考慮土非連續性的強度和變形理論研究

《考慮土非連續性的強度和變形理論研究》是依託浙江大學，由徐日慶擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：考慮土非連續性的強度和變形理論研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：徐日慶
• 項目類別：面上項目

項目摘要

現有土力學的許多理論大都是以連續介質為對象的研究成果，套用到像土這樣的非連續、結構性強的介質中，沒有達到真正解決實際工程問題的目的。如大部分土體本構模型的模型參數取值不確定性太大，造成應力應變計算結果波動過大，在工程套用中存在明顯缺陷。項目研究擬基於土非連續介質和結構性強的特點，採用現代測試新技術（如超音波法、CT法和電阻率法等），通過土體微觀結構分析試驗與巨觀力學特性試驗相結合,探索土體結構描述新方法。建立土的應力狀態方程，提出新的土體破壞準則，創立新的極限平衡方程，建立土的物理力學本構模型。通過室內大型模型試驗和離心機模型試驗驗證提出的新理論，並通過數值分析和工程套用研究，進一步完善理論成果。項目研究對闡明結構性土的應力狀態、強度和變形規律具有重要理論意義和工程套用價值。

結題摘要

根據項目研究目標，通過室內試驗、室外試驗和微觀結構試驗，以及理論研究、數值分析，工程套用研究，取得了一系列有重要理論意義的成果。主要成果有： 土的應力狀態方程 針對土三相體特點，考慮土孔隙面積比，根據應力平衡條件，建立了土應力狀態方程。 修正莫爾−庫倫準則 針對不同級配的標準乾砂，在不同固結壓力下進行常規三軸試驗，探討了不同初始相對密實度對砂土抗剪強度的影響。結合試驗結果建立了砂土抗剪強度指標與初始相對密實度之間的關係，進而考慮初始相對密實度對莫爾−庫倫準則進行修正。 提出了兩相非連續介質固結理論 非連續、兩相耦合是飽和軟土的重要特徵。項目研究建立了非連續兩相耦合的固結理論，考慮水、土作用面積的獨立性，改進了有效應力的計算理論，該理論可以解釋阿基米德無法解釋的浮力問題。 Ÿ 建立了適用於軟黏土的本構模型 針對軟黏土的工程特性，以及低應力和高應力狀態下Mohr-Coulomb屈服準則和橢圓屈服準則的不足。建立了以蛋形屈服面的彈塑性本構模型，建立了模型參數與土體物理參數之間的關係，可以更好地反映土體實際情況。 Ÿ 建立了土的微觀結構與巨觀力學的聯繫 以浙大紫金港軟黏土為研究對象，採用SEM電鏡研究黏土微觀結構，對微觀結構進行定性分析，描述微觀形貌特徵。基於Image Pro-Plus軟體對SEM圖像作定量分析，提出基於實測孔隙率的灰度閾值分割方法處理圖像技術，重點測定了接觸面積，並得到孔隙面積比與孔隙率的定量關係。 考慮顆粒接觸面積的土壓力計算理論 為了尋求更加合理的土壓力計算理論，對杭州、寧波及奉化軟土進行了大量的SEM圖像掃描，從土體的微觀結構出發，通過圖像分析軟體統計了軟土孔隙率與接觸面積率的關係，結合土體側向應力傳遞的原理，建立了考慮接觸面積的土壓力計算理論。 共發表論文22篇，其中SCI收錄4篇，EI收錄17篇，ISTP收錄2篇。培養博士3名，碩士3名，博士後1名。申請發明專利1項，完成專著書稿1本，完成項目鑑定1項。 該項目圓滿完成了規定的內容，研究成果有力推動了非連續介質力學的發展，並為宏微觀兩方面建起橋樑。