土的剪切带试验与数值分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 土的本构模型 2

1.2.1 土的弹性模型 2

1.2.2 土的弹塑性模型 3

1.2.3 土的损伤模型 7

1.3 土体剪切带形成的理论研究 8

1.3.1 传统土力学理论 8

1.3.2 局部化分叉理论(Localization and bifurcation theory) 10

1.3.3 损伤理论 11

1.3.4 非共轴流动理论 12

1.3.5 Cosserat 理论 12

1.3.6 非局部理论(Non-local theory) 13

1.3.7 梯度塑性理论 14

1.3.8 复合体理论 14

1.3.9 广义孔隙压力理论 15

1.4 应变局部化问题的数值模拟分析 15

1.4.1 常规弱单元法 15

1.4.2 水土耦合有限元方法 15

1.4.7 混合单元法 16

1.4.6 自适应有限元法 16

1.4.8 有限差分法 16

1.4.3 离散单元法 16

1.4.5 附加应变法 16

1.4.4 最小二乘回归法 16

1.5 本书的主要内容简介 17

参考文献 18

第1部分 土的剪切带形成的试验研究 23

第2章 上海粘性土和高岭土的剪切带的试验研究 23

2.1 引言 23

2.2 同济大学平面应变仪 25

2.2.1 仪器的主要结构 26

2.2.2 仪器特点和主要功能 29

2.3 同济大学平面应变压缩试验的步骤及数据处理 29

2.3.1 试验步骤 29

2.3.2 试验数据的整理 31

2.4 同济大学平面应变仪的边界条件 32

2.5 上海天然粘性土的结构特点 33

2.5.1 天然粘性土的结构性 33

2.6.1 试验土样 34

2.6 上海粘性土平面应变不排水压缩试验 34

2.5.2 三向应力状态(特别是中主应力)对土性的影响 34

2.5.3 土的各向异性的影响 34

2.6.2 试验步骤 35

2.6.3 试验结果 36

2.7 上海粘性土平面应变不排水压缩试验结果分析 40

2.7.1 试样破坏形态描述 40

2.7.2 不同固结压力下的应力应变特性 42

2.7.3 局部分叉应变与剪切带形成时的应变特性 44

2.7.4 剪切带的倾角 46

2.7.5 剪切带内部剪胀角 48

2.7.6 孔隙水压力的变化特性 50

2.8 新加坡国立大学(NUS)的高岭土试验结果的分析 51

2.8.1 高岭土的平面应变试验 51

2.8.2 高岭土的三轴试验 51

2.8.3 NUS 高岭土的平面应变和三轴试验主要结果汇总 54

2.9 日本 L.C.Kurukulasuriya 等的高岭土的试验结果分析 56

2.9.1 高岭土的平面应变试验 56

2.9.2 高岭土的三轴试验 58

2.9.3 日本 L.C.Kurukulasuriya 等高岭土的平面试验和三轴试验主要结果汇总 58

2.10 结束语 60

附录 61

附录 A 新加坡国立大学(NUS)的平面应变仪 61

附录 B Vardoulakis 和 Drescher 的平面应变仪 65

参考文献 66

第3章 砂土的剪切带的试验研究 69

3.1 引言 69

3.2 砂土的直剪试验 69

3.3 砂土的三轴试验 70

3.3.1 砂土的三轴压缩试验 70

3.3.2 砂土的三轴拉伸试验 72

3.4 砂土的真三轴试验 78

3.5 砂土的平面应变试验 82

3.6 砂土的其他试验 87

3.7 砂土的剪切带的倾角和厚度 88

3.7.1 砂土的剪切带的倾角 88

3.7.2 砂土的剪切带的厚度 92

3.8 结束语 93

参考文献 93

第4章 弹塑性模型的非共轴修正对剪切带形成的研究 98

4.1 引言 98

第2部分 土的弹塑性模型及其对剪切带形成的研究 98

4.2 传统塑性理论的塑性流动的共轴性假设和非共轴性修正 99

4.2.1 传统塑性理论的塑性流动的共轴性假设 99

4.2.2 传统塑性理论的非共轴修正 101

4.3 上海粘性土的真三维弹塑性模型及其非共轴修正 102

4.3.1 考虑π平面上形状函数的有限应变的三维弹塑性模型 103

4.3.2 考虑π平面上形状函数的有限应变的三维弹塑性模型的非共轴修正 107

4.3.3 考虑π平面上形状函数的有限应变的三维非共轴弹塑性模型参数的确定 109

4.4.1 场方程 110

4.4 不排水平面应变条件下剪切带形成条件及非共轴项的影响 110

4.4.2 本构方程 111

4.4.3 非共轴项对剪切带形成的影响 112

4.5 结束语 116

附录 117

附录 C 软土三维弹塑性模型 117

附录 D 式(4-73)的推导 124

参考文献 125

5.2.1 中主应力比 b=0.5情况下主应力轴旋转的变形分析 127

5.2 主应力轴旋转引起的变形分析 127

第5章 主应力轴旋转条件下的各向异性引起的非共轴性对剪切带形成的影响 127

5.1 引言 127

5.2.2 不同中主应力比情况下 R-旋转的变形分析 129

5.3 主应力轴旋转引起的非共轴性对剪切带形成的影响分析 132

5.3.1 有限应变的各向异性本构模型 132

5.3.2 主应力轴旋转对剪切带形成的影响 133

5.4 结束语 137

参考文献 137

6.1 引言 138

6.2 横观各向同性弹塑性模型 138

第6章 横观各向同性弹塑性模型对剪切带形成的研究 138

6.3 横观各向同性弹塑性模型的参数选择 140

6.4 横观各向同性弹塑性模型对剪切带形成的研究 143

6.5 结束语 144

参考文献 145

第3部分 土的剪切带形成的数值模拟分析 146

第7章 上海弹塑性模型在不排水条件下对剪切带形成的数值模拟分析 146

7.1 引言 146

7.2 比奥固结理论耦合三维共轴和非共轴弹塑性模型的有限元方程 147

7.2.1 有限元分析的基本控制方程 147

7.2.2 比奥固结理论耦合三维共轴和非共轴弹塑性模型的有限元方程 148

7.3 比奥固结理论耦合三维共轴和非共轴弹塑性模型的有限元程序框图 149

7.4 上海弹塑性模型的有限元的数值模拟 151

7.4.1 有限元网格划分和引入缺陷单元 152

7.4.2 弹塑性模型参数的选取 152

7.5 上海弹塑性模型的有限元数值模拟的计算结果 153

7.5.1 在试样内部引入缺陷单元(共轴和非共轴) 153

7.5.2 在试样边界上引入四类缺陷单元(共轴和非共轴) 155

7.5.3 不同局部化变形模式下的载荷与位移关系 157

7.6 结束语 158

参考文献 159

8.2.1 试验仪器 160

8.2.2 粘土试样和试验条件 160

第8章 剑桥弹塑性模型在不排水条件下对剪切带形成的数值模拟分析 160

8.2 日本粘土的三轴压缩试验 160

8.1 引言 160

8.2.3 剪切带形成过程的观察 161

8.2.4 剪切带形成的周期性 162

8.3 剑桥弹塑性模型的水土耦合有限变形的有限元方程 164

8.4 剑桥弹塑性模型的有限元的数值模拟(一) 167

8.4.1 有限元网格划分和边界缺陷单元 167

8.4.3 数值模拟计算结果的分析 168

8.4.2 模型参数的选取 168

8.5 剑桥弹塑性模型的有限元的数值模拟(二) 170

8.5.1 有限元网格划分和内部缺陷单元 170

8.5.2 模型参数的选取 170

8.5.3 数值模拟计算结果的分析 171

8.6 结束语 172

参考文献 173

第4部分 土的剪切带研究在工程中的应用 174

第9章 美国 MIT 路堤预测的事后再分析 174

9.1 引言 174

9.2.1 MIT 路堤的土工试验资料 175

9.2 MIT 路堤的基本情况 175

9.2.2 MIT 路堤的现场破坏情况 180

9.3 对预测者的要求 182

9.4 预测结果和实测结果的对比 182

9.5 共轴模型和非共轴三维弹塑性模型对 MIT 路堤的再预测和分析 183

9.5.1 共轴模型和非共轴三维弹塑性模型参数的选取 183

9.5.2 MIT 工程变形与孔压再预测 184

9.6 应用剪切带形成理念对 MIT 路堤稳定性的再分析 186

9.7 结束语 189

后记 190