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Constitutive modeling for unsaturated soils considering gas hardening effect被引量：9: 2011年; The influence of gases on unsaturated soils is discussed in the paper.First,the selection of stress state variables is discussed.It is shown that gas pressure as well as generalized effective stress and modified suction are required to construct a constitutive model of an unsaturated soil.The deformation mechanisms of solid,liquid and gas phases in soils are then investigated.It is realized that the deformation of gas phase interacts with the deformations of the other two phases in soils.Gas laws are used to describe the gas behavior.Similar to the other two phases in soil,the change of gas volume can be divided into an elastic part and a plastic part, and the latter part is then introduced to the soil hardening equation to reflect the impact of the gas on the soil.Then,a simple elasto-plastic model considering the gas effect for isotropic states is developed.Finally,the model predictions are given and compared with existing experimental data.A good agreement between them is found.Comparisons of the predictions between our model and Wheeler’s model are also performed.; LIU YanZHAO ChengGangCAI GuoQingHUANG Lu; 关键词：气体压力本构模型非饱和土弹塑性模型

高放废物地质处置库中非饱和缓冲层的热-水-力耦合数值模拟被引量：14: 2013年; 作为高放废物地质处置库中的缓冲/回填材料,膨润土在核废料放出的热量和周围天然岩体中地下水共同作用下,其热-水-力耦合作用效果对处置库的稳定性、安全性有着极为重要的影响。以非饱和土多场耦合理论为基础,基于ABAQUS有限元分析平台,建立二维轴对称模型,对高放废物地质处置库中膨润土缓冲层的热-水-力耦合过程开展了有限元模拟,给出了处置库近场缓冲层中不同位置的温度、饱和度、竖向应力及位移、孔隙水压力及吸力的分布及变化规律,并重点分析了温度场的影响,通过与已有研究成果的对比,证实了所计算结果的合理性。; 蔡国庆赵成刚田辉; 关键词：高放废物地质处置膨润土数值模拟

非饱和土力学中几个基本问题的探讨被引量：48: 2013年; 近些年非饱和土力学的研究非常活跃,但对一些基本问题的认识并不一致,有时甚至概念混淆。针对非饱和土力学的几个基本问题:非饱和土状态变量的选择、非饱和土有效应力变量的选择、吸力概念的界定和轴平移技术的局限性、非饱和土的结构的表征方法等问题进行了分析和探讨。其中非饱和土状态变量和有效应力的选择对于非饱和土力学的理论和相应本构模型的建立具有重要影响,因此,首先深入讨论了这一问题,概括论述了非饱和土有效应力的演变并深入探讨了目前各种形式有效应力的优缺点。其次,指出由于受负压孔隙水气化(液-气相变化)的影响,在实际场地中大于某一界限值的基质吸力是不存在的;目前被广泛使用的轴平移试验技术却掩盖了这一情况,而基于此所建立的非饱和土强度和变形理论的适用性需要进一步的研究和论证。再次,指出非饱和土的结构除了包括组构和颗粒之间作用力的综合效应外,还建议增加孔隙水和孔隙气的分布以及各相之间的相互作用和物理-化学作用。最后对一些容易混淆的概念进行了梳理。其目的是希望国内同行在今后的研究中对这些问题加以关注,并建立正确的认识,促进非饱和土力学沿着正确的方向发展。; 赵成刚李舰刘艳蔡国庆ASREAZAD Saman; 关键词：非饱和土

考虑温度影响的非饱和土变形特性被引量：3: 2011年; 随着高放核废物地下处置库建设、地热资源开发利用、节能建筑以及二氧化碳地下封存等一批现代岩土工程的发展,使得温度对非饱和土基本力学特性影响的研究成为当前国际上研究的热点问题.利用非饱和土中功的表达式,并考虑温度对非饱和土基本性质的影响,选取平均土骨架应力、修正吸力及温度作为热力学中广义力的状态变量,选取土骨架应变、饱和度及熵作为与广义力变量共轭的广义流状态变量.基于土体非线性多场耦合模型理论框架,利用现有的实验研究成果,提出了一个非等温条件下非饱和土弹塑性本构模型,对温度影响下的非饱和土变形特性进行了分析.应用所建立的模型,在各向同性条件下就吸力和温度对非饱和土变形性质的影响进行了预测和分析,并与已有的实验结果进行了比较.比较结果表明了所提模型的合理性.; 蔡国庆赵成刚刘艳李舰; 关键词：非饱和土温度影响本构模型

考虑气相压力变化和偏应力影响的非饱和土本构模型被引量：7: 2011年; 基于连续介质土力学的本构模型框架,提出了一个三轴应力状态下的非饱和土本构模型。与非饱和土中的双应力变量不同,根据非饱和土功的表达式,选择广义有效应力、修正吸力和气体压力作为模型的应力状态变量。模型中考虑了气相压力变化对土体变形的影响,给出了固-液-气三相耦合的本构方程。固相采用了非相关联流动法则,并在固相硬化方程中考虑了液相和气相的影响。液相方程利用土水特征曲线描述,并考虑了塑性体应变的影响。气相方程的建立利用了Boyle定律和Henry定律,给出了受固相和液相变形影响的气相方程。最后建立了非饱和土弹塑性增量方程。利用已有的试验数据对模型进行了验证,并将考虑气相影响与未考虑气相影响的预测结果进行了对比。; 刘艳赵成刚蔡国庆李舰; 关键词：非饱和土本构方程

地震荷载作用下非饱和土边坡稳定性数值模拟被引量：7: 2013年; 以非饱和土土水特征曲线为依据,建立了可同时考虑基质吸力与体积含水率影响的非饱和土强度公式,进而以非饱和土广义黏聚力和饱和土的内摩擦角为强度参数,将强度折减有限元理论推广到了非饱和土边坡的稳定性分析中。在短时地震荷载作用时间段内不考虑非饱和土含水率(或饱和度)与基质吸力变化的前提下,采用黏弹性人工边界模拟地基辐射阻尼的影响,建立了基于静动力有限元的非饱和土边坡地震稳定性简化分析方法,并以有限元数值计算、关键点相对位移时程曲线是否收敛和塑性区分布分别探讨了非饱和土边坡的地震稳定性。分析结果显示基质吸力虽然对非饱和土边坡的静力稳定性影响显著,但地震作用力仍然在边坡的地震稳定性分析中起主导作用。; 傅方赵成刚李伟华张卫华; 关键词：非饱和土边坡土水特征曲线基质吸力强度折减有限元地震

一种预测不同温度下非饱和土相对渗透系数的间接方法被引量：12: 2011年; 高放核废料地下处置、城市供热管道及埋地高压电缆等工程建设的进行,使得考虑温度影响的非饱和土渗透性能越来越受到人们的重视。在考虑温度效应的非饱和土土-水特征曲线研究基础上,结合利用土-水特征曲线预测非饱和土相对渗透系数的方法,建立了一种预测不同温度下非饱和土相对渗透系数的间接方法。所建立的表达式是针对土-水特征曲线的整个吸力范围,从而使得其在应用上更具一般意义。利用MX-80班脱土和黄土土样的试验结果,对不同温度下相对渗透系数随吸力的变化进行了预测,得到了令人满意的结果。; 蔡国庆赵成刚刘艳; 关键词：非饱和土温度影响土-水特征曲线

变形对土水特征曲线影响规律模拟研究被引量：20: 2011年; 建立预测土水特征曲线随变形变化规律的模型是研究变形对非饱和土渗透系数影响的基础,它也可为建立考虑水力和力学耦合的非饱和土本构模型奠定基础。以概率论为基础,通过引入孔隙尺寸分布函数,建立了土中的平均孔隙半径与孔隙率之间的函数关系,并以此为基础得到了一个能够模拟孔隙率对土水特征曲线的影响规律的经验模型。通过计算和试验结果的对比分析,验证了这一模型的合理性。; 张雪东赵成刚刘艳蔡国庆; 关键词：概率论土水特征曲线孔隙率

土力学理论的发展和面临的挑战被引量：45: 2011年; 随着社会经济的不断发展,土力学所要分析和处理问题的范围越来越广,问题本身也越来越深入和复杂。这些问题主要是由于土与环境的相互作用而产生的。为了分析和处理这些问题,经典土力学需要拓宽和深入发展,它应该包含一些新的现象和新的变量以及相应的新理论。论述了土力学所面临的三大挑战,即①没有严格、统一和完备的土力学理论;②对更具一般意义的非饱和土的行为的研究不够充分,现有的认识也不完善;③没有在多种环境作用下土的统一和完备的多场耦合理论。还论及了其他一些超出经典土力学范围的问题。; 赵成刚韦昌富蔡国庆; 关键词：非饱和土力学

双孔隙结构膨胀性非饱和土功的表达式及其本构模型的理论框架被引量：2: 2013年; 针对膨胀性非饱和土的特性,区分了土中毛细液相和吸附液相性质的不同以及宏观结构和微观结构变化机理的不同,基于多相孔隙介质理论提出了土体总应力和外力输入功的表达式,并且依此选取了功共轭变量.基于土体外力输入功的表达式以及开放的多相热力学系统中能量-功-耗散之间的关系,建立了适用于双孔隙结构膨胀性非饱和土本构模型的理论框架.; 李舰赵成刚蔡国庆ASREAZAD Saman徐曦黄启迪; 关键词：本构模型

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