土力学中的两个广义变分原理

土力学中的两个广义变分原理

一、土力学中的两个广义变分原理(论文文献综述)

曹耿[1](2021)在《井筒式地下连续墙桥梁基础变位与承载力研究》文中进行了进一步梳理井筒式地下连续墙是一种新型的桥梁基础形式,具有整体刚度大、承载力高和抗震能力强的优越性能;然其荷载传递机理复杂,承载性状不明确以及计算方法不成熟,制约了这种基础形式的发展应用。目前,水平变位主要采用八弹簧和四弹簧计算方法(分别针对刚性和弹性井筒式地下连续墙);竖向沉降主要采用荷载传递法;这些计算方法均基于Winkler地基模型,将墙侧土体视为弹簧。Winkler弹簧模型简洁方便,但具有很强的经验性,不能揭示土体的连续性、基础尺寸效应以及地基横观各向同性特性的影响。此外,针对井筒式地下连续墙基础动力响应的理论计算方法以及组合荷载作用下地基承载力的研究尚未见报道。因此,本文基于改进Vlasov地基模型,提出了矩形截面井筒式地下连续墙基础水平和竖向受荷响应的计算方法,提示了水平和竖向土抗力的产生机理;建立了组合荷载作用下地基承载力包络面,可判定其在荷载空间内的稳定性。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)基于改进Vlasov地基模型,建立了井筒式地下连续墙基础水平受荷响应半解析解。根据水平静荷载作用下矩形截面井筒式地下连续墙-土体系的相互作用,基于墙土位移协调特性,将墙土视为完全接触的连续体,提出了墙土体系的水平位移模式。基于铁木辛柯梁模型和水平位移模式,分别建立了各向同性和横观各向同性地基中墙-土体势能泛函,根据最小势能原理得到了墙-土体系水平位移模式中未知函数的控制方程和边界条件。引入转换函数对地下连续墙水平位移函数和弯曲转角函数耦合控制方程进行解耦。建立了墙体的水平土抗力计算模型,阐释了水平土抗力的产生机理。引入迭代算法对地下连续墙水平位移函数和土体位移衰减函数进行解耦并求解。通过算例验证了计算理论和程序的正确性,并研究了各向同性地基中土芯、矩形截面尺寸、地下连续墙厚度以及横观各向同性地基性质对井筒式地下连续墙水平受荷响应的影响。(2)基于改进Vlasov地基模型,建立了井筒式地下连续墙基础竖向沉降半解析解。根据墙土位移协调特性,将墙与土视为完全接触的连续体,提出了墙-土体系的竖向沉降位移模式。基于竖向位移模式和“虚土桩”模型分别建立了各向同性和横观各向同性地基中井筒式地下连续墙和土体势能泛函,根据最小势能原理得到了竖向位移模式中未知函数的控制方程和边界条件。建立了墙体竖向侧阻力计算模型,阐释了竖向侧阻力产生机理。引入迭代算法对地连续墙竖向位移函数和土体位移衰减函数进行解耦并求解。研究了各向同性地基中土芯率、矩形截面尺寸及横观各向同性地基性质对竖向位移、轴力和侧阻力的影响。(3)基于改进Vlasov地基模型,建立了井筒式地下连续墙基础水平受荷动力响应的半解析解。根据水平动荷载作用下矩形截面井筒式地下连续墙-土体系的相互作用,提出了墙-土体系分离变量形式的动水平位移模式。基于铁木辛柯梁模型和水平位移模式分别建立了各向同性和横观各向同性粘弹性地基中墙-土体系的能量泛函,根据哈密尔顿变分原理得到了墙-土体系水平运动控制方程及边界条件。引入转换函数对地下连续墙水平位移函数和弯曲转角函数耦合控制方程进行解耦。建立了墙体水平动荷载作用下土抗力计算模型,阐释其产生机理。引入迭代算法对地连续墙水平位移函数和土体位移衰减函数进行解耦并求解。通过算例验证了计算理论和程序的正确性。研究了各向同性地基中井筒式地下连续墙厚度(土芯率)、截面尺寸以及横观各向同性地基性质对井筒式地下连续墙墙顶复刚度的影响。(4)基于改进Vlasov地基模型,建立了井筒式地下连续墙基础竖向受荷动力响应的半解析解。依据竖向动荷载作用下矩形截面井筒式地下连续墙土体系的相互作用,提出了墙-土体系分离变量形式的竖向位移模式。基于“虚土桩”模型和竖向位移模式分别建立了各向同性和横观各向同性粘弹性地基中墙-土体系的能量泛函,根据哈密尔顿变分原理得到了墙体、土柱和土体竖向运动控制方程和边界条件。建立了墙体竖向动侧阻力计算模型,阐释其产生机理。引入迭代算法对地连续墙竖向位移函数和土体位移衰减函数进行解耦并求解。通过算例验证了计算方法的正确性。研究了各向同性地基中土芯率、矩形截面尺寸、墙底土层模量和厚度以及横观各向同性地基性质对井筒式地下连续墙竖向墙顶复刚度的影响。(5)通过有限元模型固定位移比加载方法,建立了不同高宽比、墙土摩擦系数、竖向荷载比情况下的地基水平—弯矩(H-M)承载力包络线。将本文计算的浅基础承载力系数与文献结果对比验证了本文墙土接触模型建模的准确性。通过固定位移比加载方法(Probe test)得到了浅基础地基承载力包络线,并与文献经典包络线对比,验证了加载方法的正确性。分析了井筒式地下连续墙高宽比、墙土摩擦系数和竖向荷载比对包络线的影响。

樊馥榕[2](2020)在《广义塑性Cosserat连续体模型及其应用》文中进行了进一步梳理岩土材料在自然条件下普遍是非均匀的,这种非均匀性对土体的应力应变关系、承载力与变形特性、剪切带的发展有着显着影响。当前的主流理论仍然假设土体在空间中是均匀的,并且很少有本构理论可以同时考虑静动力问题。另外颗粒破碎现象在土体受荷加载过程中也是十分常见的,对于土体应力应变关系的影响不可忽视。另外,在土石坝等实际工程中,大颗粒材料如堆石料等也经常由于高围压下的颗粒破碎而导致应力应变关系变化,进而影响大坝整体的沉降变形。同时有研究表明,颗粒破碎是地震荷载影响坝体变形的重要因素。为了发展一种能有效进行静动力分析并考虑颗粒破碎的本构理论,本文做了如下工作:(1)将Pastor,Zienkiewicz等人提出的广义塑性理论以及后人对这一理论的完善进行ABAQUS软件中的本构程序二次开发,这一程序被用于常规三轴压缩试验、动三轴试验以及土石坝的填筑与地震分析模拟中。通过与试验结果、工程实例结果对比,得到了较好的数值模拟结果,验证了广义塑性模型的正确性,证明了颗粒破碎对应力应变关系以及承载力位移关系有着重要影响,也验证了广义塑性理论可以在同时考虑静动力荷载的条件下保持模型参数的一致性。通过土石坝静动力条件下的分析,进一步揭示了颗粒破碎对沉降变形的影响,同时从填筑层数的角度说明了沉降与分层数量的反相关关系。(2)通过模拟Borja等人的平面应变试验,将考虑了空间非均匀性分布的土体,与常规的均匀性土体同时用广义塑性模型进行平面应变模拟,进一步验证广义塑性模型的正确性。通过对比揭示了非均匀性对于剪切带发展规律以及承载力软化的影响,指出通常认知中的X型剪切带在非均匀性作用下的发展规律;通过使用不同类型的单元进行平面应变模拟,得到单元类型对于非均匀性土体剪切带发展的影响;经过多重比较,确定了C3D20R单元在模拟非均匀性土体剪切带时的优势;通过对模型参数的校正,揭示了颗粒破碎对剪切带数量的影响,也揭示了关键参数对剪切带的控制作用。(3)将广义塑性理论推导至三维Cosserat连续体中,并进行经典连续体、Cosserat连续体下的广义塑性理论单元程序二次开发。广义塑性经典连续体单元更清晰地展现了土体的非均匀性对剪切带的影响,通过划分不同密度的网格,得出经典理论的应变局部化具有网格依赖性的结论,并通过对试样内各点处孔隙比与广义剪应力的分析,得到了造成经典理论承载力软化的原因;通过广义塑性Cosserat连续体的平面应变模拟,证明了Cosserat理论具有克服经典理论导致的应变局部化网格依赖现象的特点,同时承载力位移曲线也保持了高度的一致性没有出现严重的分叉现象。另外,本文提出了一种内部长度参数与平均粒径的关系,沟通了相对破碎率和塑性功,搭建了平均粒径与相对破碎率的桥梁,使得模型可以通过颗粒破碎情况得知平均粒径的变化,进而推导出内部长度参数的变化,实现Cosserat内部长度参数的动态模拟,并赋予一定的真实物理意义,也证明它是控制剪切带宽度的重要因素。

王文丰[3](2020)在《南水北调中线焦作段高填方渠道边坡稳定性分析》文中研究表明我国是一个地质灾害较多的国家,其中边坡稳定问题灾害占有较大比例,尤其是随着我国水利建设的大力兴建,时常有库岸边坡发生失稳,对国家和人民造成严重威胁。水的渗透会严重影响滑坡的稳定性。边坡稳定问题是岩土工程领域经典的三大问题之一,一般包括天然边坡和人工边坡。通常用边坡的滑动安全系数来评价高速公路路基、水坝和库岸堤坝等工程边坡的稳定性。本文就南水北调中线工程通水运行5年来,以焦作段工程高填方渠道边坡为研究对象,计算分析渗流作用下边坡稳定性。通过基本算例验证有限元强度折减法在解决边坡稳定性分析问题中的可靠性。结合中线工程运行实际情况,选取工程桩号IV40+300的高填方典型断面,基于渗流基本理论和有限元计算方法,采用ABAQUS有限元计算软件结合有限元法强度折减法,以边坡坡体内部特征部位位移突变作为失稳判据进行计算分析。论文整体分为三部分:1.介绍南水北调中线工程基本特点,简要说明高填方渠道工程边坡稳定性研究的背景及意义。阐述渗流作用下边坡稳定的研究进展及现状,渗流的基本理论和渗流方程的定解条件,介绍了有限元法实现渗流稳定计算的原理求解方法。2.借助基本算例,验证了本文计算分析使用方法的可靠性。以焦作段工程典型断面(桩号IV40+300)的工程资料为基础,确定研究对象的物理力学指标、岩土强度参数及结构集合参数,建立有限元计算模型。3.计算分析不考虑渗流、考虑渗流两种情况下的边坡稳定系数。其中,结合焦作段工程运行实际情况,分别进行不考虑渗流作用和考虑渗流作用两种工况下的边坡稳定计算,对比分析渠道边坡稳定行;选取粘聚力、内摩擦角、边坡坡度、弹性模量及泊松比五个因素,进行边坡安全系数主要影响因素敏感度分析。

张绍骞[4](2020)在《内源荷载作用下非均质地基土体响应解析研究》文中研究说明荷载作用下地基土体的力学响应问题,在土木工程学科领域中一直有着十分重要的理论和实际研究价值。地基土体是在漫长的地质历史中形成的,往往表现出剪切模量随深度变化的非均质性。以往的研究中一般将地基假定为弹性均质地基或分为多层地基,且大多仅针对荷载作用于地基表面的情况。而对地基土体性质随深度连续变化的非均质性研究相对较少。且事实上,基础和桩都有一定的埋深,其传递到土体的荷载不是作用于地基表面,而是在地基内部。因此,对内源荷载作用下非均质地基土体响应进行研究是十分必要,且在理论和工程实际中有重要研究意义的。本文基于弹性理论,采用解析方法研究了多种形式内源荷载作用下广义Gibson地基土体响应问题,结合算例将不同因素变化对土体位移的影响进行了较为深入的讨论分析。主要的研究成果如下:1.针对点源荷载作用于广义Gibson地基内部的土体响应问题。采用解析方法,利用Hankel变换及其逆变换对轴对称问题的边界条件进行求解,经化简得到内源点荷载作用下的土体竖向位移解析解。结合算例详细讨论了土体非均质性和点源荷载作用位置深度的变化对地基表面及土体内部各位置点竖向位移的影响。2.针对沿深度竖向分布内源线荷载作用下的土体响应问题。利用第二章部分推导结果,结合轴对称问题中埋置线源荷载对应的边界条件,经计算化简和积分变换得到了广义Gibson地基内部在沿深度竖向均匀分布、增大分布和减小分布三种不同形式线源荷载作用下土体竖向位移的积分解。通过重积分计算方法和具体算例,对土体非均质性、荷载分布深度、荷载沿深度分布形式等因素变化对土体竖向位移的影响作用。3.在本文对广义Gibson地基内部作用点源荷载和沿深度分布线源荷载的解析工作基础上,分别进一步得到了内源环形荷载以及沿深度竖向分布内源柱面荷载作用下的土体竖向位移积分形式解,并结合算例,分别对不同形式荷载作用下非均质地基土体响应问题进行了讨论。4.在每章中分别建立了对应形式内源荷载的有限元模型,将有限元计算结果与相同参数求解得到的解析结果进行对比,对本文计算方法和推导工作加以验证。

张天宇[5](2019)在《基于可靠度分析方法的深基坑支护结构稳定性研究》文中指出在研究基坑工程时,以往的通过经典土力学的计算方法求得安全系数法是将土体假设成各项性质参数是不变的、确定的均质材料,这样的假设忽略了岩土性质参数在实际工程中的离散型变异,这样的方式将会导致无法对基坑工程本身的不确定性进行描述。运用经典土力学方法只能对支护结构进行力学评价而不能形成一个量值的稳定性评价。针对土性参数在其实际环境的变异性质和不确定性质是在基坑稳定性分析中不容忽视的问题。因此,可靠度理论应运而生,这种方法得到的结果能够很好的体现土的变异性带来的差异化,更符合实际情况。目前为止,可靠度以及非确定性分析方法已经发展的十分成熟。在结构设计领域中,以可靠度理论为基础的的规范体系已经率先形成,然而非确定性分析理论体系在岩土工程中的研究应用还不够完善。本文以赤峰市医院地下停车场项目深基坑支护工程为研究对象,对其进行可靠度研究。主要的研究内容及相关工作如下介绍了可靠度的三种表述方式:可靠概率、失效概率、可靠指标;介绍了几种常用的可靠度计算方法:一次二阶矩法、蒙特卡洛法、JC法等。运用了模糊空间上的模糊变分理论。该理论以随机有限元法以及广义随机有限元(模糊随机数值方法)为基础。同时,该理论是基于模糊分解定理进一步按照扩张原则推导了一种模糊随机变分列式,该变列式应用于广义非确定空间Ο:(S,F)上。建立线性一次逼近随机有限元模型,该模型的建立是由随机变分列式通过随机有限元理论得到的,这样的有限元模型使得岩土工程结构安全状态论域M的三种隶属度函数得以构建。依据扩张原则并以模糊随机变分理论为基础建立关于基坑工程稳定性的可靠度失稳概率计算模型,推导出其公式,并确定通过多组数据计算得到模糊失稳区间的上下界限参数。并依据此计算模型和公式对赤峰市医院地下停车场项目基坑支护工程进行可靠度计算。运用Flac 3D软件建立赤峰市医院地下停车场基坑有限元模型,模拟开挖过程中的变形和受力情况。针对背景工程的支护形式以、土地性质及周边建筑物情况,模拟出支护结构最大水平位移、支护桩沉降、锚索轴力等数值所带来的基坑安全性的问题。根据理论计算结果、有限元软件计算结果、实际监测结果进行对比,对各随机变量进行敏感性分析。结果表明:赤峰市医院地下停车场项目基坑支护工程的利用支护桩以及锚索为主要支护结构的设计方案,失效概率PF=3.31×10-3,可靠度β=4.56。与有限元计算结果和实际检测数据的对比结果相吻合。证明该基坑的稳定性得以保障。

杨光昌[6](2020)在《基于颗粒物质热动力学理论的土的多场耦合本构模型研究》文中研究指明岩土体的多场耦合模型研究是工程及地质灾害预防、核废料储存、地热或天然气资源开发等实际工程问题的理论基础和关键技术。随着工程建设的发展,工程难度越来越大,岩土工程面临着严峻挑战,迫切需要岩土体多场耦合理论及分析技术的支持,以达到改善岩土工程性质、节省工程建设投资、提高资源开采效率以及增强防灾减灾能力的目的。此外,含气土作为一种特殊存在的土体,其工程性质很容易受到外界环境的扰动,探索含气土在扰动前后的性质演化规律,可以建立合理的理论体系来揭示其灾变机理,从而为天然气的开发利用和海洋工程的基础建设提供保障。本文基于颗粒物质热动力学理论,发展了一个非饱和土的多场耦合本构模型,并在此模型框架下,针对饱和黏土、含气细粒土、饱和砂土以及含气砂土的情形,分别进行了模型的应用分析。主要研究成果包括:(1)基于颗粒物质流体动力学理论(GSH)以及混合物理论,将GSH建模方法扩展到非饱和土的三相混合物体系中,考虑温度和饱和度变化引发相应的颗粒层次能量耗散过程,结合改进的考虑变形和温度效应的土水特征曲线(SWCC)模型,建立了一个非饱和土热-水-力全耦合的热力学本构模型。模型引入颗粒熵和颗粒温度的概念,从理论上确定热力学体系的耗散结构组成以及迁移系数关系,结合非饱和土的热力学全微分方程以及守恒方程和熵增方程,建立热力学恒等式,并通过热力学恒等式得出非弹性变形的本构关系。从而可通过迁移系数模型和能量函数模型将土体颗粒层次的耗散机制与宏观物理力学行为建立联系。通过对现有试验结果的模拟分析,证明了模型具有描述非饱和土水-力以及热-水-力耦合特性的能力,包括干湿循环对固结特性的影响,不同温度和吸力下的固结和剪切特性,以及非等温条件下热体应变演化规律等。(2)在本文所提出的非饱和土多场耦合本构模型的理论框架基础上,针对饱和黏土的特殊情况,将该模型应用到饱和黏土的层面上,从而形成了一个可描述饱和黏土热水力耦合特性的热力学本构模型。基于自主研发的适用于中空圆柱体试样的轴对称的试验装置,研究了不同超固结比的饱和粉质黏土试样在不同围压和不同升温-降温路径下的热固结响应,重点分析了不排水升/降温产生的孔隙水压力以及排水固结体应变随时间的演化规律。并通过所得到的热固结试验结果以及循环温度荷载产生的热响应试验结果与模型模拟结果的对比分析,验证了所提出模型描述饱和黏土热固结特性的能力。(3)基于本文所提出的非饱和土多场耦合模型的理论框架,结合理想气体的状态方程,考虑气相对土骨架塑性变形的影响,发展了一个可描述含气细粒土力学特性和温度效应的热力学本构模型,并分析了含气细粒土的有效应力。根据Wheeler(1988a)提出的大气泡模型的概念,把含气细粒土看作是由大气泡和周围的饱和土基质组成。模型中,气压受总应力和孔隙水压力的影响,并与总应力呈线性关系,而饱和土基质部分由“类有效应力”控制。通过对试验结果的模拟分析,验证了模型描述含气细粒土固结压缩和不排水剪切特性的能力。此外,对含气细粒土的温度特性进行了探讨,并利用所提出模型,分析并模拟了不同排水条件和超固结比含气细粒土的温度响应,包括温度对固结压缩、不排水剪切强度、孔隙水压力以及热体应变的影响规律。(4)基于本文所提出的非饱和土多场耦合本构模型的理论框架,针对饱和砂土的情形,引入考虑状态参数的剪胀方程,从而形成了一个可描述饱和砂土剪胀性的热力学本构模型。模型的形式较为简单,通过一组模型参数便可以描述饱和砂土在剪切过程中由于相对密度和有效围压的变化对强度和变形特性产生的影响。基于模拟计算与饱和砂土等向压缩、三轴不排水以及排水剪切试验结果的对比,验证了模型描述饱和砂土压缩和剪切特性的能力。对于含气砂土,认为气泡的存在只是增大了压缩性,并不会对土骨架的变形产生影响,在饱和砂土热力学模型的基础上,结合Hilf(1948)建立的孔隙气压力与孔隙气体积变化之间的关系,从而发展了一个含气砂土的热力学本构模型。通过对不同饱和度重塑砂土的三轴不排水剪切试验结果的模拟,验证了模型描述含气砂土不排水剪切特性的能力。

王龙[7](2019)在《非饱和土边坡三维稳定性极限分析研究》文中指出边坡稳定性问题是土力学中的经典问题之一,如何对边坡安全性进行准确和可靠的评估一直是岩土工程师们关注的重点。到目前为止,对边坡稳定性的研究大部分是基于二维方法,边坡三维稳定性方面的研究工作还相对较少。我国大部分地区处于干旱或半干旱地区,土中吸力对边坡稳定性的影响引起研究者们广泛的关注。但是,对非饱和土边坡稳定性的研究大多是基于二维极限平衡法或有限元分析法,目前非饱和土边坡三维稳定性极限分析方面的研究工作还相对较少。本文立足于塑性极限分析上限法,针对非饱和土质边坡稳定性问题开展了一系列研究。提出了一种基于高斯散度定理的半解析方法,对饱和及非饱和土边坡二维和三维以及复杂条件下的稳定性问题进行了研究,为解决非饱和土边坡稳定性问题提出了新的方法以及理论依据。本文主要研究内容如下:1)对不同破坏形式(坡趾、坡面和坡底破坏形式)和不同边坡形状(凹型和凸型)下二阶土质边坡的三维稳定性进行研究,通过将二阶边坡退化至单阶边坡,并与已有的计算结果对比,证明了开发程序的合理性和有效性。通过参数分析,研究了二阶边坡不同破坏形式、深度系数和边坡形状对其稳定性和临界滑动面的影响,并给出广泛参数范围内的边坡稳定性图表,以便在工程中使用。2)基于极限分析上限原理,采用对数螺旋破坏机构并考虑吸力对表观粘聚力、湿单位重度和张力裂缝的影响,对一维稳定入渗条件下含张力裂缝非饱和土边坡的二维稳定性进行研究。提出一种简化方法计算非饱和土重所做外部功率,该方法可有效地处理非饱和土单位重度沿深度非线性变化的特性,并与已有结果对比验证了该方法的合理性。对吸力和张力裂缝对边坡稳定性的影响进行参数分析,并举例说明了稳定入渗条件以及裂缝中水对边坡稳定性的影响。3)对一维稳定入渗条件下非饱和土陡坡和缓坡的三维稳定性进行研究。基于高斯散度定理,提出一种分层总和计算方法计算非饱和土表观粘聚力的内部能量耗散率,和一种基于旋转体体积积分的简化计算方法计算非饱和土重所做的外部功率。系统地研究了土体划分层数对分层总和法使用的影响,并与已有结果对比验证了该方法的合理性和有效性。通过大量的参数分析,系统地研究了吸力、土体类型、渗流条件、地下水位和地震荷载对边坡稳定性的影响。4)将分层总和法和简化计算法扩展至含裂缝三维非饱和土边坡,研究了含裂缝非饱和土边坡的三维稳定性以及土体划分层数对计算结果的影响。通过大量的参数分析,系统地研究了稳定入渗条件、裂缝深度及裂缝中填充水对边坡稳定性和临界滑动面的影响。5)针对水位快速下降后部分非饱和土边坡的三维稳定性问题,提出一种新的分层总和方法,可考虑滑坡土体内水位变化对边坡稳定性的影响。采用该分层总和法计算非饱和土层中土体重力所做的外部功率和毛细粘聚力引起的能量耗散率,通过参数分析研究了土体划分层数对分层总和法使用的影响。与已有结果的对比分析表明该方法在评估水位快速下降后部分非饱和土边坡稳定性方面是合理和有效的。通过参数分析和案例分析研究了孔隙水压力系数、滞后效应以及三维效应对部分非饱和土边坡稳定性和临界滑动面的影响。6)针对抗滑桩加固非饱和土边坡的三维稳定性问题,将Ito和Matsui的桩侧力理论扩展至非饱和土中,提出一种局部分层总和方法,可考虑滑动土体中水分含量变化对桩加固效应的影响。与现有结果的对比分析表明该方法是有合理性和效性的。通过大量的参数分析,研究了吸力、抗滑桩设计参数(桩位和桩距)和三维效应对桩加固非饱和土边坡稳定性的影响。7)将地震荷载等效地视为作用于滑动土体质心均匀分布的惯性力,采用提出的分层总和法研究了地震荷载对非饱和土缓坡三维稳定性的影响。采用局部分层总和法研究了水平地震荷载对抗滑桩加固后非饱和土边坡三维稳定性的影响。与现有结果的对比分析表明,本文提出的方法在评估非饱和土边坡三维抗震稳定性方面同样是有效的。8)针对部分非饱和土天然边坡的三维稳定性问题,提出了一种斜分层总和法,可考虑水位变化、土中吸力和三维效应对部分非饱和土天然边坡稳定性的影响。将该斜分层总和法应用于球形滑动机构中,并与基准解比较验证了该斜分层总和法的有效性。通过参数分析研究了吸力、三维效应、水位变化、孔隙水压力和地震荷载对天然边坡稳定性的影响。

倪沙沙[8](2019)在《高土石坝砾石土心墙孔隙水压力分析与渗流系数反演》文中研究说明渗流是土石坝失事的主要原因之一,利用土石坝渗流监测资料不仅可直接分析土石坝的渗流安全,而且可反演坝体的渗流系数,提高土石坝渗流场分析的可靠性。但对高土石坝,心墙在填筑施工中会形成超静孔隙水压力。监测资料显示,高坝心墙内的测压管水位有的会超过上游水位,甚至高于坝顶,而且心墙超静孔隙水压力的消散很慢,一般会维持多年。这将直接影响高心墙坝前期的渗流安全,甚至引起心墙的水力劈裂,严重干扰渗流场计算、分析与渗流安全性评价。因此,进行高土石坝心墙超静孔隙水压力研究有重要的理论价值和工程实际意义。高心墙坝内的超静孔隙水压力至今没有有效的分析方法。本文以糯扎渡砾石土心墙堆石坝为研究对象,深入分析了心墙坝孔隙水压力的原型监测资料,采用基于比奥固结理论的有限元法对该坝进行了固结计算与分析,提出了心墙孔隙水压力消散的简化计算方法并用于剔除心墙测点的超静孔隙水压力,通过建立的粒子群算法(PSO)优化径向基函数(RBF)神经网络模型反演了大坝的渗流系数。主要研究内容和结论如下:1.分析了糯扎渡大坝心墙孔隙水压力监测资料。发现心墙内孔隙水压力的增长速率与填筑速率有良好的正相关性;心墙内测点高程越低孔隙水压力越大,心墙填筑完成时,底部最大孔隙水压力占其上覆土重的55.9%,其相应的测压管水位已高于坝顶高程;水库蓄水时,心墙孔隙水压力上升。因为心墙的渗流系数很小,渗流的形成滞后,渗流对心墙内孔隙水压力的影响有限。蓄水期间孔隙水压力上升主要由蓄水作用力和上游坝壳的湿化变形引起。具体讲蓄水水压力作用于心墙上游面,其中竖向分力对心墙上游部分区域有压缩作用,上游坝壳堆石料的浸水湿化下沉带动心墙有向上游的弯曲效应,以及水压力的水平分量形成的指向下游的弯曲效应,三种效应组合使心墙压应力增加,从而导致心墙孔隙水压力上升。在大坝填筑及运行前期,与填筑相比,水库蓄水对孔隙水压力的影响属次要因素。2.基于比奥理论,采用有限元法对糯扎渡大坝进行了固结计算。结果显示,填筑期孔压计算值小于实测值,计算得到的孔压消散速度也快于实测消散速度。这是因为当前有限元计算体积应变预测精度不高,高坝心墙在不同高程处应力条件相差较大,使得有限元计算中心墙的固结参数无法准确确定所致。为降低拱效应,适当松置反滤料,可减弱坝壳与心墙之间的应力传递。再加上坝体填筑期间坝体轮廓基本保持以心墙为中心的对称,致使竣工期心墙内的大主应力等值线基本水平,小主应力等值线在心墙附近几乎水平。因此,心墙固结可视为成层土的固结问题。由于碾压心墙的水平渗流系数较竖直方向大若干倍,故固结过程中的渗流沿水平方向进行,并通过上、下游反滤料排出。据此,推导了心墙竖向承压、水平排水的孔压消散控制方程,并进行了求解。但心墙各部位的应力条件迥异,研究中考虑不同高程固结系数的变化,对大坝超静孔压消散进行了计算,得到的测点水头与实测值吻合较好。该方法计算简便,无需进行复杂的固结有限元分析,涉及参数少,计算成本低,计算精度可满足工程要求,对分析高土石坝心墙的孔压消散有重要的工程实际意义。3.提出了粒子群算法(PSO)优化径向基函数(RBF)神经网络的土石坝渗流系数反演方法。该方法通过PSO优化RBF神经网络的结构参数,包括隐含层的中心、宽度和输出层的连接权值,借助RBF神经网络通过隐层的多个高斯径向基函数和输出层的线性函数实现从测点水头到渗流系数的映射,以近似替代由水头求解渗流系数的隐式表达式。对实测孔压剔除超静孔隙水压力(考虑了孔压消散修正),采用本文提出的孔压消散的简化方法剔除心墙内的超静孔隙水压力,反演了糯扎渡大坝心墙的水平、竖向渗流系数及反滤料Ⅰ区与粗堆石料Ⅱ区的渗流系数。采用反演获得的渗流系数进行稳定渗流场的计算,并与观测值进行比较,吻合效果较好,说明提出的反演渗流系数的方法及剔除超静孔隙水压力水头的方法是合理的。

余俊[9](2019)在《饱和黏土地基与结构物的吸附作用研究》文中提出近年来,随着深海领域资源开采不断加快,越来越多的抗拔基础作为上部结构的锚固形式被采用。结构物在黏性地基中上拔时不可避免要承受到地基与结构物间的吸附力作用,包括负孔隙水压力、黏附力、侧摩阻三部分。吸附力的大小决定了抗拔结构物的稳定性以及吊装设备、工法的选择,从而深刻影响到工程安全和经济效益,因此有必要对其进行研究。本文的主要工作和结论如下:(1)通过固结试验研究了土体固结系数随着固结压力的变化。固结系数随固结压力的增加先快速减小,后随着固结压力快速增加,最后增长趋势变缓,甚至在较大固结压力时会稍微有所下降。通过拟合公式计算所得固结系数得到无量纲化的拉拔速度,由此认为室内模型实验中土体均处于部分排水状态。(2)通过两种土样的室内黏附力试验研究黏附力随固结压力和固结时间的变化规律。黏附力在很小的相对位移内先从0增长到峰值,随后迅速减小至0。黏附力的增加和减小都呈现为线性关系,且减小的速度非常大,表现为脆性破坏。发展速度和消散速度都随着固结时间的增加先增加后减小。在相同条件下,含黏粒较少土体黏附强度-相对位移曲线的发展-消退线性规律更明显,无论是黏附力发展速度还是消退速度都明显高于含黏粒较多的土体,表现出更明显的脆性特征。(3)峰值黏附强度随着固结时间的增加先增加而后减小,随着固结压力的增加,峰值黏附强度也随之增加。不同土体峰值黏附强度随着固结时间的增加表现出不完全一致的规律,含黏粒较少土体峰值黏附强度同样随着固结时间增加而增加,但增加的速度会随时间推移而减小。对不同土体,随着固结压力的增加,黏附强度都随之增加。(4)采用ABAQUS建立三维有限元模型,对比防沉板离心机试验验证模型计算结果为可靠的。通过设置不同接触属性模拟是否考虑黏附力,改变上拔速度研究其对负孔压及承载力的影响。随着上拔速度增加,考虑黏附力的负孔压近似分段线性增加,当速度达到一定值时增加速度变大;上拔承载力随之近似线性增加;孔压占比随对数上拔速度总体表现为先减小后增加的特性,占比都约为80%,承载力主要由孔压决定。不考虑黏附力的负孔压较小,随着上拔速度增加,孔压、承载力以及孔压占比都表现为先增加后趋于稳定的趋势,孔压占比约为6%,承载力主要由土体强度决定。考虑黏附力时孔压及承载力明显高于不考虑黏附力的情况,曲线形态及破坏模式与实际更接近,计算时有必要考虑黏附力作用。

阳德志[10](2019)在《不同地层条件下基坑降水对周边沉降的影响》文中提出基坑设计与监测通常仅考虑坑边地下水位下降会引起地面沉降,实际上不同地层以及不同的补给条件表现出很大差异,针对上述问题,本文以研究不同土层、不同补给条件下基坑周边沉降规律为目的,展开系列研究。按土层以及补给条件分为三种:降雨补给基坑降水对沉降的影响、滞水层补给基坑降水对沉降的影响、承压含水层降水对沉降的影响。对不同土层下基坑周边土体沉降进行了较为系统的研究,本文主要的工作和结论如下:(1)用有限元软件GeoStudio对这三种补给情况降水周边土体沉降变形进行分析研究。在短期计算而言,考不考虑补给对沉降影响不大,但在长期计算,是否考虑补给会对沉降影响范围计算结果造成较大影响。(2)滞水层补给沉降计算结果与降雨补给结果相差不大,引用热传导方法,推测滞水补给渗流解析解,将解析解与有限元对比验证,通过解析解对各种情况进行比较分析,找出相应的规律,通过归一化整理,得到方便工程计算应用的表格及曲线。(3)对于承压含水层降水引起软土沉降,可用“解耦”简化方法,其计算结果与有限元相差不大。由于基坑呈三维空间特性,在计算强透水层渗流场时,采用简单单向流、大井公式或水平面有限元,计算结果不一样,体现了三维特性。(4)承压含水层降水引起的沉降,由各种方法计算结果都得出同样规律:止水帷幕效果不好,强透水层水头下降较大则周边土体沉降较大,影响范围大,与单纯软土有所不同,对于单纯深厚软土即使无防渗措施,在基坑边沉降很大,但是影响范围较小。(5)通过两个算例说明了单纯软土滞水层补给解析解公式和深厚软土承压含水层减压周边土体水头沉降计算公式的使用方法。

二、土力学中的两个广义变分原理(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、土力学中的两个广义变分原理(论文提纲范文)

(1)井筒式地下连续墙桥梁基础变位与承载力研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 竖向承载性能研究现状
        1.2.2 水平承载特性研究现状
        1.2.3 井筒式地下连续墙与土动力相互作用研究现状
        1.2.4 目前研究现状的分析
    1.3 地基模型
    1.4 主要研究方法
    1.5 研究内容与技术路线
第2章 井筒式地下连续墙水平受荷响应计算
    2.1 引言
    2.2 各向同性地基中井筒式地下连续墙计算
        2.2.1 水平受荷位移模型
        2.2.2 井筒式地连墙受力模型
        2.2.3 方程建立与求解
        2.2.4 墙身水平土抗力模型
        2.2.5 求解算法
        2.2.6 案例验证
        2.2.7 算例分析
    2.3 横观各向同性地基中井筒式地下连续墙计算
        2.3.1 横观各向同性弹性体基本理论
        2.3.2 横观各向土中井筒式地连墙计算模型
        2.3.3 方程建立与求解
        2.3.4 墙身水平土抗力模型
        2.3.5 求解算法
        2.3.6 案例验证
        2.3.7 算例分析
    2.4 本章小结
第3章 井筒式地下连续墙沉降计算
    3.1 引言
    3.2 各向同性地基中井筒式地下连续墙沉降计算
        3.2.1 沉降计算位移模型
        3.2.2 方程建立与求解
        3.2.3 墙侧阻力物理模型
        3.2.4 沉降模型求解
        3.2.5 案例验证
        3.2.6 算例分析
    3.3 横观各向同性地基中井筒式地下连续墙沉降计算
        3.3.1 竖向沉降计算模型
        3.3.2 方程建立与求解
        3.3.3 墙侧阻力物理模型
        3.3.4 沉降模型求解
        3.3.5 案例验证
        3.3.6 案例分析
    3.4 本章小结
第4章 水平受荷井筒式地下连续墙动力响应
    4.1 引言
    4.2 各向同性地基中井筒式地下连续墙水平动响应
        4.2.1 水平动荷载作用下位移模型
        4.2.2 水平动荷载作用下受力模型
        4.2.3 方程建立与求解
        4.2.4 墙身水平土抗力模型
        4.2.5 水平受荷动响应模型求解
        4.2.6 案例验证
        4.2.7 算例分析
    4.3 横观各向同性地基中井筒式地下连续墙水平动响应
        4.3.1 横观各向同性地基中井筒式地连墙计算模型
        4.3.2 方程建立与求解
        4.3.3 墙身水平土抗力模型
        4.3.4 水平受荷动响应模型求解
        4.3.5 案例验证
        4.3.6 算例分析
    4.4 本章小结
第5章 竖向受荷井筒式地下连续墙动力响应
    5.1 引言
    5.2 各向同性地基中井筒式地下连续墙竖向动响应
        5.2.1 竖向动力计算模型
        5.2.2 方程建立与求解
        5.2.3 墙侧动阻力模型
        5.2.4 竖向受荷动力响应求解
        5.2.5 案例验证
        5.2.6 算例分析
    5.3 横观各向同性地基中井筒式地下连续墙竖向动响应
        5.3.1 竖向动力计算模型
        5.3.2 方程建立与求解
        5.3.3 墙侧动阻力物理模型
        5.3.4 竖向受荷动响力应求解
        5.3.5 案例验证
        5.3.6 算例分析
    5.4 本章小结
第6章 黏性土中井筒式地下连续墙包络面研究
    6.1 引言
    6.2 井筒式地下连续墙与地基有限元模型
        6.2.1 井筒式地下连续墙模型
        6.2.2 黏性土地基模型
        6.2.3 有限元单元模型
        6.2.4 荷载和位移符号约定
        6.2.5 加载模式
    6.3 数值结果
        6.3.1 有限元计算结果验证
        6.3.2 井筒式地下连续墙竖向承载力
        6.3.3 竖向荷载作用下地基水平和抗弯承载力
        6.3.4 复合加载模式下地基承载力包络线
    6.4 本章小结
第7章 张皋过江通道井筒式地下连续墙基础受力特性研究
    7.1 工程概况
    7.2 地基及土体参数
    7.3 水平荷载作用下基础受荷特性分析
    7.4 竖向荷载作用下基础受荷特性分析
    7.5 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 本文工作总结
    8.2 本文的主要创新点
    8.3 研究展望
致谢
参考文献
附录 A 未知常数求解
作者简介

(2)广义塑性Cosserat连续体模型及其应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 广义塑性理论的发展
    1.3 Cosserat连续体理论的发展
    1.4 本文主要工作与技术路线
        1.4.1 本文主要工作
        1.4.2 本文技术路线
2 广义塑性理论及其验证模拟
    2.1 广义塑性理论背景
        2.1.1 颗粒破碎的衡量
        2.1.2 颗粒破碎与临界状态的关系
    2.2 基于广义塑性原理的本构推导
        2.2.1 广义塑性常用的基本量
        2.2.2 广义塑性理论弹性部分理论
        2.2.3 单调荷载下广义塑性理论
        2.2.4 动荷载下广义塑性理论
    2.3 基于广义塑性原理本构的ABAQUS程序
    2.4 广义塑性UMAT子程序有效性验证
        2.4.1 验证模型概述
        2.4.2 单调加载条件下模型的数值结果
        2.4.3 软化分析
        2.4.4 动力加载条件下模型的数值结果
    2.5 模型参数确定方法
    2.6 小结
3 广义塑性模型在土石坝工程中的应用
    3.1 广义塑性理论在土石坝工程中的应用背景
    3.2 土石坝工程概况
        3.2.1 土石坝基本工况
        3.2.2 地震波描述
    3.3 土石坝填筑过程反应
    3.4 土石坝地震过程反应
    3.5 小结
4 砂土空间分布的非均匀性对剪切带破坏的影响分析
    4.1 孔隙比的空间分布探究意义
    4.2 建模过程与参数确定
        4.2.1 试样与计算模型描述
        4.2.2 模型计算参数的确定
    4.3 剪切带破坏分析
        4.3.1 C3D8单元下剪切带分析
        4.3.2 其他类型单元下剪切带形成分析
        4.3.3 上部无约束模型
    4.4 均匀性土体剪切带分析
    4.5 参数变化对剪切带形成的影响分析
        4.5.1 剪胀应力比的影响
        4.5.2 回弹孔隙比修正系数的影响
        4.5.3 体积模量系数的影响
        4.5.4 颗粒破碎的影响
    4.6 小结
5 基于C3D20R单元的三维广义塑性Cosserat连续体模型
    5.1 三维Cosserat连续体理论
        5.1.1 Cosserat连续体理论基础
        5.1.2 Cosserat连续体应变分析
        5.1.3 Cosserat连续体应力分析
    5.2 广义塑性Cosserat连续体单元与本构理论推导及其程序实现
        5.2.1 单元理论及程序实现
        5.2.2 Cosserat连续体下的本构计算
    5.3 经典连续体UEL与网格依赖性分析
        5.3.1 均匀性土体UEL计算分析
        5.3.2 非均匀性土体UEL计算分析
    5.4 广义塑性Cosserat连续体UEL计算分析
        5.4.1 Cosserat非均匀性土体计算分析
        5.4.2 内部长度参数与粒径关系
    5.5 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 高斯点孔隙比插值计算公式
附录B MATLAB分点程序
攻读硕士学位期间发表学术论文及获奖情况
致谢

(3)南水北调中线焦作段高填方渠道边坡稳定性分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 渗流作用下边坡稳定的研究现状
        1.2.1 渗流理论研究进展
        1.2.2 边坡稳定的研究现状
        1.2.3 渗流作用下的边坡稳定性研究现状
    1.3 南水北调工程渠道边坡稳定研究现状
    1.4 本文研究的内容
2 渗流基本概念及有限元方法
    2.1 渗流基本概念
    2.2 多孔介质特性
    2.3 渗流控制方程
        2.3.1 达西定律
        2.3.2 渗流基本微分方程
    2.4 渗流数值模拟
        2.4.1 渗流计算有限元理论及方法
        2.4.2 渗流计算有限元法分析过程
3 有限元强度折减法
    3.1 ABAQUS计算渗流理论
        3.1.1 有效应力原理
        3.1.2 渗流问题
    3.2 强度折减法的基本原理
    3.3 强度折减法的失稳判据
    3.4 基于强度折减法的验证算例
    3.5 本章小结
4 考虑渗流影响的高填方渠道边坡稳定性分析
    4.1 工程概述
        4.1.1 工程自然概况
        4.1.2 渠道横断面设计
    4.2 有限元计算模型
        4.2.1 几何模型
        4.2.2 计算工况
        4.2.3 材料参数
    4.3 计算结果分析
        4.3.1 不考虑渗流作用的边坡稳定分析
        4.3.2 考虑渗流作用的边坡稳定分析
    4.4 本章小结
5 边坡稳定主要影响因素敏感性分析
    5.1 单因素敏感性分析
        5.1.1 土体强度参数对边坡稳定安全系数的影响
        5.1.2 变形参数对边坡稳定安全系数的影响
        5.1.3 坡度对边坡稳定安全系数的影响
    5.2 结果分析
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
攻读学位期间参与的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献

(4)内源荷载作用下非均质地基土体响应解析研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 荷载作用下土体响应研究现状
        1.2.1 研究方法简介
        1.2.2 地表荷载研究现状
        1.2.3 内源荷载研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 内源点荷载作用下非均质地基土体Green函数
    2.1 引言
    2.2 荷载作用下广义Gibson地基的一般解
        2.2.1 平面应变问题
        2.2.2 轴对称问题
        2.2.3 控制方程求解
    2.3 轴对称内源荷载作用下边值问题求解
        2.3.1 边界条件
        2.3.2 边值求解
    2.4 积分计算方法
    2.5 轴对称内源荷载作用下的算例
        2.5.1 轴对称荷载形式
        2.5.2 计算结果与分析
    2.6 解的验证
        2.6.1 解的退化验证
        2.6.2 有限元计算对比
    2.7 本章小结
第三章 内源线荷载作用下非均质地基土体响应
    3.1 引言
    3.2 内源线荷载作用下广义Gibson地基的一般解
        3.2.1 边界条件
        3.2.2 边值问题求解
        3.2.3 内源线荷载作用下的位移解
    3.3 埋置线源荷载沿深度分布形式说明
    3.4 积分计算方法
    3.5 计算结果与分析
    3.6 有限元计算对比
    3.7 本章小结
第四章 内源环形荷载作用下非均质地基土体响应
    4.1 引言
    4.2 荷载形式说明
    4.3 计算结果与分析
    4.4 有限元计算对比
    4.5 本章小结
第五章 内源柱面荷载作用下非均质地基土体响应
    5.1 引言
    5.2 荷载形式说明
    5.3 计算结果与分析
    5.4 有限元计算对比
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    进一步展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(5)基于可靠度分析方法的深基坑支护结构稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 基坑工程介绍
        1.2.1 基坑工程特点
        1.2.2 基坑工程内容
    1.3 基坑研究现状
        1.3.1 国内外研究现状
        1.3.2 可靠度研究现状
    1.4 本文研究内容
第2章 可靠度分析原理与模糊随机有限元方法研究
    2.1 结构可靠度概念及方法介绍
        2.1.1 可靠度概念
        2.1.2 可靠度表述方法
        2.1.3 可靠度常用计算方法
    2.2 模糊随机广义变分原理
        2.2.1 广义变分原理
        2.2.2 模糊随机广义变分原理
    2.3 基于模糊随机有限元方法对基坑可靠度的研究
    2.4 本章小结
第3章 工程案例简介
    3.1 工程及工程地质概况
        3.1.1 工程概况
        3.1.2 周边环境介绍
        3.1.3 工程地质及水文条件
    3.2 基坑支护方案
    3.3 基坑支护监测方案
        3.3.1 监测的目的
        3.3.2 监测内容
    3.4 本章小结
第4章 基于模糊随机有限元方法对基坑支护结构可靠度的分析
    4.1 确定基坑支护结构安全系数
    4.2 隶属函数的确定及模糊可靠度计算模型的确定
    4.3 对项目进行可靠度分析
    4.4 本章小结
第5章 FLAC3D数值模拟
    5.1 FLAC3D简介
        5.1.1 FLAC3D基本介绍
        5.1.2 计算基坑的主要步骤
    5.2 建立模型
        5.2.1 确定几何模型尺寸
        5.2.2 选择本构模型
    5.3 计算工况
    5.4 数值模拟计算结果分析
        5.4.1 基坑水平位移分析
        5.4.2 基坑竖向位移分析
    5.5 监测数据分析
        5.5.1 支护桩水平位移
        5.5.2 支护桩沉降分析
        5.5.3 锚索轴力监测分析
    5.6 对比分析
        5.6.1 支护桩桩顶位移
        5.6.2 周边地表沉降
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢

(6)基于颗粒物质热动力学理论的土的多场耦合本构模型研究(论文提纲范文)

致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 工程背景
        1.1.2 理论背景
    1.2 研究意义
    1.3 文献综述
        1.3.1 土体的水力(HM)耦合
        1.3.2 土体的热力(TH)耦合
        1.3.3 土体的热水(TH)耦合
        1.3.4 土体的热水力(THM)耦合
        1.3.5 含气土的研究现状
    1.4 存在的问题
    1.5 研究内容和创新点
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 创新点
2 基于颗粒物质热动力学理论的非饱和土的多场耦合模型
    2.1 引言
    2.2 GSH理论的基本简介
        2.2.1 颗粒熵和颗粒温度
        2.2.2 GSH理论框架
    2.3 非饱和土多场耦合本构模型的理论框架
        2.3.1 基本假设
        2.3.2 热力学状态变量的确定
        2.3.3 基本方程和热力学关系
        2.3.4 势能密度函数
        2.3.5 迁移系数模型
        2.3.6 土水特征
        2.3.7 剪切特性
        2.3.8 非饱和土的有效应力
    2.4 模型总结与讨论
3 非饱和土热水力耦合特性分析及模型验证
    3.1 模型参数的确定
    3.2 水力耦合特性分析
        3.2.1 Raveendiraraj(2009)试验的模拟分析
        3.2.2 Sharma(1998)试验的模拟分析
    3.3 热水力耦合特性分析
        3.3.1 Tang等(2008)试验的模拟分析
        3.3.2 Uchaipichat和 Khalili(2009)试验的模拟分析
    3.4 小结
4 考虑超固结效应的饱和粉质黏土的热固结:试验及模型验证
    4.1 引言
    4.2 饱和粉质黏土的热固结试验
        4.2.1 试样装置及土样制备
        4.2.2 试验方案
        4.2.3 试验结果分析
    4.3 饱和粉质黏土的热水力耦合模型
        4.3.1 基本假设和热力学状态变量
        4.3.2 基本方程
        4.3.3 耗散体系的确定
        4.3.4 热力学恒等式
        4.3.5 应力表达式的确定
        4.3.6 迁移系数关系
    4.4 试验结果的模拟分析
        4.4.1 考虑超固结比的热固结试验
        4.4.2 循环温度荷载产生的热响应分析
    4.5 小结
5 含气细粒土的力学特性和温度效应的模型描述
    5.1 引言
    5.2 含气细粒土的热力学本构模型
        5.2.1 气相的特性
        5.2.2 含气细粒土的有效应力
        5.2.3 气相变形对饱和土基质的影响
    5.3 含气细粒土力学特性的模拟分析
        5.3.1 Wheeler(1986)和Thomas(1987)试验的模拟
        5.3.2 Hong等(2017)试验的模拟
    5.4 含气细粒土温度特性的探讨
        5.4.1 温度对固结压缩特性的影响
        5.4.2 温度对不排水剪切特性的影响
    5.5 小结
6 砂土剪切特性的模型描述
    6.1 引言
    6.2 饱和砂土的热力学本构模型
        6.2.1 应力的表达式
        6.2.2 应变的表达式
        6.2.3 状态参数
        6.2.4 剪胀方程
        6.2.5 模型参数的标定
    6.3 饱和砂土剪切特性的模拟分析
    6.4 含气砂土的热力学本构模型
        6.4.1 基本假设
        6.4.2 含气砂土的有效应力
        6.4.3 孔隙流体的特性
        6.4.4 Boyle定律和Henry定律
    6.5 含气砂土剪切特性的模拟分析
    6.6 小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简历
攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(7)非饱和土边坡三维稳定性极限分析研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号索引
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 边坡稳定性分析方法的研究现状
        1.2.1 极限平衡法
        1.2.2 有限元法
        1.2.3 极限分析法
    1.3 边坡稳定性三维极限分析研究现状
        1.3.1 复杂边坡极限分析的研究
        1.3.2 考虑孔隙水压力的极限分析研究
        1.3.3 考虑地震荷载作用的极限分析研究
        1.3.4 考虑支护结构作用的极限分析研究
        1.3.5 极限分析有限元的研究
        1.3.6 考虑土体非线性破坏准则的极限分析研究
        1.3.7 使用非相关联流动法则的极限分析研究
    1.4 非饱和土边坡稳定性分析方法的研究现状
        1.4.1 非饱和土强度理论
        1.4.2 非饱和土边坡稳定性分析
    1.5 本文主要研究内容
第二章 极限分析基本原理和非饱和土强度理论
    2.1 引言
    2.2 极限分析的基本假设
        2.2.1 理想弹塑性
        2.2.2 小变形假设
        2.2.3 Drucker公设
        2.2.4 屈服准则
        2.2.5 塑性势理论和流动法则
    2.3 虚功方程和上下限定理
        2.3.1 虚功方程
        2.3.2 定理Ⅰ(下限)
        2.3.3 定理Ⅱ(上限)
    2.4 非饱和土强度理论
        2.4.1 基质吸力分布的解析解
        2.4.2 土-水特征曲线
        2.4.3 Bishop非饱和土强度理论
        2.4.4 Fredlund非饱和土强度理论
        2.4.5 Lu非饱和土强度理论
    2.5 非饱和土的工程性质
        2.5.1 滞后效应
        2.5.2 毛细粘聚力
        2.5.3 非饱和土单位重度
        2.5.4 张力裂缝
    2.6 本章小结
第三章 二阶边坡三维稳定性极限分析
    3.1 引言
    3.2 三维运动许可滑动机构
        3.2.1 边坡稳定分析中的极限分析
        3.2.2 三维边坡坡趾破坏模式
        3.2.3 三维边坡坡面破坏模式
        3.2.4 三维边坡坡底破坏模式
        3.2.5 复合三维滑动机构
        3.2.6 粘性土中的滑动机构
    3.3 优化程序和验证
        3.3.1 坡底破坏形式的能量平衡方程
        3.3.2 优化程序和验证
    3.4 二阶边坡稳定性计算结果
        3.4.1 纯粘性土
        3.4.2 摩擦性土
    3.5 计算结果与讨论
        3.5.1 边坡形状的影响
        3.5.2 深度系数的影响
        3.5.3 边坡形状和深度系数对滑裂面的影响
    3.6 本章小结
第四章 含裂缝非饱和土边坡二维稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 非饱和土质边坡的极限分析
        4.2.1 问题描述
        4.2.2 一种计算外部功率的简化方法
        4.2.3 内部能量耗散率的计算
        4.2.4 与已有结果对比
    4.3 参数分析和讨论
        4.3.1 吸力的影响
        4.3.2 泊松比的影响
    4.4 算例
        4.4.1 考虑渗流时的边坡稳定性
        4.4.2 考虑裂缝中水时的边坡稳定性
    4.5 本章小结
第五章 非饱和土边坡三维稳定性分析
    5.1 引言
    5.2 非饱和土陡坡三维极限分析
        5.2.1 问题描述
        5.2.2 一种计算外部功率的简化方法
        5.2.3 一种计算内部能量耗散率的分层总和法
    5.3 参数分析和讨论
        5.3.1 分层总和法的有效性
        5.3.2 与已有结果的对比
    5.4 计算结果和讨论
        5.4.1 吸力的影响
        5.4.2 非饱和渗流条件的影响
        5.4.3 地下水位的影响
        5.4.4 吸力对滑裂面的影响
    5.5 非饱和土缓坡三维极限分析
        5.5.1 问题描述
        5.5.2 拟静力方法
        5.5.3 外部功率的计算
        5.5.4 内部能量耗散率的计算
        5.5.5 优化程序和分层总和法的有效性
        5.5.6 吸力对非饱和土缓坡稳定性的影响
        5.5.7 案例分析
    5.6 本章小结
第六章 含裂缝非饱和土边坡三维稳定性分析
    6.1 引言
    6.2 含裂缝非饱和土边坡三维极限分析方法
        6.2.1 问题描述
        6.2.2 外部功率的计算
        6.2.3 内部能量耗散率的计算
        6.2.4 分层总和法的有效性
    6.3 计算结果和讨论
        6.3.1 吸力的影响
        6.3.2 泊松比的影响
        6.3.3 张力裂缝对三维滑动面的影响
    6.4 算例与分析
        6.4.1 吸力对边坡三维稳定性的影响
        6.4.2 入渗条件对边坡三维稳定性的影响
        6.4.3 裂缝中填充水对边坡三维稳定性的影响
    6.5 本章小结
第七章 快速降水后部分非饱和土边坡三维稳定性分析
    7.1 引言
    7.2 快速降水后部分非饱和土边坡
        7.2.1 问题描述
        7.2.2 考虑孔隙水压力的极限分析方法
        7.2.3 外部功率计算的一种新的分层总和法
        7.2.4 内部能量耗散率的计算
    7.3 验证与对比
        7.3.1 分层总和法的有效性
        7.3.2 划分层数的影响
        7.3.3 与已有结果的比较
    7.4 参数分析和讨论
        7.4.1 吸力的影响
        7.4.2 强度参数的影响
        7.4.3 孔隙水压力系数的影响
        7.4.4 滞后效应的影响
    7.5 算例与分析
        7.5.1 三维效应对边坡稳定性的影响
        7.5.2 三维效应对临界滑动面的影响
    7.6 本章小结
第八章 抗滑桩加固非饱和土边坡三维稳定性分析
    8.1 引言
    8.2 抗滑桩加固的三维非饱和土边坡
        8.2.1 问题描述
        8.2.2 非饱和土中桩侧力的计算方法
        8.2.3 计算桩侧力能量耗散率的局部分层法
    8.3 对比和验证
        8.3.1 桩加固边坡的二维稳定性
        8.3.2 桩加固边坡的三维稳定性
    8.4 计算结果和讨论
        8.4.1 土类型和三维效应的影响
        8.4.2 桩位对边坡三维稳定性的影响
        8.4.3 桩距对边坡三维稳定性的影响
        8.4.4 桩位置和桩距对三维临界滑动面的影响
        8.4.5 桩位置对加固非饱和土边坡三维抗震稳定性的影响
        8.4.6 桩距对加固非饱和土边坡三维抗震稳定性的影响
    8.5 本章小结
第九章 部分非饱和土天然边坡三维稳定性分析
    9.1 引言
    9.2 部分非饱和土天然边坡三维稳定性分析方法
        9.2.1 问题描述
        9.2.2 外部功率计算的一种斜分层总和法
        9.2.3 内部能量耗散率的计算
    9.3 对比和验证
        9.3.1 斜分层总和法的有效性
        9.3.2 与基准解的比较
    9.4 计算结果和讨论
        9.4.1 吸力的影响
        9.4.2 三维效应对边坡稳定性的影响
        9.4.3 三维效应对滑动土体体积的影响
        9.4.4 水位对边坡稳定性的影响
        9.4.5 工程实例
    9.5 孔隙水压力和地震荷载的影响
        9.5.1 考虑孔隙水压力的极限分析方法
        9.5.2 考虑地震荷载的极限分析方法
        9.5.3 水位变化对边坡稳定性的影响
        9.5.4 孔隙水压力对部分非饱和土天然边坡稳定性的影响
        9.5.5 地震荷载对部分非饱和土天然边坡稳定性的影响
    9.6 本章小结
第十章 结论和展望
    10.1 主要结论
    10.2 主要创新点
    10.3 研究展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间发表的论文及科研情况
致谢

(8)高土石坝砾石土心墙孔隙水压力分析与渗流系数反演(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外相关研究进展
        1.2.1 土石坝孔隙水压力观测与分析
        1.2.2 土的固结理论
        1.2.3 渗流系数反分析研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 高土石坝砾石土心墙孔隙水压力分析
    2.1 引言
    2.2 工程概况与监测布置
        2.2.1 工程概况
        2.2.2 心墙砾石土简介
        2.2.3 监测布置
    2.3 砾石土心墙孔隙水压力分析
        2.3.1 心墙填筑与蓄水
        2.3.2 心墙孔隙水压力分析
    2.4 本章小结
3 高土石坝砾石土心墙固结计算与分析
    3.1 引言
    3.2 基于比奥固结理论的有限元计算方法
        3.2.1 比奥固结理论及其有限元解
        3.2.2 Duncan-Chang本构模型
        3.2.3 固结有限元计算流程
    3.3 砾石土心墙堆石坝有限元固结计算
        3.3.1 有限元模型与计算方案
        3.3.2 材料与参数
        3.3.3 输入文件及子程序调用
        3.3.4 计算结果与分析
    3.4 心墙竖向承压水平排水的固结微分方程及求解
        3.4.1 基本假定
        3.4.2 固结微分方程的建立
        3.4.3 固结微分方程的解析解
    3.5 竖向承压水平排水解答的应用
        3.5.1 心墙孔隙水压力的消散计算
        3.5.2 固结度的计算
    3.6 本章小结
4 土石坝饱和-非饱和渗流理论与有限元解法
    4.1 引言
    4.2 非饱和土的特性
        4.2.1 非饱和土中的基质吸力
        4.2.2 非饱和土中的土水特征曲线
        4.2.3 非饱和土中的渗流特性
    4.3 非饱和土中水的流动定律
        4.3.1 达西定律
        4.3.2 渗流微分方程的建立
        4.3.3 定解条件
    4.4 饱和-非饱和渗流有限元解法
        4.4.1 饱和-非饱和渗流问题的Galerkin解
        4.4.2 渗流系数矩阵
        4.4.3 质量矩阵
        4.4.4 SEEP/W求解渗流微分方程
    4.5 糯扎渡大坝稳定及非稳定渗流场计算
        4.5.1 渗流有限元计算模型
        4.5.2 饱和-非饱和渗流计算参数
        4.5.3 糯扎渡大坝稳定及非稳定渗流场计算
    4.6 本章小结
5 基于PSO优化RBF神经网络的心墙堆石坝渗流系数反演
    5.1 引言
    5.2 PSO优化RBF神经网络模型
        5.2.1 RBF神经网络的理论基础
        5.2.2 PSO的理论基础和流程
        5.2.3 PSO优化RBF神经网络模型
    5.3 基于PSO优化的RBF神经网络的糯扎渡大坝渗流系数反演
        5.3.1 待反演参数的确定及相关测点的孔压实测曲线
        5.3.2 心墙测点超静孔隙水压力的剔除
        5.3.3 糯扎渡心墙堆石坝渗流系数反演及验证
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点摘要
    6.3 展望
参考文献
附录A 固结有限元计算程序代码
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

(9)饱和黏土地基与结构物的吸附作用研究(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 吸附力产生机理
        1.2.2 计算模型
        1.2.3 试验研究
        1.2.4 吸附力影响因素
    1.3 主要研究内容
第2章 室内模型试验
    2.1 试验目的
    2.2 试验装置
    2.3 实验用土
        2.3.1 基本物理指标
        2.3.2 土的固结性质
    2.4 模型试验方案
    2.5 试验结果分析
        2.5.1 黏附力随固结时间变化规律
        2.5.2 黏附力随荷载大小变化规律
    2.6 结论
第3章 拉拔基础吸附力有限元计算方法及验证
    3.1 比奥(Biot)固结理论
        3.1.1 三维Biot固结方程
        3.1.2 比奥(Biot)三维固结有限元方程的建立
    3.2 有限元分析接触面模型
    3.3 修正剑桥模型基本理论
    3.4 防沉板离心机模型试验有限元分析方法验证
        3.4.1 试验简介
        3.4.2 有限元模型
        3.4.3 有限元分析结果
    3.5 本章小结
第4章 拉拔基础吸附力特性有限元分析
    4.1 模型的建立与求解
    4.2 模型计算结果分析
        4.2.1 黏附力的影响
        4.2.2 上拔速度的影响
    4.3 本章小结
第5章 结论与建议
    5.1 研究总结与结论
    5.2 进一步研究的建议
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢

(10)不同地层条件下基坑降水对周边沉降的影响(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地下水与固结沉降的经典研究
        1.2.2 基坑降水引起的周边沉降问题研究现状
    1.3 本文主要研究内容及思路
第二章 基坑周边土体沉降的分类及其计算模型
    2.1 基坑周边土体沉降分类
        2.1.1 基坑开挖区域位于深厚弱透水层
        2.1.2 基坑开挖区位于有强透水层的成层土中
    2.2 考虑补给深厚软土降水引起沉降机理分析
    2.3 降水引起地层变形规范计算方法
    2.4 不同土层降水对沉降影响分析计算
        2.4.1 考虑降雨补给降水对周围环境影响
        2.4.2 考虑滞水层补给降水对周围环境影响
        2.4.3 不同土层渗透系数有限元沉降计算
        2.4.4 考虑承压含水层降水对周围环境影响
    2.5 本章小结
第三章 深厚软土中基坑降水引起周边沉降的分析
    3.1 可压密介质渗流基本微分方程
    3.2 深厚软土中基坑降水引起沉降公式推导
        3.2.1 半无限区域公式
        3.2.2 有限区域公式
        3.2.3 无限区域公式与有限区域公式异同
    3.3 沉降公式及与有限元对比分析
        3.3.1 沉降计算公式
        3.3.2 沉降计算公式与有限元对比分析
        3.3.3 公式归一化整理
    3.4 本章小结
第四章 承压强透水层降水引起沉降的“解耦”简化计算
    4.1 深厚软土层下承压层减压沉降机理与公式计算分析
        4.1.1 沉降机理
        4.1.2 “解耦”方法计算沉降的思路
        4.1.3 空间效应机理分析
    4.2 强透水层稳定渗流计算方法分析
        4.2.1 简单单向流
        4.2.2 基坑强透水层稳定流计算方法
    4.3 深厚软土承压含水层降压沉降公式
        4.3.1 定水头边界一维固结沉降公式
        4.3.2 定水头边界一维固结沉降公式有限元分析对比
    4.4 沉降公式有限元对比分析
        4.4.1 软土下卧承压含水层减压沉降计算公式
        4.4.2 有限元对比分析
    4.5 承压含水层减压降水沉降规律分析
        4.5.1 简单单向流公式计算沉降影响范围
        4.5.2 大井公式计算沉降影响
    4.6 使用多层程序和固结公式三维计算流程
    4.7 本章小结
第五章 两种地层情况相应的计算算例
    5.1 单纯软土滞水层补给计算算例
    5.2 深厚软土承压含水层减压土体沉降计算算例
    5.3 本章小结
结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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四、土力学中的两个广义变分原理(论文参考文献)

  • [1]井筒式地下连续墙桥梁基础变位与承载力研究[D]. 曹耿. 东南大学, 2021
  • [2]广义塑性Cosserat连续体模型及其应用[D]. 樊馥榕. 大连理工大学, 2020(02)
  • [3]南水北调中线焦作段高填方渠道边坡稳定性分析[D]. 王文丰. 华北水利水电大学, 2020(01)
  • [4]内源荷载作用下非均质地基土体响应解析研究[D]. 张绍骞. 长安大学, 2020(06)
  • [5]基于可靠度分析方法的深基坑支护结构稳定性研究[D]. 张天宇. 沈阳大学, 2019(08)
  • [6]基于颗粒物质热动力学理论的土的多场耦合本构模型研究[D]. 杨光昌. 北京交通大学, 2020
  • [7]非饱和土边坡三维稳定性极限分析研究[D]. 王龙. 上海大学, 2019
  • [8]高土石坝砾石土心墙孔隙水压力分析与渗流系数反演[D]. 倪沙沙. 大连理工大学, 2019(06)
  • [9]饱和黏土地基与结构物的吸附作用研究[D]. 余俊. 天津大学, 2019(06)
  • [10]不同地层条件下基坑降水对周边沉降的影响[D]. 阳德志. 华南理工大学, 2019(01)

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土力学中的两个广义变分原理
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