非饱和土的粘弹塑性变形及其本构模拟
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51679004
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0905.水工岩土工程
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:王乃东; 韩剑; 陈栋; 方雨菲; 邓娜; 马梓棋; 李成志;
- 关键词:
项目摘要
Almost all geomaterials show time-dependent (or rate-dependent) inelastic behavior and their mechanical properties are also dependent on loading rate or time. On the other hand, geomaterials in the natural environment are partially saturated and the voids in geomaterials are occupied by water and air, owing to the environmental factors such as rainfall and evaporation. Unsaturated soil is one of the common geomaterials and the behavior of unsaturated soil is also time-dependent. Time-dependent behavior of unsaturated soil has been observed and reported in the literature, and is responsible for a number of infrastructure failures and geological disasters...The proposed project focuses on collapsible (i.e. non-expansive) unsaturated soil and aims to (1) understand the time-dependent hydro-mechanical behaviour of unsaturated soils through rate-controlled oedometer and triaxial tests on unsaturated soils with controlling suction, water retention tests on soils with different creep processes, and suction-controlled creep tests, (2) Develop novel elasto-viscoplastic constitutive models to interpret the observed time-dependent hydro-mechanical behaviour of unsaturated soils by integrating the advanced subloading surface viscoplasticity theory into the effective stress–saturation modelling framework, and (3) Develop robust numerical methods to implement the proposed constitutive models into finite elements and provide scientific tools for engineering problems related to the time-dependent hydro-mechanical behaviour of unsaturated soils.
几乎所有的岩土材料均会产生与时间(或者速率)相关的非弹性变形,其力学特性也表现为时间相关。另一方面,以自然环境下的岩土材料,由于受降雨和蒸发等气候因素的影响,其孔隙一般被空气和水共同占据,处于非饱和状态。非饱和土作为一种常见的岩土工程材料,其性状也是和速率相关的。诸多研究者已经开始关注非饱和土的速率相关特性,并认为非饱和土的粘塑性变形和一些基础设施的损坏以及地质灾害有关。..本项目将以湿陷性(非膨胀性)非饱和土作为研究对象,计划(1)通过常速率(包括蠕变)吸力控制式压缩试验和三轴试验,和针对不同蠕变历史土样的水土特征曲线试验,来系统的研究速率对于非饱和土水力和力学性状的影响;(2)基于非饱和土力学和粘弹塑性理论中最新的本构理论研究成果,提出一个针对非饱和土的粘弹塑性模型,来描述和解释非饱和土的速率相关特性;(3)建立有效的数值方法解决复杂非饱和土粘弹塑性模型的有限元实现。为实际工程中所遭遇的非饱和土速率相关问题提供科学的分析工具。
结项摘要
以自然环境下的土壤为例,由于受降雨和蒸发等气候因素的影响,其孔隙一般被空气和水共同占据,处于非饱和状态。换而言之,地球表面的绝大部分天然土层均处于非饱和的状态。在生产建设活动中,所涉及的土壤也多为非饱和土,例如人工击实的地基土,降水后开挖的基坑,等等。本项目主要围绕着速率、吸力、压实密度、化学成分等诸多因素对非饱和土的水力-力学特性的影响及其模拟展开研究。在试验研究方面,通过一系列不排水的三轴试验,研究了具有不同吸力和不同超固结比的非饱和淤泥土的水力-力学特性;通过各种速率控制的不饱和/不排水三轴试验研究了不同吸力和应变速率下的重塑非饱和土的水力-力学特性;通过蒸汽平衡技术的吸力控制,无侧限抗压强度试验,扫描电子显微镜分析和压汞法等在内的研究手段,以研究吸力,水泥含量和干密度对非饱和水泥土强度和微观结构的影响。在理论和数值研究方面,提出了一个简单的分形模型,以量化初始孔隙度对非饱和土的持水曲线和孔隙水传导率的影响;通过率相关UH模型和饱和度硬化型非饱和土模型相结合提出一个新的非饱和土在不同应力历史和剪切速率下的弹性粘塑性模型;提出了一种针对非饱和状态垃圾填埋土的一维水力-力学-生物降解耦合(H-M-B)模型,该模型考虑了初始密度分布的影响及其由于生物降解引起的变化,来分析渗滤液再循环的全耦合过程。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of MFPSA on mechanical and hydrophobic behaviour of fiber cement products
MFPSA 对纤维水泥产品机械和疏水性能的影响
- DOI:10.1016/j.conbuildmat.2019.07.338
- 发表时间:2019-10
- 期刊:Construction and Building Materials
- 影响因子:7.4
- 作者:Li Chunguang;Zhou Annan;Zeng Jianfeng;Liu Zhenzhong;Zhang Zhijun
- 通讯作者:Zhang Zhijun
Hydromechanical behaviour of overconsolidated unsaturated soil in undrained conditions
不排水条件下超固结非饱和土的水力学行为
- DOI:10.1139/cgj-2018-0323
- 发表时间:2019-11
- 期刊:Canadian Geotechnical Journal
- 影响因子:3.6
- 作者:Shengshen Wu;Annan Zhou;Jie Li;Jayantha Kodikara;Wen-chieh Cheng
- 通讯作者:Wen-chieh Cheng
An analytical method for estimating horizontal transition probability matrix of coupled Markov chain for simulating geological uncertainty
模拟地质不确定性的耦合马尔可夫链水平转移概率矩阵解析方法
- DOI:10.1016/j.compgeo.2020.103871
- 发表时间:2021
- 期刊:Computers and Geotechnics
- 影响因子:5.3
- 作者:Wei Cao;Annan Zhou;Shuilong Shen
- 通讯作者:Shuilong Shen
A coupled hydro-mechanical-biodegradation model for municipal solid waste in leachate recirculation
城市固体废物渗滤液再循环的水力-机械-生物降解耦合模型
- DOI:10.1016/j.wasman.2019.08.016
- 发表时间:2019
- 期刊:Waste Management
- 影响因子:8.1
- 作者:Shijin Feng;Wending Fu;Annan Zhou;Fan Lyu
- 通讯作者:Fan Lyu
Three‐dimensional thermal analysis of the repository for high‐level radioactive nuclear waste
高放射性核废料处置库三维热分析
- DOI:10.1002/er.5400
- 发表时间:2020-04
- 期刊:International Journal of Energy Research
- 影响因子:4.6
- 作者:Xiangyun Zhou;Annan Zhou;De'an Sun
- 通讯作者:De'an Sun
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其他文献
考虑微观孔隙结构的非饱和土水–力耦合本构模型
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:岩土工程学报
- 影响因子:--
- 作者:蔡国庆;王亚南;周安楠;赵成刚
- 通讯作者:赵成刚
考虑初始孔隙比影响的非饱和土相对渗透系数方程
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:岩土工程学报
- 影响因子:--
- 作者:蔡国庆;盛岱超;周安楠
- 通讯作者:周安楠
基于Hvorslev面的超固结土本构模
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:中国科学(E辑), 2007, 37(11): 1417-1429
- 影响因子:--
- 作者:姚仰平;侯伟;周安楠
- 通讯作者:周安楠
基于Hvorslev面的超固结土本构模型
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:中国科学(E辑:技术科学)
- 影响因子:--
- 作者:姚仰平;周安楠;侯伟
- 通讯作者:侯伟
砂土硬化特征的描述及其试验验证
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:北京航空航天大学学报
- 影响因子:--
- 作者:周安楠;姚仰平;侯伟
- 通讯作者:侯伟
其他文献
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- 批准年份:2020
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