摘要：经典的断裂相场法是基于脆性断裂理论建立的变分方法,因此其无法准确描述复合材料的准脆性断裂行为。基于此,提出了一种多相场模型来描述纤维增强复合材料的多模式内聚断裂行为。通过对各向异性相场驱动力和损伤本构关系的合理定义,提出了一种混合型内聚断裂相场模型,并通过推导得到了相应的演化方程与强度准则。采用该模型进行了3种复合材料板的裂纹扩展及失效仿真,结果表明,所提出的多相场模型能够有效模拟复合材料的多模式内聚断裂行为,具有较高的应用价值。

摘要：堆石料的力学特性直接影响堆石坝工程的设计、施工和运行,对坝体变形及安全有重要影响。基于大石峡混凝土面板堆石坝工程,采用离散单元法(DEM)建立了接近于3BA区堆石料真实颗粒形状的椭球颗粒试样,开展了一系列常规三轴数值试验,研究了3BA区堆石料的宏、细观力学特性。通过不同围压下的宏观应力应变演化曲线,获得堆石料的宏观应力、变形指标。采用平均接触力将接触网络划分为强、弱2个子网络,分析强、弱接触网络的配位数分布与拓扑演化规律。结果表明:割线模量、泊松比、峰值内摩擦角与围压呈线性变化,剪胀角与围压呈非线性变化;颗粒体系内接触的拓扑演化主要发生在弱接触网络,进而影响堆石料的宏观体积变化,强接触网络内的接触保持不变,为堆石料提供稳定的传力通道。研究结果可用于指导实际工程中不同围压下宏观力学指标的选取。

摘要：因为土体含水量会影响土体的物理特性,土壤含水率监测成为了岩土工程中一项重要的内容。目前市场上常用的TDR监测设备价格昂贵,且操作繁杂。文中根据时域反射技术原理(Time Domain Reflectometry,TDR)提出了低成本TDR设备土壤含水率集成监测技术。文中先是自主设计TDR元件,以降低工艺制造成本。然后编写MATLAB1.0分析软件进行数据自动分析。最后通过探针长度测量试验和土壤含水量测量试验,为TDR在土壤含水量测量方面的应用提供了参考。

摘要：以杭州某软土基坑为背景,通过在基坑周边地表布置加速度传感器,对重载车辆行驶引起的软土地区表层土体振动进行测试,得到软土地区临时施工道路的振动响应。通过统计各测点的加速度平均峰值、加速度振级以及振动主频,分析了软弱土体的振动响应,获取不同车速、测点方位等对土体振动响应的影响,根据重载车辆荷载对土体振动加速度以及振级随着离振源距离变化趋势最终划分基坑周围受重载车辆行驶振动的影响范围,得到软土地区基坑安全施工的范围。通过本次对杭州某软土基坑周边振动测试有助于全面认识重载车辆行驶振动对土体振动的传播规律,并对软土地区的基坑工程设计、安全施工及防灾减灾等提供依据。

摘要：本文针对采用SMW(soil mixing wall)工法桩的长大深基坑围护的变形受力特点,通过有限元对杭州地区某软土基坑进行三维建模,基于围护结构的水平位移、周边地表沉降以及深层土体位移的变化规律,探究SMW工法桩型钢布置形式、软弱土层分布以及土体性能对基坑变形的影响。对比分析数值模拟结果可知:型钢间距越密集,SMW工法桩侧向水平位移、地表沉降以及深层土体位移越小;其中“密插型”布置方法比“插一跳一型”的围护结构位移最大值减小8.16%~9.74%,周边地表沉降最大值减小约10.00%~23.53%。软弱土层厚度对基坑变形影响较大,软弱土层越厚基坑围护结构变形值与地表沉降值越大,软弱土层厚度增大后,围护结构侧向位移增大14.55%~42.22%、地表沉降增大2~7倍。通过上述研究分析结果,能为采用SMW工法桩的类似基坑围护设计提供参考经验。

摘要：选取典型的钢筋混凝土(RC)深梁受剪试验,开发并运用三维刚体弹簧元法(3D RBSM)模拟了大尺寸截面深梁的受剪破坏过程,以及箍筋对深梁抗剪性能的影响。结果表明,3D RBSM不仅能够较准确地计算RC深梁的开裂荷载、名义抗剪强度以及箍筋的增强作用,而且能够模拟裂缝的开展以及构件的破坏。相比于有限元法,3D RBSM具有以下优势:大幅度提高了名义抗剪强度的计算精度,实现了散布裂缝模拟的可视化以及混凝土裂缝宽度的直观、定量评价;能够更好地捕捉峰值荷载后的软化行为。因此,3D RBSM为大尺寸截面深梁的受剪破坏模拟、明晰抗剪性能尺寸效应机理和完善大尺寸RC构件设计提供了有效研究手段。

摘要：岩土类散粒体在加卸载过程中会呈现出不可逆的力学行为,可从复杂网络参数演化角度分析散粒体加卸载细观机制。采用离散单元法,进行散粒体加载―卸载―再加载过程的三轴数值模拟,并分析了加卸载过程中散粒体的宏观应力-应变演化及其对应的不同强接触体系的复杂网络特征。研究表明:散粒体的应力-应变曲线在加卸载过程中形成“滞回环”,在微观配位数和聚类系数上亦表现出了不可逆行为;采用不同阈值划分不同加卸载状态的强弱接触体系,随着阈值的增大,各应力状态对应的细观结构差异减小;强接触体系的最大簇在特定阈值区间内达到贯穿边界的极限,其几何特征与拓扑特征反映了散粒体加卸载过程的不可逆变化。

摘要：土是一种复杂的多相介质材料,采用能够真实反映其材料特性的本构模型对于数值模拟计算结果的可靠度至关重要。文中以土-结构相互作用问题的离心模型试验为基础,采用ABAQUS建立相应的数值模型,分别采用理想弹塑性Mohr-Coulomb和亚塑性2种本构模型,以及模型尺寸和原型尺寸2种建模方法进行计算分析,探究2种因素对预测结果的影响。研究表明:与离心模型试验结果相比,采用Mohr-Coulomb本构模型高估了桩身大部分水平位移和弯矩,而亚塑性本构模型可以描述土体在小应变条件下的应变依赖和应力路径依赖性,其计算结果与试验结果的吻合性更好;只要实现土体的应力水平与原型场地一致,2种建模方法对模拟结果的影响不大。研究结果有助于提高土-结构相互作用问题的预测能力,为实际工程设计和施工提供参考。

摘要：盾构穿越上软下硬土岩复合地层时极易引起地表沉降。为探究其规律,分析了盾构开挖面在复合地层中的收敛模式,考虑了层状地层对地表位移的影响,对传统的随机介质理论进行了简化,推导了复合地层中盾构施工引起的地表位移计算公式,依托杭州环城北路—天目山路盾构隧道工程进行了地表沉降的计算和可靠性验证,搜集并分析了26组地表沉降实测数据,反分析计算得到了对应的土体损失率,并进一步分析了土体损失率的分布及取值规律。结果表明:简化方法与传统随机介质理论计算结果相近,计算曲线与实测数据相吻合;复合地层中的土体损失率分布在0.09%~2.2%,与黏性土中类似;同一工程(区段)中土体损失率随硬岩比的增大而减小,且大致呈线性相关。

摘要：颗粒材料由大量不同形状的离散颗粒组成,其力学特性与构成颗粒体系的颗粒形状密切相关。目前,关于颗粒形状对颗粒材料剪切强度的影响已有大量的物理试验或数值模拟试验研究,而非球形颗粒材料在复杂应力路径下的宏、细观力学特性认识还不够充分。本文采用离散单元法(DEM)对按一定级配生成的不同伸长率的椭球颗粒体系进行等σ_(3)(第3主应力)及等b(中主应力比)的真三轴加载数值模拟试验,研究椭球颗粒体系的3维宏、细观力学特性,并验证常用3维强度准则对椭球颗粒体系的适用性。结果表明:在3维加载路径下,不同于圆球颗粒体系宏、细观演化规律的一致性,椭球颗粒体系的宏观应力面与细观组构面演化规律不一致,宏观应力比与强接触网络组构偏值/均值比线性不为1,这是因为椭球颗粒体系弱接触网络对宏观应力的贡献;椭球颗粒体系宏观体应变、细观法向接触力分布、接触数目及配位数分布等宏、细观指标与加载路径无关;随着椭球伸长率LAR增大,Mohr–Coulomb准则、Lade–Duncan准则、Mastsuoka–Nakai准则及施维成3维强度准则对φ_(max)(峰值内摩擦角)–b关系预测准确度逐渐增大,其中,Lade–Duncan准则能更好地拟合不同加载路径下椭球颗粒体系的数据点。研究为真实应力状态下椭球颗粒材料的宏、细观特性的认识提供了一定的理论基础。