软黏土流变理论及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 流变是什么 1

1.2 为什么要研究软黏土流变 1

1.2.1 工程尺度下的软黏土流变现象 1

1.2.2 试样尺度下的软黏土流变现象 2

1.2.3 微观尺度下的软黏土流变现象 3

1.3 软黏土流变的研究内容 5

1.3.1 加载速率效应的试验研究 5

1.3.2 蠕变特性的试验研究 5

1.3.3 应力松弛特性的试验研究 6

1.3.4 应力剪缩／剪胀关系的试验研究 6

1.3.5 流变本构理论研究 6

1.3.6 流变特性的统一性及关键参数研究 7

1.3.7 流变本构理论的应用研究 7

1.4 本书的特点及不足之处 8

第2章 加载速率效应特性 9

2.1 加载速率效应的定义 9

2.2 一维条件下的先期固结压力加载速率效应 9

2.2.1 先期固结压力的速率效应 10

2.2.2 压缩曲线的速率归一化 11

2.2.3 不同先期固结压力-速率方程的探讨 12

2.3 三轴条件下的不排水抗剪强度加载速率效应 16

2.3.1 不排水抗剪强度的速率效应 16

2.3.2 应力-应变曲线的归一化 17

2.3.3 不同抗剪强度-速率方程的探讨 17

2.4 复杂应力条件下的强度加载速率效应 21

2.5 加载速率效应的统一性探讨 22

2.5.1 一维～三轴统一性探讨 22

2.5.2 三轴压缩／伸长统一性探讨 24

2.5.3 不同OCR统一性探讨 26

第3章 蠕变特性 27

3.1 蠕变的定义 27

3.2 一维蠕变试验 27

3.2.1 次固结及次固结系数 27

3.2.2 次固结系数如何演化 28

3.2.3 次固结系数的确定 28

3.3 一维次固结特性的微观结构相关性 30

3.4 如何准确考虑非线性次固结特性 32

3.4.1 非线性蠕变的试验依据 32

3.4.2 现有分析方法 33

3.4.3 非线性蠕变方程的提出 33

3.5 三轴蠕变试验 35

3.5.1 排水蠕变速率的演化过程 35

3.5.2 不排水蠕变及长期不排水抗剪强度 36

3.6 复杂应力下的蠕变试验 37

3.6.1 室内旁压试验 37

3.6.2 现场试验 38

第4章 应力松弛特性 41

4.1 应力松弛的定义 41

4.2 一维应力松弛试验 41

4.2.1 孔压变化规律 41

4.2.2 应力变化规律 42

4.3 三轴应力松弛试验 43

4.3.1 应力变化规律 43

4.3.2 不排水条件下的孔压变化规律 46

4.3.3 排水条件下的体应变变化规律 46

4.4 非常规应力松弛试验 46

4.4.1 室内旁压试验 47

4.4.2 现场试验 47

4.5 应力松弛系数 48

4.6 蠕变与速率效应及应力松弛的相关性讨论 50

4.6.1 一维应力条件 50

4.6.2 三轴应力条件 50

第5章 应力剪胀／剪缩特性的时间效应 52

5.1 几种典型的应力剪缩／剪胀方程 52

5.2 三轴试验中应力剪胀剪缩数据分析 53

5.3 应力剪胀剪缩关系的应变速率效应 54

5.4 蠕变过程中的应力剪胀剪缩关系 57

5.4.1 三轴排水蠕变试验 57

5.4.2 三轴不排水蠕变试验 58

5.4.3 应力剪缩／剪胀关系 60

5.5 应力松弛过程中的应力剪胀剪缩关系 61

5.5.1 三轴压缩条件下的剪缩／剪胀特性 61

5.5.2 三轴伸长条件下的剪缩／剪胀特性 62

第6章 流变本构模拟方法 65

6.1 一维流变本构模型 65

6.1.1 基于次固结现象的模型 65

6.1.2 基于先期固结压力的速率效应的模型 67

6.1.3 元件组合流变模型 69

6.1.4 基于三轴蠕变速率发展规律的一维模型 70

6.2 三维流变本构模型 71

6.2.1 基于非稳态流动面理论的模型 71

6.2.2 基于超应力理论的模型 72

6.2.3 基于扩展超应力理论的模型 73

6.2.4 基于边界面理论框架的模型 74

6.3 流变模型在工程中的应用 76

6.3.1 路堤 76

6.3.2 边坡 77

6.3.3 其他工程 77

第7章 有限元二次开发及应力积分算法 78

7.1 有限元二次开发概述 78

7.1.1 数值计算及有限元概述 78

7.1.2 切线刚度法 79

7.1.3 修正牛顿-拉弗森法 80

7.1.4 收敛标准 81

7.1.5 高斯点应力积分方法 81

7.2 耦合固结分析 82

7.2.1 基本思想 82

7.2.2 数值实现 82

7.3 流变模型应力积分算法 83

7.3.1 概述 83

7.3.2 牛顿-拉弗森算法 84

7.3.3 EVP-Desai算法 85

7.3.4 EVP-Katona算法 86

7.3.5 EVP-Stolle算法 87

7.3.6 EVP-cuting plane算法 88

7.3.7 步长及回归方式的选择原则 89

第8章 基于速率效应的流变本构模型开发 91

8.1 一维非结构性软黏土模型 91

8.1.1 模型描述 91

8.1.2 模型参数 93

8.1.3 模型的固结耦合 93

8.1.4 模型验证 93

8.2 三维非结构性软黏土模型 94

8.2.1 模型描述 94

8.2.2 模型参数 96

8.2.3 模型验证 96

8.3 一维结构性软黏土模型 97

8.3.1 试验现象 97

8.3.2 模型描述 99

8.3.3 模型参数 99

8.3.4 模型验证 100

8.4 三维结构性软黏土模型 101

8.4.1 模型描述 101

8.4.2 模型参数 101

8.4.3 模型验证 102

第9章 流变三大特性统一性及参数确定 103

9.1 三大流变特性的统一性 103

9.1.1 应力松弛解析解 103

9.1.2 应力松弛特性预测 105

9.1.3 流变参数内在关系 105

9.2 软黏土流变参数统一性验证 107

9.2.1 试验描述及参数确定 107

9.2.2 加载速率效应对比 109

9.2.3 蠕变特性对比 109

9.2.4 应力松弛特性对比 110

9.3 流变参数确定方法 111

9.3.1 优化反演分析法概述 111

9.3.2 目标函数 111

9.3.3 搜索策略和优化算法 112

第10章 基于流变模型的PLAXIS二次开发及验证 114

10.1 PLAXIS二次开发简介 114

10.1.1 PLAXIS简介 114

10.1.2 用户自定义模型简介 114

10.2 用户自定义流变模型 116

10.2.1 材料输入参数界面自定义 117

10.2.2 状态变量初始化（IDTask=1） 119

10.2.3 流变本构模型计算（IDTask=2） 121

10.2.4 创建材料刚度矩阵（IDTask=3＆6） 124

10.2.5 计算结构及调试 125

10.3 常规试验模拟测试 126

10.3.1 一维固结试验模拟 126

10.3.2 三轴剪切试验模拟 128

第11章 流变模型在软土工程中的应用 130

11.1 路堤建造及长期沉降分析 130

11.1.1 路堤施工与监测点布置 130

11.1.2 土工试验资料 131

11.1.3 有限元模型及材料参数 132

11.1.4 计算结果及分析 132

11.2 浅基础沉降分析 136

11.2.1 计算模型 137

11.2.2 计算步骤 138

11.2.3 计算结果及分析 138

11.3 隧道施工及工后沉降分析 140

11.3.1 计算模型 140

11.3.2 材料设置及参数 141

11.3.3 计算步骤 141

11.3.4 计算结果及分析 142

参考文献 144

附录一：ANICREEP模型源程序 156

附录二：ANICREEP的PLAXIS用户自定义模型源程序 172