土的本構關係數值建模研究
《土的本構關係數值建模研究》，任青陽 著，任青陽 編，出版社： 科學出版社。
書籍對於人類原有很重大的意義，但，書籍不僅對那些不會讀書的人是毫無用處，就是對那些機械地讀完了書還不會從死的文字中引申活的思想[1]的人也是無用的。 —— 烏申斯基[2]
目錄
內容簡介
目前，大多數現有的岩土彈塑性本構模型都是基於塑性勢理論，尋找塑性勢的解析表達式是**的建模途徑。然而，這些模型還不能全面地、準確地反映土的特性，如壓硬性、剪脹性，特別是應力路徑的影響。鑒此，作者進行了膨脹土、粘土和砂土數值建模的研究。數值建模具有許多優於傳統建模方法的地方。土的本構方程是直接從三軸試驗數據中提煉出來的，克服了尋找塑性勢解析表達式的困難；建模中土的初始狀態和加載路徑自由選擇，從而可以考慮任何初始狀態和應力路徑對本構關係的影響。
目錄
符號表
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 問題的提出 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 膨脹土三軸試驗曲線 69
4.5 神經網絡學習及預測 73
4.5.1 輸入層和輸出層設計 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-應變三維曲面 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 砂土表觀密度測定 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-應變曲線 101
5.5 應力-應變三維曲面 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 應力路徑和應力歷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合表現形式 129
7.1.3 旋轉硬化的機理 130
7.2 應力歷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-應變關係曲線的控制作用 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