UH模型超固结状态演化分析及离心模型试验验证

1

作者 姚仰平 张奎 +1 位作者 王祖乐 朱斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1127-1135,共9页

本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态... 本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态与正常固结状态计算理论的统一,并基于三轴试验预测证明了UH模型能更加合理地描述超固结状态下土的应力应变关系。通过开展载荷板离心模型试验以及数值模拟验证可以发现,相较于剑桥模型,UH模型计算的地基土荷载变形曲线、侧压力系数分布更加准确,其本质是单元的应力应变关系更加科学、合理。研究证明UH模型的应用能显著提高超固结状态土体强度变形计算的准确性和实用性,对复杂岩土工程问题的计算求解具有重要理论价值和实践意义。 展开更多

关键词 超固结状态演化 UH模型 剑桥模型 离心模型试验 数值模拟 地基荷载变形曲线

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基于间接热力学方法的变换应力方法推导

2

作者 姚仰平 何冠 崔文杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1368-1377,共10页

金属等没有剪胀性的连续材料在根据试验结果建立屈服函数后,可以由Drucker公设及其相关联流动法则推论直接唯一地确定出与屈服函数一致的塑性势函数。但大量试验结果与理论分析都表明Drucker公设对于土材料这种有剪胀性的颗粒材料并不适... 金属等没有剪胀性的连续材料在根据试验结果建立屈服函数后,可以由Drucker公设及其相关联流动法则推论直接唯一地确定出与屈服函数一致的塑性势函数。但大量试验结果与理论分析都表明Drucker公设对于土材料这种有剪胀性的颗粒材料并不适用,所以更具普适性的热力学成了正确描述土材料塑性流动方向的必要条件。然而塑性流动方向无法只由热力学这一描述材料特性的必要条件唯一地确定,因此便出现了先由试验确定屈服面与塑性流动方向再对其进行热力学验证的间接热力学方法。此外,由于土材料在三维应力空间中不同洛德角对应子午面上的应力应变规律并不一致,因此一般会通过三维化方法来描述土材料在三维应力空间中的力学特性。三维化方法会使得不同子午面上的屈服面及塑性流动方向与三轴压缩状态下所建立的本构模型有所不同,导致三维化后的本构模型是否符合热力学原理成为新的问题。所以本文利用间接热力学方法推导了符合热力学原理的三维化方法,并通过构建变换应力空间将其整理为更有实用性的变换应力方法。 展开更多

关键词 塑性流动 剪胀性 间接热力学方法 三维化 变换应力方法

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山区机场高填方边坡稳定性分析

3

作者 冯兴 姚仰平 +2 位作者 张健 张献民 黄信 《力学与实践》 2024年第1期89-98,共10页

针对山区机场建设中的高填方边坡稳定性问题,本文解决了考虑含石量的统一硬化(unified hardening,UH)模型有限元强度折减法的关键问题:强度折减参数确定、安全稳定系数判断和初始地应力平衡方法确定。应用Mohr-Coulomb模型和考虑含石量... 针对山区机场建设中的高填方边坡稳定性问题,本文解决了考虑含石量的统一硬化(unified hardening,UH)模型有限元强度折减法的关键问题:强度折减参数确定、安全稳定系数判断和初始地应力平衡方法确定。应用Mohr-Coulomb模型和考虑含石量的UH模型对山区机场高填方边坡稳定性进行了有限元分析,比较分析了应用两种模型计算的边坡安全稳定系数、位移和应变,得出了机场高填方边坡的稳定性规律,说明了应用考虑含石量的UH模型进行机场高填方边坡稳定性分析的有效性。 展开更多

关键词 统一硬化模型 土石混合料 边坡 稳定性 强度折减法

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典型立式轻工业建筑结构抗震性能实例研究

4

作者 吴斌 杨悦 +3 位作者 姚仰平 王凇晗 姜雪薇 许立言 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1240-1250,共11页

立式轻工业建筑结构存在大跨度、高空重载及竖向质量分布不均匀等特点,为研究该结构形式的振动响应特征,以某典型立式轻工业生产车间为背景,建立了精细化三维非线性计算模型,通过有限元仿真技术对该结构形式开展抗震性能研究。结果表明... 立式轻工业建筑结构存在大跨度、高空重载及竖向质量分布不均匀等特点,为研究该结构形式的振动响应特征,以某典型立式轻工业生产车间为背景,建立了精细化三维非线性计算模型,通过有限元仿真技术对该结构形式开展抗震性能研究。结果表明:通过合理设计,立式轻工业建筑结构能满足结构抗震设计要求,结构损伤呈由外及里的发展过程,塑性铰分布规律表现为高层多,低层少,重载层多,非重载层少的特点,在抗震设计过程中,应将重载楼层视为薄弱层予以加固,对外侧抗风柱应设置水平及垂直支撑,以延缓内部承载构件的损伤破坏,提高结构的整体抗震性能。此外,当结构存在大质量比可变荷载时,应该考虑其质量变化对结构动力特性的影响;当设备质量占比较小时,可忽略设备与结构之间的相互作用,抗震分析时可采用设备-结构固结模型进行简化计算。 展开更多

关键词 立式轻工业建筑 大跨度 高空重载 抗震性能 时程分析

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考虑固结全过程的实用沉降预测方法

5

作者 陈凯 姚仰平 朱丙龙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期103-106,共4页

中国大量交通基础设施修筑在软土地基上,建立能够适用深厚软土地基的沉降预测方法具有重要意义。在实际监测过程中,深厚软土的主固结时间漫长,实测数据包含了主固结变形与蠕变变形。大多数沉降预测模型基于瞬时加载,没有考虑非线性的固... 中国大量交通基础设施修筑在软土地基上,建立能够适用深厚软土地基的沉降预测方法具有重要意义。在实际监测过程中,深厚软土的主固结时间漫长,实测数据包含了主固结变形与蠕变变形。大多数沉降预测模型基于瞬时加载,没有考虑非线性的固结全过程。考虑固结变形全过程,采用新的曲线表达式反映一维固结曲线在不同阶段的非线性,将瞬时变形和延时变形均按非线性处理,建立考虑固结全过程的实用沉降预测方法。以常用的3种曲线拟合方法作为参照对象,根据大阪关西国际机场的监测数据进行曲线拟合与预测对比。结果表明,扩展蠕变沉降算法能够更准确、更可靠地预测软土地基的沉降。 展开更多

关键词 沉降预测 固结 蠕变 软土

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砂土的密度相关状态参量的划分及分析 被引量：1

6

作者 姚仰平 陈凯 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期116-124,共9页

土的密度与强度、变形紧密相关,应将密度或密度相关的物理量作为状态参量反映其对应力-应变关系的影响。将状态参量按其作用特点划分成初始孔隙比e0、基于正常压缩线NCL的相对孔隙比γ或超固结比OCR、基于临界状态线CSL的相对孔隙比ψ... 土的密度与强度、变形紧密相关,应将密度或密度相关的物理量作为状态参量反映其对应力-应变关系的影响。将状态参量按其作用特点划分成初始孔隙比e0、基于正常压缩线NCL的相对孔隙比γ或超固结比OCR、基于临界状态线CSL的相对孔隙比ψ和基于动态各向异性压缩线ACL的相对孔隙比ξ,并分析了这4种状态参量之间的联系与区别。论证了砂土存在唯一的NCL,其初始点与CSL重合。状态参量ξ以涵盖NCL、CSL的各向异性压缩线ACL为参考线,修正了状态参量ψ不适用于等向压缩、K0压缩等应力路径的问题。基于CSUH模型,分析不同应力路径下状态参量ψ和ξ对计算结果的影响。结果表明:与状态参量ψ相比,选用状态参量ξ条件下的CSUH模型计算的应力-应变关系更适用于各种复杂的应力路径。 展开更多

关键词 砂土 孔隙比 状态参量 参考线 CSUH模型

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三维化方法对土的平面应变强度和变形的影响分析 被引量：2

7

作者 姚仰平 武孝天 崔文杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期459-467,共9页

临界状态本构模型需要通过三维化来反映材料在三维应力状态下的力学特性。采用不同三维化方法在描述应力罗德角和偏应力对应力应变的影响程度上具有差异性,在平面应变条件下,这种差异性对土的应力应变计算结果影响往往非常显著。以K_(0... 临界状态本构模型需要通过三维化来反映材料在三维应力状态下的力学特性。采用不同三维化方法在描述应力罗德角和偏应力对应力应变的影响程度上具有差异性,在平面应变条件下,这种差异性对土的应力应变计算结果影响往往非常显著。以K_(0)固结土的统一硬化(UH)本构模型和空间滑动面(SMP)强度准则为例,分别采用变换应力(TS)方法和g(θ)方法这两种常用方法对模型三维化,推导了相应的三维弹塑性刚度矩阵[D_(ep)],阐述了不同方法在三维应力应变计算过程上的本质区别。相比g(θ)方法,TS方法可以合理描述不同K_(0)状态下土的应力水平对偏平面上屈服曲线形状的影响规律,即由低应力比下的近圆形转变为剪切破坏时的SMP破坏准则形状,实现了土体从剪切屈服到剪切破坏的一致性。通过对一系列平面应变单元试验和边值问题的分析计算结果表明,采用TS方法三维化的UH模型预测结果与已有试验规律更为吻合。在不同K_(0)固结条件下,由于计算得到的破坏面呈现不规则形状,采用g(θ)方法往往过高或过低地估计平面应变条件下土体的应力水平。 展开更多

关键词 三维化方法 本构模型 平面应变 土的应力应变

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不同类土的基本力学特性差异性描述 被引量：1

8

作者 姚仰平 朱丙龙 刘林 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期33-46,I0004,共15页

压硬性、剪胀性和摩擦性为影响土应力应变关系的三大基本力学特性。对于不同种类的土,其三大基本特性既有相似之处也存在区别,相似之处为建立多种土应力应变特性的统一描述提供可能,而区别之处需要本构模型调整参数或构建参量来反映。... 压硬性、剪胀性和摩擦性为影响土应力应变关系的三大基本力学特性。对于不同种类的土,其三大基本特性既有相似之处也存在区别,相似之处为建立多种土应力应变特性的统一描述提供可能,而区别之处需要本构模型调整参数或构建参量来反映。黏土和砂土的统一硬化模型(CSUH模型)是统一模型中的一个典型代表,模型通过调整压硬性参数p_(s)以定量描述不同土的压硬性差别,通过硬化参量H中的状态参量ξ反映不同密度状态下土的剪胀性差别,通过变换应力方法刻画不同应力洛德角θ时土的强度差别。对比了多组黏土、砂土和堆石料等多种土料试验测量数据与CSUH模型预测数据,结果证明CSUH模型可以针对性地描述不同种类、不同密实度土的应力应变关系。 展开更多

关键词 CSUH模型 土的基本特性 差异性 黏土 粒状土 本构模型

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理想膨胀性非饱和土UH模型 被引量：1

9

作者 姚仰平 田易川 崔文杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1103-1112,共10页

膨胀性非饱和土具有吸水膨胀和浸水强度降低的特点,容易引发地基不均匀沉降导致建筑物开裂破坏。构建了与土体干密度和超固结度相关的膨胀式,并将其融入已有的非饱和土UH模型,从而能够合理地描述理想膨胀土湿化过程中体积膨胀与强度降... 膨胀性非饱和土具有吸水膨胀和浸水强度降低的特点,容易引发地基不均匀沉降导致建筑物开裂破坏。构建了与土体干密度和超固结度相关的膨胀式,并将其融入已有的非饱和土UH模型,从而能够合理地描述理想膨胀土湿化过程中体积膨胀与强度降低的特性。与已有模型相比,提出的模型所需参数少,可以更合理地考虑超固结度和初始干密度对膨胀土应力应变关系的影响,同时可以体现膨胀土在超固结状态下的应力软化特性和剪胀特性。该模型在不考虑土体膨胀式时可以退化成已有的非饱和土UH模型。通过与已有膨胀性非饱和土的试验结果对比分析,验证了模型在定量描述膨胀性超固结非饱和土应力应变特性上的合理性。 展开更多

关键词 膨胀性非饱和土 超固结土 弹塑性本构模型 湿化

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双向“锅盖效应”诱发戈壁荒漠长草机制分析

10

作者 姚仰平 孙国超 +1 位作者 王乃东 段志刚 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1371-1379,共9页

我国西北荒漠戈壁滩是气候干旱的不毛之地。然而,塔拉滩光伏电站建成后,场区内却出现了大面积长草的现象。本文探讨了光伏电站中野草生长的可能水分来源。从定性的角度初步探究了双向“锅盖效应”的诱发机理。通过对比光伏板区与非光伏... 我国西北荒漠戈壁滩是气候干旱的不毛之地。然而,塔拉滩光伏电站建成后,场区内却出现了大面积长草的现象。本文探讨了光伏电站中野草生长的可能水分来源。从定性的角度初步探究了双向“锅盖效应”的诱发机理。通过对比光伏板区与非光伏板区分析了浅层土壤3个测点、大气的温度和水分变化规律,以及对双向“锅盖效应”的年循环和日循环水分变化规律进行简单的定量分析。结果表明光伏发电板组件及地表硬化覆盖层综合因素诱发了双向“锅盖效应”;在夏季光伏板可显著降低土壤表层温度;冬、春季以正向“锅盖效应”为主,是维持浅层土壤野草存活的主要水分供给,年循环水分提升幅度约11%~20%;而夏、初秋季以反向“锅盖效应”为主,保证了野草每日水分需求变化在小范围内波动。本文的相关研究也可为荒漠治沙提供参考。 展开更多

关键词 光伏电站 野草 双向“锅盖效应” 温度变化 水分变化

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基于临界状态的砂土本构模型研究 被引量：12

11

作者 姚仰平 张民生 +2 位作者 万征 王乃东 朱超祁 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期589-598,共10页

砂土孔隙比及所受压力是其力学特性的重要影响因素.本文基于砂土临界状态线特性分析,采用以e-(p/p_a)~ξ平面内的线性关系描述其等向压缩线.通过对比分析两种不同压缩线函数与临界状态线函数之间的关系提出更适合描述砂土在等向压缩下... 砂土孔隙比及所受压力是其力学特性的重要影响因素.本文基于砂土临界状态线特性分析,采用以e-(p/p_a)~ξ平面内的线性关系描述其等向压缩线.通过对比分析两种不同压缩线函数与临界状态线函数之间的关系提出更适合描述砂土在等向压缩下的参考压缩线,并给出了基于参考压缩线的等向硬化规律.建议了适用于描述砂土剪切特性的屈服面函数,并给出利用等向压缩和等p路径确定屈服面形状参数μ的方法.将不同应力比对应的压缩线作为砂土状态参量参考线,以获取潜在强度M_f与特征状态应力比M_c,进而描述砂土压缩与剪切特性;基于等向压缩与等p路径建立了当前应力比与状态参量参考线之间的相关关系,从而实现了砂土状态参量参考线由参考压缩线向临界状态线平稳过渡.建立的砂土本构模型共11个参数,均能够通过常规土工试验或经验获取.基于模型预测与Toyoura砂的等向压缩、三轴不排水剪切试验及排水剪切试验的对比结果,本文建立的砂土本构模型很好地描述了Toyoura砂在不同孔隙比和不同压力下的压缩与剪切特性. 展开更多

关键词 本构模型 砂土 状态参量 参考压缩线 临界状态线

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寒区路基土锅盖效应气态水迁移试验研究 被引量：9

12

作者 罗汀 陈含 +1 位作者 姚仰平 陈伟 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期29-34,共6页

锅盖效应是指土中的水汽迁移被覆盖层所阻挡,水汽在冷凝或凝华作用下在覆盖层下聚集的现象.为了研究寒区路基土的锅盖效应气态水迁移规律并分析其作用机理,利用自行研制的锅盖效应试验设备,采用取自北京大兴国际机场的粉质黏土试样进行... 锅盖效应是指土中的水汽迁移被覆盖层所阻挡,水汽在冷凝或凝华作用下在覆盖层下聚集的现象.为了研究寒区路基土的锅盖效应气态水迁移规律并分析其作用机理,利用自行研制的锅盖效应试验设备,采用取自北京大兴国际机场的粉质黏土试样进行了一系列试验,研究了温差、初始含水率和试验时间对于锅盖效应的影响.试验结果表明:土样上下边界存在温差时,水汽会向低温区迁移,使土样上部含水率增加,温差越大,土样上部水分增加量越大,且水汽越容易补充进土样;土样顶部为正温时,含水率只在覆盖层下出现最大值,土样顶部为负温时,含水率不仅在覆盖层下出现最大值,而且在冻结锋面处也会出现峰值;初始含水率较低时,土体中的水分迁移以气态水迁移为主,较高时以液态水迁移为主,初始含水率适中时,以混合态水迁移为主,气态水迁移时,试样能够从水源吸收水汽使土样总水量增加;进行了试验时间为30 d的冻结条件下的气态水迁移试验,发现试验过程中水汽不断补充进土样,土样上部水量和总水量均持续增加,试验结束后覆盖层下产生了凝华冰层,含水率接近饱和.试验结果说明锅盖效应可以造成寒区实际路基土的含水率大幅提高,使之存在工程病害隐患. 展开更多

关键词 锅盖效应 气态水迁移 路基土 寒区 含水率

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北京新机场“锅盖效应”一维现场试验 被引量：10

13

作者 罗汀 曲啸 +2 位作者 姚仰平 王乃东 陈经伟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期233-239,共7页

地表覆盖层使土体表面蒸发效应受阻,引起水分在不透气的覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为'锅盖效应'。'锅盖效应'能够导致覆盖层下含水率升高,进而引起一系列的工程病害。目前对'锅盖效应'... 地表覆盖层使土体表面蒸发效应受阻,引起水分在不透气的覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为'锅盖效应'。'锅盖效应'能够导致覆盖层下含水率升高,进而引起一系列的工程病害。目前对'锅盖效应'的研究手段主要是案例分析、室内试验和数值模拟,现场试验几乎未见报道。文章介绍在北京新机场试验基地进行的'锅盖效应'一维现场试验。试验采集了从2016年12月至2017年4月各个测点每日的体积含水率和温度数据。试验数据表明,无隔断条件下的试验土体中出现'锅盖效应',验证'锅盖效应'是由土体中的水汽迁移所导致;对比有隔断和无隔断试验土体体积含水率的变化,认为隔断层能够有效的抑制'锅盖效应'。 展开更多

关键词 锅盖效应 一维现场试验 含水量 隔断层

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不同含水率原状黄土的强度与变形特性试验研究 被引量：4

14

作者 王燕 姚仰平 +1 位作者 胡玉定 梅源 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2022年第3期325-330,共6页

为研究含水率的变化对黄土强度与变形特性的影响规律,通过FSY30型应变控制式非饱和土三轴仪,进行了5种不同含水率下原状Q_(3)黄土的各向等压固结试验和三轴剪切试验.研究结果表明:由原状黄土各向等压固结试验e-lnp曲线确定的结构强度p_... 为研究含水率的变化对黄土强度与变形特性的影响规律,通过FSY30型应变控制式非饱和土三轴仪,进行了5种不同含水率下原状Q_(3)黄土的各向等压固结试验和三轴剪切试验.研究结果表明:由原状黄土各向等压固结试验e-lnp曲线确定的结构强度p_(s)随初始含水率w的增大而连续降低,两者之间的关系可用幂函数p_(s)=Aw^(λ)来描述;由三轴剪切试验得到的(σ_(1)-σ_(3))-ε_(1)关系曲线在固结围压(σ_(3)-u_(a))=50 kPa时呈现为弱硬化型,在固结围压(σ_(3)-u_(a))=200 kPa、300 kPa时呈现为强硬化型;由三轴剪切试验得到的ε_(v)-ε_(1)关系曲线在w=9.0%,(σ_(3)-u_(a))=50 kPa、100 kPa时呈现弱软化型,其余试验条件下均为强硬化型;原状黄土的黏聚力c及固结后的初始基质吸力(u_(w)-u_(a))均随着初始含水率w的增加而迅速减小. 展开更多

关键词 原状Q_(3)黄土 含水率 结构强度 应力-应变关系 基质吸力

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马氏瓶回流原理分析 被引量：2

15

作者 姚仰平 陈伟 陈含 《力学与实践》 北大核心 2020年第1期22-27,共6页

为了研究马氏瓶发生回流时水位变化的规律,利用理想气体定律和压强理论对马氏瓶的回流原理进行了推导,得到了引起马氏瓶回流水量的计算公式,并结合试验对公式进行了验证,发现水量的计算值与实际值基本一致,表明了计算公式的适用性。同... 为了研究马氏瓶发生回流时水位变化的规律,利用理想气体定律和压强理论对马氏瓶的回流原理进行了推导,得到了引起马氏瓶回流水量的计算公式,并结合试验对公式进行了验证,发现水量的计算值与实际值基本一致,表明了计算公式的适用性。同时发现回流水不仅进入马氏瓶进气管,也会进入马氏瓶内,回流到瓶内的水将压缩水面上部的空气,使瓶内空腔体积减小,试验结果进一步揭示了马氏瓶回流过程的规律。 展开更多

关键词 马氏瓶 回流 锅盖效应 试筒

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土的各向同性化变换应力方法 被引量：3

16

作者 姚仰平 唐科松 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1651-1659,I0003,共10页

在不同方向的力学参数、结构特性及应力应变关系的不同为材料的各向异性,建立能够反映这种复杂特性的强度准则、本构模型,对于材料本构关系的研究具有重要的理论意义.但材料的各向异性一直是其力学特性描述的难点,对此,郑泉水院士提出... 在不同方向的力学参数、结构特性及应力应变关系的不同为材料的各向异性,建立能够反映这种复杂特性的强度准则、本构模型,对于材料本构关系的研究具有重要的理论意义.但材料的各向异性一直是其力学特性描述的难点,对此,郑泉水院士提出了各向同性化定理,为后续研究解决材料的各向异性问题提供了方向及思路.作者等针对土的应力诱导各向异性提出了变换应力方法,这种方法同样遵循对材料进行各向异性问题各向同性化处理的思路,与郑泉水院士的各向同性化定理是一脉相承的,也是对各向同性化定理的发展.本文旨在通过分析各向同性化定理与变换应力方法明确两者间的内在联系,并以土材料的应力诱导各向异性处理为例,说明在具体材料的各向异性处理过程中面临的现实问题以及变换应力方法是如何解决这些问题的.分析并给出了变换应力方法应用时的三个合理假设,推导出了具体的变换应力数学公式,阐明了在考虑土的应力诱导各向异性的具体函数已经给出的情况下,在构造土的弹塑性本构模型中采用变换应力方法的必要性. 展开更多

关键词 各向异性 岩土材料 变换应力 各向同性化

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含水合物沉积物的弹塑性本构模型 被引量：10

17

作者 刘林 姚仰平 +2 位作者 张旭辉 鲁晓兵 王淑云 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期556-566,共11页

土的密度对其力学特性具有明显影响.水合物以一种固相赋存于沉积物的孔隙中,使得水合物的含量和其赋存形式都会影响含水合物沉积物(GHBS)的密度,因此在研究和描述含水合物沉积物的力学性质时应考虑水合物含量和赋存形式对其密度的影响.... 土的密度对其力学特性具有明显影响.水合物以一种固相赋存于沉积物的孔隙中,使得水合物的含量和其赋存形式都会影响含水合物沉积物(GHBS)的密度,因此在研究和描述含水合物沉积物的力学性质时应考虑水合物含量和赋存形式对其密度的影响.本文基于黏土和砂土统一的本构模型(CSUH模型),首先建立水合物体积分数与压硬性参量的关系式来反映水合物对沉积物压缩规律的影响.其次,为了合理考虑水合物含量和赋存形式对沉积物密度的影响,建立了可以描述有效初始孔隙的计算式,并将其引入到状态参量中来描述水合物对沉积物剪胀性和峰值强度的影响.最后,结合CSUH模型中水滴形屈服面,建立了一个含水合物沉积物的弹塑性本构模型.通过与室内试验结果比较,验证了该模型不仅能够合理地描述不同赋存形式、不同水合物含量下含水合物沉积物的应力应变关系,而且在描述具有相同赋存形式含水合物沉积物的力学特性时,不同的水合物含量只需采用一组参数. 展开更多

关键词 含水合物沉积物 应力应变关系 赋存形式 水合物含量

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山区机场高填方地基变形分析 被引量：5

18

作者 冯兴 姚仰平 +1 位作者 李汝宁 张献民 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2013-2023,共11页

目前山区机场大量采用高填方工程,高填方地基沉降变形问题是个亟待解决的重要问题。首先,基于统一硬化(UH)模型,通过研究含石量与内摩擦角和黏聚力的关系,并基于扩展SMP准则和变换应力,将含石量引入到UH模型中,建立了考虑含石量的UH模型... 目前山区机场大量采用高填方工程,高填方地基沉降变形问题是个亟待解决的重要问题。首先,基于统一硬化(UH)模型,通过研究含石量与内摩擦角和黏聚力的关系,并基于扩展SMP准则和变换应力,将含石量引入到UH模型中,建立了考虑含石量的UH模型;应用当前屈服面与平均主应力轴交点的变化规律作为考虑含石量UH模型加卸载的判断准则,实现了硬化和软化的统一考虑;采用半隐式回映应力更新算法,将加卸载判断准则应用到应力更新算法中,实现了考虑含石量UH模型的有限元应用。其次,应用考虑含石量UH模型的有限元程序,对土石混合料的大型三轴试验进行了计算分析,计算结果和实测结果进行对比,验证了有限元程序的有效性。最后,应用考虑含石量UH模型的有限元程序,对山区机场高填方地基进行了三维有限元分析,得到了地基沉降监测点的竖向位移随时间的变化曲线,并与不考虑含石量UH模型、修正剑桥(MCC)模型计算得到的曲线及工程实测数据进行了比较,得到了高填方地基的竖向位移云图、侧向位移云图、孔隙水压力云图和超静孔隙水压力随时间的变化曲线,从而得到了机场高填方地基的位移和超静孔隙水压力变化规律,说明了考虑含石量UH模型在分析山区机场高填方地基变形方面的合理性。 展开更多

关键词 统一硬化(UH)模型 含石量 有限元 高填方 地基变形

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基于岩土材料临界状态理论的有限元非局部软化算法——以CSUH模型为例

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作者 姚仰平 武孝天 崔文杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1759-1766,共8页

实际工程中岩土材料往往表现出剪胀和软化特性。采用传统有限元方法模拟这种材料软化特性及其产生的剪切带时,预测结果往往表现出较强的网格依赖性,从而极大地影响了土体软化阶段计算结果的准确性且计算过程中极易出现不收敛的问题。提... 实际工程中岩土材料往往表现出剪胀和软化特性。采用传统有限元方法模拟这种材料软化特性及其产生的剪切带时,预测结果往往表现出较强的网格依赖性,从而极大地影响了土体软化阶段计算结果的准确性且计算过程中极易出现不收敛的问题。提出一种基于岩土材料临界状态理论的有限元非局部软化新算法,该方法与有限元传统本构积分算法相比,有效地避免了模拟材料软化特性时的网格依赖性和收敛性问题。同时,该方法能够合理地将非局部应变与本构模型的有限元本构积分过程相结合,对于以修正剑桥模型为代表的经典临界状态弹塑性本构模型具有普适性。以适用于黏土和砂土的统一硬化(CSUH)模型为例,详细介绍该方法在有限元中的实现步骤,并以典型的双轴压缩问题为例进行验证。结果表明,当网格划分超过一定数量后,有限元计算结果差异性显著减小,计算过程具有良好的收敛性和稳定性。 展开更多

关键词 土力学 非局部软化算法 CSUH模型 有限元法 网格依赖性 双轴压缩

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复杂应力路径下土的统一硬化方程

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作者 姚仰平 王宁博 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2041-2047,共7页

在建立土的弹塑性本构模型时,需要具体确定屈服函数、塑性势函数,硬化规律及与之相配套的硬化参量,那么硬化参量计算公式的建立就显得尤为重要。首先通过类比正常固结土和超固结土应力–应变关系及强度特征,结合理论推导,给出考虑初始... 在建立土的弹塑性本构模型时,需要具体确定屈服函数、塑性势函数,硬化规律及与之相配套的硬化参量,那么硬化参量计算公式的建立就显得尤为重要。首先通过类比正常固结土和超固结土应力–应变关系及强度特征,结合理论推导,给出考虑初始状态影响的统一硬化方程的构造过程;其次,基于复杂应力路径下超固结土强度特性的机制分析,引入可同时考虑初始状态和加载过程影响的土的强度势MY,并通过在原统一硬化方程中采用MY替换强度参数Mf得到复杂应力路径下土的统一硬化方程;最后,通过与各种应力路径下试验结果的对比,验证新的统一硬化方程对建立土的本构模型的意义。 展开更多

关键词 土力学 本构模型 复杂应力路径 统一硬化方程

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