非飽和土性狀及其邊坡穩(wěn)定性

內(nèi)容概要

本書結(jié)合近年來非飽和土的基本性狀試驗研究、非飽和土邊坡滲流以及穩(wěn)定性研究進(jìn)展，總結(jié)并介紹了目前非飽和土性狀試驗成果，以及非飽和土邊坡滲流特性和邊坡穩(wěn)定性分析成果。本書共分為5章，內(nèi)容包括：非飽和土的土一水特征曲線試驗研究概述，非飽和土變形和強度特性的試驗研究，非飽和土的滲流特性，降雨條件下飽和非飽和土坡的穩(wěn)定性分析，非飽和土堤防滲流特性與穩(wěn)定性分析。讓讀者了解非飽和土性狀及其邊坡穩(wěn)定性研究新進(jìn)展，包括非飽和土的變形、強度和滲流特性試驗與研究成果，以及非飽和土邊坡滲流和穩(wěn)定分析的有關(guān)成果。
本書可作為水利、土建、巖土、地質(zhì)等有關(guān)專業(yè)教師、研究生閱讀，亦可作為相關(guān)科研和工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

前言
第1章 非飽和土的土-水特征曲線試驗研究概述
 1．1　非飽和土的土-水特征曲線
 1．2　干燥與吸濕過程中的土-水特征曲線
 1．3　非飽和土的理論土-水特征曲線
 參考文獻(xiàn)
第2章 非飽和土變形和強度特性的試驗研究
 2．1　非飽和土的強度基本理論
 2．2　非飽和土的變形和強度特性試驗方法
 2．3　非飽和土的變形特性試驗成果
 2．4　非飽和土的強度特性試驗成果
 2．5　干濕過程中非飽和土的變形和強度特性
 2．6　反復(fù)干濕循環(huán)對非飽和土的力學(xué)特性影響
 參考文獻(xiàn)
第3章　非飽和土的滲流特性
 3．1　非飽和土的滲透特性試驗方法
 3．2　非飽和土的滲透特性
 3．3 降雨條件下坡地飽和-非飽和土徑流滲流耦合
 參考文獻(xiàn)
第4章 降雨條件下飽和-非飽和土坡的穩(wěn)定性分析
 4．1　降雨入滲理論
 4．2 降雨入滲條件下飽和-非飽和土坡穩(wěn)定性分析
 4．3　降雨條件下對土坡穩(wěn)定性的影響分析
 參考文獻(xiàn)
第5章 非飽和土堤防滲流特性與穩(wěn)定性分析
 5．1　飽和-非飽和土滲流固結(jié)分析基本理論及方法
 5．2　飽和-非飽和土邊坡穩(wěn)定性分析基本理論及方法
 5．3　計算模型和計算中有關(guān)問題的處理
 5．4　計算成果及分析
 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   有關(guān)土體邊坡失穩(wěn)破壞3種標(biāo)準(zhǔn)的討論如下： 屈服和破壞是兩個不同的概念，是材料變形過程中的兩個不同階段，初始屈服是材料由彈性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)的標(biāo)志，是彈性狀態(tài)與塑性狀態(tài)的分界點。鄭穎人等（2004，2005）認(rèn)為土體滑動面塑性區(qū)貫通是土體破壞的必要條件，但不是充分條件，土體整體破壞的標(biāo)志應(yīng)是滑體出現(xiàn)無限移動，此時滑移面上的應(yīng)變或者位移出現(xiàn)突變，此外有限元計算會同時出現(xiàn)計算不收斂，上述1和3兩種判據(jù)是一致的，因而可將有限元數(shù)值計算是否收斂或者滑面上節(jié)點塑性應(yīng)變和位移突變作為土體破壞的依據(jù)；邊坡達(dá)到破壞狀態(tài)時，滑動面上的位移將產(chǎn)生突變，產(chǎn)生很大的且無限制的塑性流動，有限元程序無法從有限元方程組中找到一個既能滿足靜力平衡又能滿足應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系和強度準(zhǔn)則的解，此時不管是從力的收斂標(biāo)準(zhǔn)，還是從位移的收斂標(biāo)準(zhǔn)來判斷有限元計算都不收斂，因此采用力和位移的收斂標(biāo)準(zhǔn)作為邊坡破壞的判據(jù)是合理的；破壞是塑性過程發(fā)展的最終結(jié)果，是塑性變形所能達(dá)到的極限狀態(tài)，也代表材料的極限變形能力，單元進(jìn)入塑性屈服并不一定代表破壞，從屈服到整體破壞之間尚有一個塑性變形的漸進(jìn)發(fā)展過程。 5.2.4強度折減有限元數(shù)值分析中非線性迭代算法 在彈塑性數(shù)值計算中，采用以Newton—Raphson方法為基礎(chǔ)的增量迭代格式進(jìn)行非線性迭代計算，并采用靜力平衡和位移收斂準(zhǔn)則進(jìn)行收斂性判斷。迭代步是在一個增量步中尋找平衡解答的一次試探。在迭代結(jié)束時，如果模型不是處于平衡狀態(tài)，將進(jìn)行新一輪迭代，經(jīng)過每一次迭代獲得的解得更加接近于平衡狀態(tài)，當(dāng)已經(jīng)獲得了平衡解，增量步即告結(jié)束。 對于一個小的增量荷載△P，結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)如圖5.5所示（莊茁、張帆、岑松等，2005），基于結(jié)構(gòu)初始構(gòu)形u0的結(jié)構(gòu)初始剛度K0和△P計算關(guān)于結(jié)構(gòu)的位移修正值ca，將結(jié)構(gòu)的構(gòu)形修正為ua。在更新后的構(gòu)形中，基于結(jié)構(gòu)的更新構(gòu)形ua形成了新的剛度Ka，進(jìn)而計算出新的內(nèi)部作用力Ia。計算所施加的總荷載P和Ia之間的差為：式中Ra——迭代的殘差力。 如果Ra在模型中的每個自由度上均為0，圖5.5中的點a將位于荷載一位移曲線上，結(jié)構(gòu)將處于平衡狀態(tài)。在非線性問題中，幾乎不可能使Ra等于0。求出與Ra相適應(yīng)的增量位移將Ra與一個容許值進(jìn)行比較，如果Ra小于這個殘差力容許值，認(rèn)為P和Ia處于平衡狀態(tài)，而ua就是結(jié)構(gòu)在所施加荷載下有效的平衡構(gòu)形。但是，在接受結(jié)構(gòu)的更新構(gòu)形ua作為平衡的結(jié)果之前，還要檢查與殘差力Ra相應(yīng)的節(jié)點增量位移是否已經(jīng)滿足收斂準(zhǔn)則，在這兩個收斂性都得到滿足后，認(rèn)為此荷載下的解是收斂的。 如果迭代的結(jié)果不收斂，進(jìn)行下一次迭代以試圖使內(nèi)部的力和外部的力達(dá)到平衡。第二次迭代采用前面迭代結(jié)束時計算得到的剛度Ka，并與Ra共同確定另一個位移修正值cb，使系統(tǒng)更加接近于平衡狀態(tài)，如圖5.6中點b所示（莊茁、張帆、岑松等，2005）。再應(yīng)用來自結(jié)構(gòu)新的構(gòu)形的內(nèi)部作用力計算新的作用力殘差Rb，再次將在任何自由度上的最大作用力殘差值Rb與作用力容許殘差值進(jìn)行比較，并將第二次迭代的殘差力Rb以及相應(yīng)的節(jié)點增量位移是否已經(jīng)滿足收斂準(zhǔn)則。如果需要，將作進(jìn)一步迭代。

編輯推薦

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