《結構性黃土損傷和應變局部化耦合研究》是依託西安交通大學，由李杭州擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：結構性黃土損傷和應變局部化耦合研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李杭州
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
應變局部化和塑性失穩現象在岩土材料的破壞中起著重要的作用，正確模擬和預測應變局部化現象對邊坡、地下開挖、基礎以及擋土牆等岩土工程的穩定性至關重要。黃土作為一種特殊土，由於其結構性較強，存在著應變局部化現象，並且近年來隨著西部大開發，越來越多的工程涉及到黃土地區，因此研究黃土的強度特性就尤為必要。有鑒於此，本項目在試驗研究的基礎上，分析黃土的強度變形特性、水敏感性以及結構性；改進和驗證強度準則。運用擾動狀態的概念，分析黃土漸進損傷演化過程，確定黃土的損傷擾動函式，結合統一強度理論，建立飽和結構性黃土三維損傷模型。在此基礎上，分析黃土強度和結構性對水敏感程度，確定非飽和黃土的結構性損傷擾動函式；改進雙剪統一強度理論；進而建立非飽和黃土的三維結構性損傷本構模型。在所建立模型的基礎上，考慮黃土漸進損傷過程，引入損傷擾動因子，確定產生應變局部化的條件，並採用試驗對其進行驗證。
結題摘要
隨著基礎設施建設的快速發展，大型工程不斷增多，由此引發的工程事故也不斷增加。尤其是近幾年由於全球氣候變暖，極端惡劣天氣不斷出現，暴雨和地震頻發，導致邊坡失穩、地下工程坍塌及土石流等自然災害頻發。正確掌握災害事故發生的機理是解決這些問題的關鍵，剪下帶和塑性失穩現象在岩土材料的破壞中起著重要的作用，正確模擬和預測應變局部化現象對邊坡、地下開挖、基礎以及擋土牆等岩土工程的穩定性至關重要。有鑒於此，本項目在試驗研究的基礎上，分析黃土的強度變形特性、水敏感性以及結構性；分析黃土破壞機理及影響強度特性的主要因素，研究土體在載入過程中土體強度變形發展規律和趨勢，改進和驗證強度準則。針對雙剪統一強度理論，結合數值方法，對該強度進行了有限差分法的二次開發，並嵌入FLAC程式中，結合理論解析解對強度理論進行驗證分析。運用彈塑性理論及損傷力學理論念，分析土漸進損傷演化過程，分別建立了土體的相對完整狀態模型和完全破碎狀態模型，藉助擾動狀態的概念，確定土的損傷擾動函式，從而建立飽和結構性黃土三維損傷模型。在此基礎上，分析土體強度和結構性對水敏感程度，確定非飽和土的結構性損傷擾動函式；進而建立非飽和土的三維結構性損傷本構模型。針對土體的結構性特點，分析了土體在載入過程中強度發揮的特點，採用彈塑性理論和統一強度理論，確定了土體的硬化函式，採用非相關聯流動法則建立了土體的結構性塑性本構模型。結合損傷力學和機率論，確定了土體破壞過程特性，確定損傷變數，進而建立了土體的損傷模型損傷。在所建立模型的基礎上，考慮結構性土體在破壞過程中變形的局部化現象，確定土體變形過程中應變相容條件，確定了土體的應變局部化模量，根據土體的本構模型，確定了產生應變局部化的條件。在分析土體的強度變形特性的基礎上，研究黃土邊坡和地下開挖工程的穩定性進行分析和研究。以期研究成果對黃土地區的工程建設具有一定的指導意義
