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內容簡介

土的本構模型是岩土工程理論與實踐中的關鍵基礎問題。《土的本構關係數值建模研究》摒棄瞭尋找塑性勢作為建模途徑的傳統思路，采用數值方法進行建模。首先介紹瞭不同應力路徑下膨脹土、砂土和黏土的三軸壓縮試驗；然後用數值建模方法建立瞭膨脹土、砂土和黏土在多種應力路徑下的彈塑性本構方程；最後把本構方程嵌入有限元程序，通過對三軸試驗土樣變形的有限元計算結果與相應的試驗結果進行對比，驗證瞭模型的精度。

目錄

目錄
符號錶
第1章 緒論 1
1.1 土的本構關係 1
1.2 土的力學特性 2
1.3 土的本構模型發展及現狀 8
1.3.1 解析方法 9
1.3.2 數值方法 15
1.3.3 膨脹土的本構關係研究 18
1.4 問題的提齣 20
1.5 主要研究工作 21
第2章 岩土本構關係及影響因素 23
2.1 土的應力-應變 23
2.1.1 應力 23
2.1.2 應變 24
2.2 土的本構關係模型 25
2.2.1 彈性模型 25
2.2.2 塑性模型 28
2.3 膨脹土本構模型 36
2.3.1 膨脹土強度理論 37
2.3.2 膨脹土變形理論 38
2.4 應力路徑對岩土本構關係的影響 40
第3章 數值建模方法 44
3.1 岩土本構關係的反問題理論及應用 44
3.1.1 反問題的一般描述 44
3.1.2 本構關係的反問題 44
3.2 塑性體應變與塑性剪應變之間的相互作用原理 45
3.3 建模基本理論 47
3.3.1 數值建模方法的基本框架 47
3.3.2 數值建模方法的優越性 48
3.4 神經網絡理論及原理 49
3.4.1 神經網絡結構 49
3.4.2 神經網絡的特點 49
3.4.3 神經網絡的學習算法 50
3.5 BP與RBF神經網絡的比較 51
3.5.1 BP神經網絡 51
3.5.2 RBF神經網絡 52
3.5.3 RBF學習算法 53
3.5.4 RBF神經網絡與BP神經網絡的比較 54
3.6 神經網絡在岩土工程中的應用 54
第4章 膨脹土三軸試驗和數值建模 57
4.1 工程背景與物性試驗 57
4.2 膨脹土基本物性試驗 61
4.3 膨脹土三軸壓縮試驗 63
4.4 膨脹土三軸試驗麯綫 69
4.5 神經網絡學習及預測 73
4.5.1 輸入層和輸齣層設計 73
4.5.2 隱含層神經元選擇 74
4.5.3 RBF算法 74
4.5.4 RBF神經網絡與BP神經網絡預測對比 75
4.5.5 RBF神經網絡預測效果 76
4.6 應力-應變三維麯麵 78
4.7 數值模型的建立 80
4.8 數值模型的驗證 83
4.8.1 計算模型 84
4.8.2 計算結果 84
4.8.3 結論 85
第5章 砂土三軸試驗和數值建模 87
5.1 砂土物理指標測定試驗 87
5.1.1 砂土顆粒分析試驗 87
5.1.2 砂土錶觀密度測定 88
5.1.3 砂土堆積密度 88
5.2 砂土三軸試驗 89
5.2.1 試驗方案 89
5.2.2 砂樣配製 90
5.3 試驗數據整理和分析 91
5.3.1 三軸試驗數據 91
5.3.2 靜水壓力試驗數據和K值的測定 95
5.4 等主應力比三軸試驗應力-應變麯綫 101
5.5 應力-應變三維麯麵 103
5.6 屈服軌跡 104
5.7 數值模型的建立 106
5.7.1 本構模型 106
5.7.2 神經網絡學習及預測 107
5.8 數值模型的驗證 108
第6章 黏土三軸試驗和數值建模 109
6.1 試樣製備 109
6.2 試樣飽和 109
6.2.1 抽氣飽和 109
6.2.2 反壓力飽和 110
6.3 試樣安裝和固結 110
6.4 試驗方案 111
6.4.1 正常固結土三軸壓縮試驗方案 111
6.4.2 超固結土排水剪切常規三軸壓縮試驗方案 113
6.4.3 彈性變形參數試驗方案 113
6.5 試驗結果及分析 115
6.5.1 正常固結土三軸壓縮試驗結果及分析 115
6.5.2 超固結土三軸壓縮試驗結果及分析 116
6.5.3 彈性變形參數試驗結果 119
6.5.4 試驗結果分析 121
6.6 黏土本構關係的數值建模 122
第7章 應力路徑和應力曆史對本構關係的影響 128
7.1 應力路徑對土的本構關係影響機理研究 128
7.1.1 試驗工作 128
7.1.2 應力路徑相關性是塑性體應變與剪應變相互作用的綜閤錶現形式 129
7.1.3 鏇轉硬化的機理 130
7.2 應力曆史對黏土本構關係影響機理研究 131
7.2.1 塑性體應變對應力-應變關係麯綫的控製作用 132
7.2.2 剪脹與剪縮發生的條件 132
7.2.3 臨界狀態 133
7.2.4 試驗工作 134
7.3 應力路徑對重塑黏土有效抗剪強度參數影響研究 135
7.3.1 試驗工作 136
7.3.2 試驗結果處理與分析 137
第8章 內容歸納與研究展望 139
8.1 內容歸納 139
8.2 研究展望 141
參考文獻 143
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