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南昌地铁含泥饱和砂土的三剪次加载面模型
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作者 胡小荣 路祥 袁豪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期9-20,共12页
以三剪强度准则作为破坏准则,推导出饱和土的三剪破坏应力比。考虑到砂土的剪胀特性,引入剪胀状态参量对三剪破坏应力比进行修正得到相变应力比。用相变应力比对修正剑桥模型中为定值的破坏应力比进行替换,得到新的屈服函数。将其与次... 以三剪强度准则作为破坏准则,推导出饱和土的三剪破坏应力比。考虑到砂土的剪胀特性,引入剪胀状态参量对三剪破坏应力比进行修正得到相变应力比。用相变应力比对修正剑桥模型中为定值的破坏应力比进行替换,得到新的屈服函数。将其与次加载面理论相结合,提出含泥饱和砂土三剪次加载面模型。取用南昌地铁某路线路段地下砂土和黏土作为试验土样,砂土中掺入粒径小于0.075 mm的黏土作为含泥砂土,并设定密实度为70%的试样含泥量为0、5%和10%,通过相关土工试验确定模型参数。将本构模型计算结果与常规静三轴试验结果和循环常规动三轴试验结果进行对比验证。静三轴试验验证结果表明,本构模型计算结果与试验结果变化规律基本一致,验证了该本构模型的正确性。其他条件相同情况下,随着含泥量增大,土体抗剪强度增大,体积剪缩阶段变长,剪胀现象越不明显。动三轴试验验证结果表明,本构模型数值计算曲线与试验结果吻合较好,在加载初期土体塑性应变发展较快,随着加载和卸载的不断交替以及循环次数的不断增加,滞洄圈变得越来越密集。 展开更多
关键词 含泥饱和砂土 三剪次加载面 三剪强度准则 本构模型 三轴试验
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非饱和黏性土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型
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作者 胡小荣 路祥 蔡晓锋 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期107-119,共13页
将非饱和土广义有效应力原理与三剪强度准则相结合,提出了非饱和土广义有效应力三剪强度准则。将所提准则作为破坏准则,分别采用等量代换法和坐标平移法推导出新的破坏应力比,并将其与非饱和土修正剑桥模型相结合得到了新的屈服函数。... 将非饱和土广义有效应力原理与三剪强度准则相结合,提出了非饱和土广义有效应力三剪强度准则。将所提准则作为破坏准则,分别采用等量代换法和坐标平移法推导出新的破坏应力比,并将其与非饱和土修正剑桥模型相结合得到了新的屈服函数。相比于原来修正剑桥模型中的破坏应力比为定值,新的屈服函数可以更好地反应土体全应力状态、中间主应力效应和拉压不等效应。在弹塑性理论的框架下,建立了非饱和土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型。以江西正常固结非饱和重塑红黏土作为试验研究对象,进行室内土工试验、土水特征曲线试验、压缩回弹试验、非饱和土常规三轴固结排水试验。将该本构模型计算结果与非饱和土三轴固结排水试验结果进行对比验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了该本构模型的正确性。在轴向应变较小时,等量代换法和坐标平移法模拟结果比较接近,随着轴向应变增大直至偏应力达到平稳状态的过程中,等量代换法计算结果要大于坐标平移法计算结果,且更接近于试验值。真三轴计算预测结果表明:在固结排水条件下,初始压实度、净围压、基质吸力相同,中间主应力影响系数越大,则剪应力和体应变越大。b值相同的情况下,轴向应变较小时,等量代换法计算结果和坐标平移法计算结果比较接近,随着轴向应变的增大,二者之间的差值也越来越大。 展开更多
关键词 非饱和黏性土 本构模型 广义有效应力 三剪强度准则 江西红黏土
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非饱和土广义有效应力三剪强度准则及验证 被引量:1
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作者 路祥 胡小荣 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2022年第4期359-365,共7页
基于非饱和土广义有效应力原理和三剪强度准则,用广义有效应力对三剪强度准则中的有效应力进行替换,推导得到新的基于广义有效应力的非饱和土三剪强度准则。根据新准则的表达式画出它在π平面上的极限线和p′-q平面上的子午线,并对其极... 基于非饱和土广义有效应力原理和三剪强度准则,用广义有效应力对三剪强度准则中的有效应力进行替换,推导得到新的基于广义有效应力的非饱和土三剪强度准则。根据新准则的表达式画出它在π平面上的极限线和p′-q平面上的子午线,并对其极限线和子午线进行特征分析,得到它的外凸型π平面极限线和非外凸型π极限线分界b_(0)值。分析不同的中间主应力影响系数、净平均主应力、饱和度和基质吸力对π平面极限线的影响。新准则不仅能考虑中间主应力影响效应,还能考虑拉压不等效应,它是一系列准则的统一表达形式。当中间主应力影响系数取不同的值时就成为不同的准则,可以向其他准则作非线性逼近。最后为了确定所得到的新的非饱和土强度准则是否正确,采用文献结果验证的方法。验证表明新的基于广义有效应力的三剪强度准则计算结果能够很好地预测文献中的试验结果。 展开更多
关键词 非饱和土 广义有效应力 三剪强度准则 验证
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隧道围岩弹-脆-塑性应力的三剪统一解 被引量:8
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作者 张常光 赵均海 孙珊珊 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期530-534,627,共5页
基于三剪统一强度准则,采用更符合脆性岩石峰后强度特性的弹-脆-塑性模型,推导了考虑第二主应力和脆性软化共同影响的隧道围岩应力解,并与广义Hoek-Brown强度准则解进行了比较。研究结果表明:第二主应力、围岩材料模型、脆性软化均对围... 基于三剪统一强度准则,采用更符合脆性岩石峰后强度特性的弹-脆-塑性模型,推导了考虑第二主应力和脆性软化共同影响的隧道围岩应力解,并与广义Hoek-Brown强度准则解进行了比较。研究结果表明:第二主应力、围岩材料模型、脆性软化均对围岩应力大小及分布具有显著影响。本文准则参数b=0时的应力解析解与广义Hoek-Brown强度准则应力解的峰值和分布规律均有较好的一致性,说明了本文应力解的合理性;当岩体强度具有明显的第二主应力效应时,广义Hoek-Brown强度准则已不再适用,但本文准则参数b>0时的应力解则具有很好的适用性。同时,理想弹-塑性模型低估了围岩塑性区范围,在准则参数b分别为0、0.05、0.1的情况下,弹-脆-塑性模型的围岩塑性区半径R相比理想弹-塑性模型平均可以增大45.5%;考虑第二主应力效应可以更加充分发挥岩石材料的强度潜能,随着准则参数b的增大,即第二主应力σ2效应的增大,围岩塑性区半径R和临界支护力py均不断减小,相比准则参数b=0时最大值分别减小了18.9%和10.8%。峰后粘聚力cr对围岩应力的影响也很显著,随着峰后粘聚力cr的增加,塑性区半径R不断减小,cr=0.11 MPa时的塑性区厚度比cr=0.055 MPa时减小43.3%。 展开更多
关键词 三剪统一强度准则 第二主应力 弹-脆-塑性模型 三剪强度准则参数 解析解
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非饱和土条形地基太沙基极限承载力三剪统一解 被引量:10
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作者 李艳 赵均海 张常光 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3128-3134,共7页
基于三剪统一强度准则和非饱和土双应力状态变量抗剪强度,考虑中间主应力效应、材料拉压不等特性和强度准则差异的影响,建立了非饱和土抗剪强度三剪统一解,并在此基础上推导了非饱和土条形地基太沙基极限承载力的计算公式。通过可行性... 基于三剪统一强度准则和非饱和土双应力状态变量抗剪强度,考虑中间主应力效应、材料拉压不等特性和强度准则差异的影响,建立了非饱和土抗剪强度三剪统一解,并在此基础上推导了非饱和土条形地基太沙基极限承载力的计算公式。通过可行性分析及算例论证,验证了所推公式的正确性,探讨了中间主应力效应、强度准则、基质吸力、有效内摩擦角和有效黏聚力等参数对非饱和土条形地基极限承载力的影响规律。研究结果表明:中间主应力效应和强度准则对非饱和土条形地基太沙基极限承载力具有显著影响,中间主应力效应越显著,极限承载力越高,说明考虑中间主应力效应可以更加充分发挥材料的强度潜能,也说明强度准则差异对地基极限承载力的预测具有重要作用。基质吸力对非饱和土条形地基太沙基极限承载力具有双重影响:在低基质吸力范围内,极限承载力随基质吸力的增大线性提高;当基质吸力增大到进气值时,极限承载力达到峰值;在高基质吸力范围内,极限承载力随基质吸力的增大逐渐降低,最终趋于稳定。非饱和土条形地基太沙基极限承载力随有效内摩擦角和有效黏聚力的增大显著提高。非饱和土太沙基极限承载力三剪统一解包含了多种屈服准则下地基承载力的计算公式,具有较广泛的适用性,可为实际工程应用提供参考。 展开更多
关键词 非饱和土 三剪统一强度准则 条形基础 太沙基极限承载力 中间主应力
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双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解 被引量:9
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作者 朱倩 赵均海 +2 位作者 张常光 张冬芳 王苏 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期68-75,共8页
基于三剪统一强度准则和弹脆塑性软化模型,考虑材料的脆性软化和中间主应力效应,推导了双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解,探讨了粘聚力、内摩擦角、半径比、强度理论参数和中间主应力系数的影响特性,克服了以往基于Tresca屈服准... 基于三剪统一强度准则和弹脆塑性软化模型,考虑材料的脆性软化和中间主应力效应,推导了双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解,探讨了粘聚力、内摩擦角、半径比、强度理论参数和中间主应力系数的影响特性,克服了以往基于Tresca屈服准则、Mises屈服准则或双剪强度理论的理想弹塑性解的不足。研究结果表明:中间主应力、材料模型和脆性软化对厚壁圆筒的极限内压均有显著影响。该文所得统一解具有广泛的适用性和理论意义,不但可退化为现有公式,而且还能得到系列化的新解答,对组合厚壁圆筒的设计及工程应用有重要参考价值。 展开更多
关键词 组合厚壁圆筒 极限内压 三剪统一强度准则 弹脆塑性模型 脆性软化
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基于三剪统一强度准则的厚壁圆筒自增强分析 被引量:9
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作者 曹雪叶 赵均海 张常光 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期75-81,共7页
基于三剪统一强度准则,考虑材料应变强化效应、包辛格效应、拉压异性及中间主应力的影响,采用双线性强化材料模型对厚壁圆筒进行自增强分析,得到了厚壁圆筒加载应力、残余应力和工作应力的解析解,提出了最佳自增强压力的计算方法,探讨... 基于三剪统一强度准则,考虑材料应变强化效应、包辛格效应、拉压异性及中间主应力的影响,采用双线性强化材料模型对厚壁圆筒进行自增强分析,得到了厚壁圆筒加载应力、残余应力和工作应力的解析解,提出了最佳自增强压力的计算方法,探讨了拉压比、强度准则变化参数的影响,比较了自增强处理和非自增强处理及双线性强化模型和理想弹塑性模型厚壁圆筒的应力分布差异。研究结果表明:厚壁圆筒的最佳自增强压力随半径比和强度准则参数的增大而增大;工作时的最大等效应力随半径比和强度理论参数的增大而减小,随拉压比的增大而增大;自增强等效应力的最大值在弹塑性分界面处,且应力沿壁厚的分布较均匀;与理想弹塑性模型相比,双线性强化模型所对应的弹塑性分界面半径和残余应力较小,且随着自增强压力的增大,两种模型的差值越来越大;等效应力随半径比的变化规律可为厚壁圆筒选择合理的壁厚提供一定的参考;自增强技术可改善厚壁圆筒工作时的实际应力分布,提高其极限承载能力。 展开更多
关键词 厚壁圆筒 三剪统一强度准则 自增强分析 双线性强化模型 等效应力
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内压作用下弯管爆破压力的三剪统一解 被引量:7
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作者 李艳 赵均海 +1 位作者 曹雪叶 令昀 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期530-536,700,共7页
为了研究受内压作用下等壁厚弯管和变壁厚弯管的极限承载能力,采用三剪统一强度准则,考虑中间主应力、材料拉压比、应变硬化的影响,推导了这两种弯管爆破压力的计算公式,并得到了基于三剪统一强度准则的壁厚影响系数。通过参数退化和算... 为了研究受内压作用下等壁厚弯管和变壁厚弯管的极限承载能力,采用三剪统一强度准则,考虑中间主应力、材料拉压比、应变硬化的影响,推导了这两种弯管爆破压力的计算公式,并得到了基于三剪统一强度准则的壁厚影响系数。通过参数退化和算例分析,对本文所推公式进行了正确性验证分析;研究了中间主应力效应、材料拉压强度不等特性(SD效应)、应变硬化指数、弯管曲率等参数分别对等壁厚弯管和变壁厚弯管的爆破压力及壁厚影响系数的影响规律。研究结果表明:等壁厚弯管和变壁厚弯管的爆破压力随三剪统一强度准则参数b的增大近似呈线性提高,考虑中间主应力效应可以更加充分发挥材料的强度潜能,也说明了强度准则的选用对弯管爆破压力的预测具有重要影响;等壁厚弯管和变壁厚弯管的爆破压力随材料拉压比的增大而提高,随应变硬化指数和弯管曲率系数的增大而降低;材料的SD效应、应变硬化现象、中间主应力、强度准则对壁厚影响系数几乎没有影响,而弯管曲率对壁厚影响系数具有显著影响,且壁厚影响系数随弯管曲率系数的增大呈指数增大趋势。本文方法适用于考虑材料SD效应和应变硬化现象的管道爆破压力的预测以及多种屈服准则下弯管的爆破压力解的计算,具有较广泛的适用性,可为管线运输系统的安全性设计与完整性评估提供借鉴。 展开更多
关键词 三剪统一强度准则 弯管 爆破压力 壁厚影响系数 SD效应 中间主应力
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正常固结饱和黏性土的三剪次加载面模型 被引量:1
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作者 蔡晓锋 李春博 +1 位作者 路祥 胡小荣 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2022年第2期146-154,共9页
以三剪统一强度准则为破坏准则,采用坐标平移法推导出能够反映中间主应力效应、土体拉压差效应和区间效应的三剪破坏应力比,来替换修正剑桥模型的原本破坏应力比从而得到三剪统一屈服函数。基于该屈服函数,并结合次加载面理论,提出适用... 以三剪统一强度准则为破坏准则,采用坐标平移法推导出能够反映中间主应力效应、土体拉压差效应和区间效应的三剪破坏应力比,来替换修正剑桥模型的原本破坏应力比从而得到三剪统一屈服函数。基于该屈服函数,并结合次加载面理论,提出适用于循环荷载条件下的正常固结饱和黏性土的三剪次加载面本构模型。对模型参数u,C和χ做了敏感性分析,发现参数u,C和χ大小都会影响对循环荷载条件下饱和黏性土的棘轮效应和曼辛效应;为验证所提模型的正确性,将该模型的计算结果、文献中两种饱和黏土动三轴试验结果以及饱和Kaolin黏土的双面模型预测结果做了比较,结果表明所提模型能够较好地反映正常固结饱和黏土的应力应变关系,随着循环次数的不断增加,所建模型的模拟结果能不断产生累计塑性应变和累积孔隙水压力,且能够形成滞回圈。通过真三轴数值模拟分析可知,饱和黏性土的塑性偏应变在加载前期发展较快,之后相对减小;单一变量下,分别增大最小主应力和中间主应力,均会增大土体的抗剪强度。 展开更多
关键词 正常固结饱和黏性土 三剪次加载面模型 三剪统一强度准则 坐标平移法 循环荷载
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