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岩石软化时效变形的弹黏塑性模型表征
被引量:
1
1
作者
王智超
周丁
+1 位作者
王维国
胡茜
《河海大学学报(自然科学版)》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期527-532,共6页
为同时描述岩石应变软化以及时间相依的变形特征,基于超固结土的下负荷面模型,依据相对过应力思路,以Hashiguchi的下负荷面为参考屈服面,建立一种能表征岩石软化时效变形特征的弹黏塑性本构模型。相对于原下负荷面模型,新模型增加了2个...
为同时描述岩石应变软化以及时间相依的变形特征,基于超固结土的下负荷面模型,依据相对过应力思路,以Hashiguchi的下负荷面为参考屈服面,建立一种能表征岩石软化时效变形特征的弹黏塑性本构模型。相对于原下负荷面模型,新模型增加了2个能通过不同应变速率三轴压缩试验测定的率敏性参数c0和m',并结合岩石的特点用弹性模量E0和变形模量Ed代替原模型中的回弹指数κ与压缩指数λ。新模型采用以当前应力、黏塑性应变以及黏塑性应变速率为状态变量的动屈服准则函数,给出了基于Newton-Raphson迭代的应力积分算法,且成功地将其嵌入到大型有限元软件ABAQUS中。利用新模型对岩石率敏性三轴试验进行模拟验证,结果表明:预测结果与试验结果吻合良好;模型参数物理意义清晰、简单可测,能正确描述岩石的率敏性及应变软化等特征,可用于复杂边值问题的有限元计算。
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关键词
岩石
率敏性
应变软化
弹黏塑性模型
本构关系
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职称材料
浅埋偏压隧道变形特征及施工方案优化
被引量:
5
2
作者
王智超
徐伟
+2 位作者
张学兵
沈明燕
旷杜敏
《湘潭大学自然科学学报》
北大核心
2017年第3期34-41,共8页
为研究隧道洞口浅埋偏压段的变形特征,采取现场隧道变形监测和围岩室内三轴率敏性试验相结合,建立隧道围岩的弹黏塑性本构模型.通过有限元软件ABAQUS的UMAT子程序开展了隧道变形三维弹黏塑性数值分析,探讨了隧道在三种开挖工法下的拱顶...
为研究隧道洞口浅埋偏压段的变形特征,采取现场隧道变形监测和围岩室内三轴率敏性试验相结合,建立隧道围岩的弹黏塑性本构模型.通过有限元软件ABAQUS的UMAT子程序开展了隧道变形三维弹黏塑性数值分析,探讨了隧道在三种开挖工法下的拱顶沉降、水平收敛位移、围岩最小主应力及围岩塑性区分布规律,以此确立合理有效的施工工法.研究结果表明:预留核心土法、三台阶法以及上下台阶法这三种施工工法引起的地表沉降,其深埋侧分别是浅埋侧的2.01,1.48,1.83倍,边墙两侧最小主应力则分别相差0.11,0.29,0.05 MPa,表明偏压隧道的应力场和位移场在开挖支护过程中呈现出不对称分布的特点;选出适宜的施工工法为上下台阶法,采用此工法可以使拱顶沉降及地表沉降减少11.7%~22.1%,而且在施工过程中支护结构受力最为合理,有利于偏压隧道的长期稳定.
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关键词
浅埋偏压隧道
施工工法
现场监测
室内三轴试验
弹黏塑性本构
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职称材料
高填方多级挡墙路堤变形及稳定性分析
被引量:
6
3
作者
王智超
周芊妤
+1 位作者
熊赟
胡茜
《防灾减灾工程学报》
CSCD
北大核心
2018年第6期980-988,共9页
针对高填方路堤回填料分层碾压施工中呈现出超固结、剪胀和时间相依等复杂变形特征,以高填方多级挡墙路堤为例,通过现场勘查、室内试验以及变形监测获得回填土石料的力学性质,分别采用摩尔库仑、修正剑桥以及基于下负荷面的弹粘塑性二...
针对高填方路堤回填料分层碾压施工中呈现出超固结、剪胀和时间相依等复杂变形特征,以高填方多级挡墙路堤为例,通过现场勘查、室内试验以及变形监测获得回填土石料的力学性质,分别采用摩尔库仑、修正剑桥以及基于下负荷面的弹粘塑性二次开发本构模型,逐步表征路堤回填料的超固结、剪胀以及时间相依变形行为,并结合单元试验以及现场沉降监测数据反演综合确定三种本构模型材料,对比分析三种本构模型模拟高填方路堤施工及工后变形的差异,最后利用有限元强度折减法分析该高填方多级挡墙路堤的稳定性。计算结果表明:在路堤填筑初期(21d),基于下负荷面的弹粘塑性模型和修正剑桥模型相比摩尔库仑模型考虑了先期固结应力,计算沉降量结果稍小;随着施工填筑的进行(100d),一旦超过先期固结应力后,三种模型的沉降量变化逐渐接近;随着时间的增长,仅基于下负荷面的弹粘塑性模型能计算路堤的长期沉降,预测该路堤顶10a工后沉降17cm,满足工后沉降要求;同时发现路堤水平侧移呈“S”型内倾的变化特点,且通过有限元法强度折减计算得到边坡稳定性最小安全系数和最危险滑动面,均满足边坡稳定性要求,路堤边坡的失稳预警位移为4.6cm。
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关键词
多级挡墙路堤
超固结
弹粘塑性
沉降变形
稳定性
原文传递
超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析
被引量:
1
4
作者
王智超
郑军星
+1 位作者
旷杜敏
胡茜
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第1期92-99,共8页
为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa...
为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。
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关键词
超固结土
率敏性
应变率参数
黏性
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职称材料
无胶结材料的离散元微观参数交互作用研究
5
作者
王智超
旷杜敏
赵涛
《计算力学学报》
CSCD
北大核心
2017年第6期755-762,共8页
为研究无胶结材料离散元参数之间的交互影响,采用抗转动模型进行三轴排水试验模拟。首先,采用完全试验设计方法和析因试验设计方法,分别对宏微观参数相依规律以及参数之间的交互作用进行定性分析;然后,采用多元非线性回归分析方法对其...
为研究无胶结材料离散元参数之间的交互影响,采用抗转动模型进行三轴排水试验模拟。首先,采用完全试验设计方法和析因试验设计方法,分别对宏微观参数相依规律以及参数之间的交互作用进行定性分析;然后,采用多元非线性回归分析方法对其进行定量分析,并提出了考虑交互作用的宏微观参数换算理论公式。着重探讨了无胶结材料微观参数中的刚度比α=k_s/k_n(0.3~0.9)、滚动刚度系数β(0.1~3)、颗粒内摩擦角θ(10~40)、法向接触刚度k_n(1×10~7~7×10~7)以及塑性弯矩系数η(0.1~3)与材料宏观力学性质峰值应力σ_p、残余强度σ_r、弹性模量E、泊松比ν以及内摩擦角φ之间的相关关系。研究结果表明,(1)颗粒材料的宏观强度参数主要受颗粒内摩擦角以及抗转动参数影响,而其变形参数主要由颗粒接触刚度及接触刚度比控制;(2)各个微观参数之间就存在不同程度的交互作用,且交互作用对试样宏观性质将产生一定影响;(3)对峰值强度、残余强度和宏观内摩擦角而言,两抗转动参数之间以及抗转动参数与颗粒内摩擦角之间存在较强交互作用。对于宏观弹性模量和泊松比而言,颗粒接触刚度和颗粒接触刚度比与其他微观参数产生较强的交互作用。研究成果对合理科学地确定离散元模型的微观参数具有一定的指导意义。
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关键词
离散单元法
抗转动
微观参数
交互作用
析因试验设计
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职称材料
题名
岩石软化时效变形的弹黏塑性模型表征
被引量:
1
1
作者
王智超
周丁
王维国
胡茜
机构
湘潭
大学
岩
土力学
与工程
安全
湖南
省
重点
实验室
(
培育
)
湘潭
大学
土木
工程
与
力学
学院
出处
《河海大学学报(自然科学版)》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期527-532,共6页
基金
国家自然科学基金(51308485)
湖南省自然科学基金(2016JJ2133)
湖南省教育厅优秀青年项目(17B260)
文摘
为同时描述岩石应变软化以及时间相依的变形特征,基于超固结土的下负荷面模型,依据相对过应力思路,以Hashiguchi的下负荷面为参考屈服面,建立一种能表征岩石软化时效变形特征的弹黏塑性本构模型。相对于原下负荷面模型,新模型增加了2个能通过不同应变速率三轴压缩试验测定的率敏性参数c0和m',并结合岩石的特点用弹性模量E0和变形模量Ed代替原模型中的回弹指数κ与压缩指数λ。新模型采用以当前应力、黏塑性应变以及黏塑性应变速率为状态变量的动屈服准则函数,给出了基于Newton-Raphson迭代的应力积分算法,且成功地将其嵌入到大型有限元软件ABAQUS中。利用新模型对岩石率敏性三轴试验进行模拟验证,结果表明:预测结果与试验结果吻合良好;模型参数物理意义清晰、简单可测,能正确描述岩石的率敏性及应变软化等特征,可用于复杂边值问题的有限元计算。
关键词
岩石
率敏性
应变软化
弹黏塑性模型
本构关系
Keywords
rock
rate-dependent behavior
strain softening
elasto-viscoplastic model
constitutive relation
分类号
U416.1 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
浅埋偏压隧道变形特征及施工方案优化
被引量:
5
2
作者
王智超
徐伟
张学兵
沈明燕
旷杜敏
机构
湘潭
大学
岩
土力学
与工程
安全
湖南
省
重点
实验室
(
培育
)
湖南
科技
大学
土木
工程
学院
出处
《湘潭大学自然科学学报》
北大核心
2017年第3期34-41,共8页
基金
国家自然科学基金项目(51308485)
湖南省自然科学基金项目(12JJ4006
2016JJ2133)
文摘
为研究隧道洞口浅埋偏压段的变形特征,采取现场隧道变形监测和围岩室内三轴率敏性试验相结合,建立隧道围岩的弹黏塑性本构模型.通过有限元软件ABAQUS的UMAT子程序开展了隧道变形三维弹黏塑性数值分析,探讨了隧道在三种开挖工法下的拱顶沉降、水平收敛位移、围岩最小主应力及围岩塑性区分布规律,以此确立合理有效的施工工法.研究结果表明:预留核心土法、三台阶法以及上下台阶法这三种施工工法引起的地表沉降,其深埋侧分别是浅埋侧的2.01,1.48,1.83倍,边墙两侧最小主应力则分别相差0.11,0.29,0.05 MPa,表明偏压隧道的应力场和位移场在开挖支护过程中呈现出不对称分布的特点;选出适宜的施工工法为上下台阶法,采用此工法可以使拱顶沉降及地表沉降减少11.7%~22.1%,而且在施工过程中支护结构受力最为合理,有利于偏压隧道的长期稳定.
关键词
浅埋偏压隧道
施工工法
现场监测
室内三轴试验
弹黏塑性本构
Keywords
shal low unsymmetrical loading tunnel
const ruction method
field moni tor ing
indoor triaxial tests
elast ic-viscoplast ic constitutive
分类号
U455 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
高填方多级挡墙路堤变形及稳定性分析
被引量:
6
3
作者
王智超
周芊妤
熊赟
胡茜
机构
湘潭
大学
岩
土力学
与工程
安全
湖南
省
重点
实验室
(
培育
)
湘潭
大学
土木
工程
与
力学
学院
湖南
科技
大学
岩
土
工程
稳定控制与健康监测
湖南
省
重点
实验室
出处
《防灾减灾工程学报》
CSCD
北大核心
2018年第6期980-988,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51308485)
湖南省自然科学基金项目(2016JJ2133)
湖南省教育厅优秀青年项目(17B260)资助
文摘
针对高填方路堤回填料分层碾压施工中呈现出超固结、剪胀和时间相依等复杂变形特征,以高填方多级挡墙路堤为例,通过现场勘查、室内试验以及变形监测获得回填土石料的力学性质,分别采用摩尔库仑、修正剑桥以及基于下负荷面的弹粘塑性二次开发本构模型,逐步表征路堤回填料的超固结、剪胀以及时间相依变形行为,并结合单元试验以及现场沉降监测数据反演综合确定三种本构模型材料,对比分析三种本构模型模拟高填方路堤施工及工后变形的差异,最后利用有限元强度折减法分析该高填方多级挡墙路堤的稳定性。计算结果表明:在路堤填筑初期(21d),基于下负荷面的弹粘塑性模型和修正剑桥模型相比摩尔库仑模型考虑了先期固结应力,计算沉降量结果稍小;随着施工填筑的进行(100d),一旦超过先期固结应力后,三种模型的沉降量变化逐渐接近;随着时间的增长,仅基于下负荷面的弹粘塑性模型能计算路堤的长期沉降,预测该路堤顶10a工后沉降17cm,满足工后沉降要求;同时发现路堤水平侧移呈“S”型内倾的变化特点,且通过有限元法强度折减计算得到边坡稳定性最小安全系数和最危险滑动面,均满足边坡稳定性要求,路堤边坡的失稳预警位移为4.6cm。
关键词
多级挡墙路堤
超固结
弹粘塑性
沉降变形
稳定性
Keywords
high-filled embankment with multilevel retaining walls
over consolidation
elasticviscoplasticity
settlment
stability
分类号
TU443 [建筑科学—岩土工程]
原文传递
题名
超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析
被引量:
1
4
作者
王智超
郑军星
旷杜敏
胡茜
机构
湘潭
大学
岩
土力学
与工程
安全
湖南
重点
实验室
(
培育
)
湘潭
大学
土木
工程
与
力学
学院
湖南
科技
大学
岩
土
工程
稳定控制与健康监测
湖南
省
重点
试验室
出处
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第1期92-99,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51308485)
湖南省自然科学基金资助项目(2016JJ2133)
湖南省教育厅优秀青年资助项目(17B260)
文摘
为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。
关键词
超固结土
率敏性
应变率参数
黏性
Keywords
over-consolidated clay
rate-dependent
strain rate parameter
viscosity
分类号
TU432 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
无胶结材料的离散元微观参数交互作用研究
5
作者
王智超
旷杜敏
赵涛
机构
湘潭
大学
岩
土力学
与工程
安全
湖南
省
重点
实验室
(
培育
)
湘潭
大学
土木
工程
与
力学
学院
四川
大学
水利水电学院
成都理工
大学
地质灾害防治与地质环境保护国家
重点
实验室
出处
《计算力学学报》
CSCD
北大核心
2017年第6期755-762,共8页
基金
国家自然科学基金(51308485)
湖南省自然科学基金(2016JJ2133)
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金(SKLGP2016K022)资助项目
文摘
为研究无胶结材料离散元参数之间的交互影响,采用抗转动模型进行三轴排水试验模拟。首先,采用完全试验设计方法和析因试验设计方法,分别对宏微观参数相依规律以及参数之间的交互作用进行定性分析;然后,采用多元非线性回归分析方法对其进行定量分析,并提出了考虑交互作用的宏微观参数换算理论公式。着重探讨了无胶结材料微观参数中的刚度比α=k_s/k_n(0.3~0.9)、滚动刚度系数β(0.1~3)、颗粒内摩擦角θ(10~40)、法向接触刚度k_n(1×10~7~7×10~7)以及塑性弯矩系数η(0.1~3)与材料宏观力学性质峰值应力σ_p、残余强度σ_r、弹性模量E、泊松比ν以及内摩擦角φ之间的相关关系。研究结果表明,(1)颗粒材料的宏观强度参数主要受颗粒内摩擦角以及抗转动参数影响,而其变形参数主要由颗粒接触刚度及接触刚度比控制;(2)各个微观参数之间就存在不同程度的交互作用,且交互作用对试样宏观性质将产生一定影响;(3)对峰值强度、残余强度和宏观内摩擦角而言,两抗转动参数之间以及抗转动参数与颗粒内摩擦角之间存在较强交互作用。对于宏观弹性模量和泊松比而言,颗粒接触刚度和颗粒接触刚度比与其他微观参数产生较强的交互作用。研究成果对合理科学地确定离散元模型的微观参数具有一定的指导意义。
关键词
离散单元法
抗转动
微观参数
交互作用
析因试验设计
Keywords
discrete element method
rolling resistance
microscopic parameters
interaction
factorial experiment design
分类号
TU443 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
岩石软化时效变形的弹黏塑性模型表征
王智超
周丁
王维国
胡茜
《河海大学学报(自然科学版)》
CAS
CSCD
北大核心
2018
1
下载PDF
职称材料
2
浅埋偏压隧道变形特征及施工方案优化
王智超
徐伟
张学兵
沈明燕
旷杜敏
《湘潭大学自然科学学报》
北大核心
2017
5
下载PDF
职称材料
3
高填方多级挡墙路堤变形及稳定性分析
王智超
周芊妤
熊赟
胡茜
《防灾减灾工程学报》
CSCD
北大核心
2018
6
原文传递
4
超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析
王智超
郑军星
旷杜敏
胡茜
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019
1
下载PDF
职称材料
5
无胶结材料的离散元微观参数交互作用研究
王智超
旷杜敏
赵涛
《计算力学学报》
CSCD
北大核心
2017
0
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职称材料
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