象,开展三轴排水状态下的剪切蠕变试验.基于伯格斯模型,结合非饱和土强度理论,建立考虑基质吸力的伯格斯模型,并推广至三维应力空间.考虑到非饱和滑带土应力-应变关系的非线性特征,参考经验理论中双曲线型应力-应变关系表达方式,改进得到一种新的考虑基质吸力的非饱和土伯格斯经验型蠕变模型.给出模型参数求取方法,分析参数敏感性.采用新建模型模拟3种非饱和土蠕变试验数据,平均拟合优度(R2)超过0.99,证明新建模型合理可行.研究成果可为非饱和土蠕变特性辨识及该边坡变形预测提供参考. 展开更多
关键词 岩土工程 水库岸边坡 非饱和 基质吸力 伯格斯模型 蠕变
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