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基于UH模型的盾构隧道非线性地基反力确定方法
2025年
为合理反映堆载作用下盾构隧道地基系数的非线性特征,基于UH模型(统一硬化模型)和MSD方法(mobilizable strength design)提出了一种确定隧道非线性地基反力的方法;并以隧道中心处的土体应力-应变曲线描述全土域的力学行为,提出了预测盾构隧道地基反力的实用简化方法;基于上海第(4)、(5)1层土的UH模型统计参数,将隧道地基反力拟合为双曲线函数形式,进一步将由此获得的初始刚度及极限强度与本构模型参数进行拟合,提出上海地铁盾构隧道的地基反力函数表达式;通过对上海软土盾构隧道堆载工况的多因素分析,验证了该公式对隧道大变形预测问题的实用性。计算结果表明,堆载工况下隧道收敛变形对地基反力曲线的初始刚度要比其极限强度更为敏感,而隧道地基初始刚度主要与土体κ/λ、围压大小等因素相关。
梁发云魏圣明陈可袁强闫静雅顾晓强
关键词:UH模型堆载地铁隧道
UH模型数值计算优化分析
2025年
数值计算是进行岩土工程问题分析的重要工具,将统一硬化(UH)模型准确、高效地应用于岩土工程数值计算具有重要价值。基于此,研究分析了UH模型在理论继承性、加卸载判断、等效思想应用等方面的优越性,开发了UH模型图形用户界面(GUI)组件和用户自定义材料(UMAT)子程序,进而将UH模型有效嵌入有限元软件,并通过应用切线刚度矩阵的对称化方法及低压应力变换改进公式改进了数值计算的收敛性。将UH模型应用于地基荷载板试验模拟,发现UH模型计算所得荷载-沉降曲线与试验数据较为接近,体现了UH模型在地基变形计算中的可靠性。研究结果实现了UH模型数值计算功能的有效开发及计算方法的改进优化,对解决复杂岩土工程问题具有重要价值。
张奎姚仰平
关键词:统一硬化模型收敛性地基承载力
UH模型超固结状态演化分析及离心模型试验验证
2024年
本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态与正常固结状态计算理论的统一,并基于三轴试验预测证明了UH模型能更加合理地描述超固结状态下土的应力应变关系。通过开展载荷板离心模型试验以及数值模拟验证可以发现,相较于剑桥模型,UH模型计算的地基土荷载变形曲线、侧压力系数分布更加准确,其本质是单元的应力应变关系更加科学、合理。研究证明UH模型的应用能显著提高超固结状态土体强度变形计算的准确性和实用性,对复杂岩土工程问题的计算求解具有重要理论价值和实践意义。
姚仰平张奎王祖乐朱斌
关键词:UH模型剑桥模型离心模型试验
考虑小应变特性的结构性土UH模型
随着工程中对地基变形勘测数据越来越准确,研究人员发现地基实际变形比预测变形要小,存在支护过度问题,而且建筑物的深基坑在正常荷载下的变形大多处于0.01%~0.1%范围内,即小应变的变形范围中。为减少支护成本,并且可以将深...
王胜杰
关键词:UH模型有限元分析
考虑颗粒破碎的砂土UH模型及其参数反演
2023年
颗粒破碎对粒状土临界状态的影响十分显著,研究认为在e-lnp空间内,粒状土的临界状态线会随着破碎的进行向下漂移,而捕捉颗粒破碎量与临界状态线漂移量之间的一一映射关系是一项巨大的挑战。通过引入颗粒破碎参数eB对砂土UH模型进行了修正,并将其嵌入实数编码免疫遗传算法(RIGA)中,构建了RIGA-MUH模型,提出了可获取不同破碎程度下临界状态线的新方法。为得到更加准确的临界状态参数,模型通过调整粒状土临界状态下在误差函数中的权重比进行优化改进,并通过Toyoura砂和Cambria砂的常规排水三轴压缩试验结果,验证模型的稳定性、合理性和准确性。结果表明,该模型可以得到某一颗粒破碎量下精度较高的临界状态线,为提出考虑颗粒破碎的本构方程提供一种新方法。
熊海斌余虔张升童晨曦兰鹏刘光庆
关键词:颗粒破碎UH模型实数编码免疫遗传算法参数反演
理想膨胀性非饱和土UH模型被引量:2
2023年
膨胀性非饱和土具有吸水膨胀和浸水强度降低的特点,容易引发地基不均匀沉降导致建筑物开裂破坏。构建了与土体干密度和超固结度相关的膨胀式,并将其融入已有的非饱和土UH模型,从而能够合理地描述理想膨胀土湿化过程中体积膨胀与强度降低的特性。与已有模型相比,提出的模型所需参数少,可以更合理地考虑超固结度和初始干密度对膨胀土应力应变关系的影响,同时可以体现膨胀土在超固结状态下的应力软化特性和剪胀特性。该模型在不考虑土体膨胀式时可以退化成已有的非饱和土UH模型。通过与已有膨胀性非饱和土的试验结果对比分析,验证了模型在定量描述膨胀性超固结非饱和土应力应变特性上的合理性。
姚仰平田易川崔文杰
关键词:超固结土弹塑性本构模型湿化
考虑低温粒间吸力的饱和冻土UH模型被引量:1
2023年
冻土本构模型对于分析寒区岩土工程的安全和稳定性至关重要。低温吸力理论可以在物理层面解释温度对冻土力学特性产生影响的机理,且基于该理论所建立的冻土本构模型能实现融土和冻土本构关系的统一,所以近年来低温吸力理论受到越来越多的关注。本文首先通过分析饱和冻土中冰-水界面的表面张力作用,在低温吸力理论的基础上提出了低温粒间吸力的概念,并基于Clapeyron方程建立了低温粒间吸力与温度的关系式以及饱和冻土的有效应力公式。其次,针对多种类型的饱和冻土开展了温控侧限压缩试验和三轴剪切试验,发现低温粒间吸力对冻土力学特性的影响可以归结为其对冻土表观超固结性的影响,即冻土的表观超固结程度随低温粒间吸力的增大而增强。根据试验规律,建立了冻土表观前期固结压力和抗剪强度计算公式。最后,将以上所建立的冻土有效应力公式、前期固结压力公式和强度公式与超固结融土的统一硬化本构理论(即UH模型理论)结合,提出了一个新的冻土热力耦合弹塑性本构模型。使用该模型模拟冻土侧限压缩试验、单轴压缩试验和三轴剪切试验,发现其能合理描述冻土在不同温度和围压下的应力-应变关系,且计算结果与试验数据符合良好。
孔令明张海兵沈春廷齐吉琳
关键词:冻土本构模型超固结侧限压缩
砂土UH模型在土石坝有限元分析中的应用
2020年
利用砂土UH模型对两岔河水库工程心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元计算,分析了坝体在竣工期和满蓄期的应力变形特性。结果显示:坝体在竣工期和满蓄期的最大沉降分别为73.8 cm和77.7 cm;坝体在竣工期和满蓄期的大主应力、小主应力均存在拱效应,大主应力的拱效应更显著,心墙内小主应力均为正,未出现拉应力;竣工期和满蓄期防渗墙左右两侧小主应力出现了拉应力区,防渗墙最大拉应力和压应力均在混凝土强度容许范围内。大坝应力变形的计算结果符合心墙堆石坝应力变形一般规律。有限元计算结果均在合理范围内,表明砂土UH模型在土石坝工程中有较好的适用性。
许天鑫朱俊高郑惠峰刘忠
关键词:UH模型心墙堆石坝有限元应力变形
UH模型对粗颗粒土适用性验证及土石坝工程应用被引量:3
2020年
对3种粗颗粒土进行了常规三轴CD试验、K0压缩试验和等应力比路径试验,根据三轴试验数据标定UH(unified hardening,统一硬化)模型的参数,然后模拟另外两种路径下的应力-应变关系,并与邓肯E-B模型进行比较。结果表明:UH模型能合理地描述不同应力路径下粗颗粒土的力学特性,而邓肯E-B模型的预测结果则较差,验证了UH模型对粗颗粒土的适用性。最后利用UH模型对某心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元分析,并将计算结果与邓肯E-B模型及现场监测值进行比较。对比显示:在坝体变形和应力的定性分布规律上,UH模型的计算结果与邓肯E-B模型基本一致;而在定量上,UH模型得到的坝体变形总体上更接近现场监测值,验证了UH模型在土石坝工程中的适用性和合理性。
朱俊高赵晓龙何顺宾田雨
关键词:粗颗粒土UH模型邓肯E-B模型土石坝
考虑非线性流变的一维修正UH模型
2020年
考虑到饱和黏性土流变的非线性特点,假定次固结系数是时间对数的双曲线函数,提出一种修正的次固结计算式,并基于这种思想修正统一硬化(UH)本构模型.为验证修正UH本构模型的有效性,以河南某地重塑黏性土为例,进行一维单面排水流变固结试验.结果表明,在按Cassagrande方法确定的主固结完成时,土样中仍有一定的孔隙水压力有待消散.应用修正UH本构模型对不同荷载等级下试验结果进行的模拟表明,该模型能够较好地拟合试验结果.最后,为进一步验证修正UH模型的适用性,又对文献中的一些固结试验结果进行模拟.
刘忠玉张家超夏洋洋崔鹏陆
关键词:次固结系数本构模型固结试验

相关作者

姚仰平
作品数:308被引量:1,506H指数:24
供职机构:北京航空航天大学
研究主题:本构模型 UH模型 锅盖 砂土 统一硬化模型
罗汀
作品数:86被引量:468H指数:12
供职机构:北京航空航天大学交通科学与工程学院
研究主题:UH模型 砂土 渐近状态 统一硬化模型 应力路径
冯兴
作品数:23被引量:54H指数:5
供职机构:中国民航大学机场学院
研究主题:UH模型 有限元 超固结土 超固结比 沉降
万征
作品数:45被引量:225H指数:9
供职机构:中国建筑科学研究院
研究主题:本构模型 UH模型 土力学 循环加载 砂土
李春亮
作品数:6被引量:26H指数:2
供职机构:北京航空航天大学交通科学与工程学院
研究主题:UH模型 有限元 超固结土 超固结比 沉降