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《西安理工大学》 2000年
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黄土的非线性流变本构模型及其在逆作法工程中的应用

张朝鹏  
【摘要】:逆作法是近十多年来国内在地铁、人防工程和高层建筑深基础工程施工中 开始采用的一种新型施工方法。考虑这种施工方法的地下工程设计目前尚属以经 验成份为主的设计阶段。宝鸡火车站北口地下商场工程是西北黄土地区首例采用 逆作法施工的一项地下工程。为了定量确定该项工程合理的设计参数和优化施工 方案,本文考虑了土的弹、粘、塑性变形性质,在试验确定土的粘弹塑性本构模 型,利用三维有限元数值方法,进行逆作法过程的数值仿真方面,开展了一定的 研究工作,取得了一些有益的成果。 首先,通过工程场地黄土的室内流变试验,揭示了高湿度Q_2黄土具有显著 的非线性流变特性,即:当应力水平低于屈服应力时,应力-应变关系具有线性 粘弹性,其蠕变变形为衰减稳定变形;反之,当应力水平大于屈服应力时,应力 -应变关系为非线性,表现为非线性粘塑性,其蠕变变形是不稳定的变形,是流 变发展过程的主要部分。在此基础上,进一步整理分析试验资料,提出了高湿度 Q_2黄土半经验半理论流变本构模型和数值表达式。该模型是由一个五元件广义凯 尔文模型和一个四元件广义宾哈姆来串联组成,其中五元件的广义凯尔文模型反 映了土的线性粘弹性部分;广义宾哈姆模型描述了土的非线性粘塑性流变特性。 为了应用黄土的非线性本构模型解决工程问题,本文运用土体的三维非线 性流变的分析理论和方法,对黄土的非线性流变本构模型进行了有限元解析,在 此基础上,研制了面向对象的土体三维非线性流变分析程序。该程序选用了三维 空间20节点六面体等参元,能够考虑材料的弹性变形、粘弹性变形;粘塑性变 形以及它们耦合作用的非线性流变;能够模拟施工中的分步开挖;能够计算土体 中塑性区随时间的发展过程;能够输出研究者指定工程关键部位的位移、应力和 变形。 最后利用研制开发的非线性流变分析程序,对宝鸡火车站北口地下商场工 程施工过程进行了三维非线性流变分析,分析结果表明:设计推荐的逆作法施工 方案在施工过程中没有产生较大塑性区,而且没有引起周围地面过大的水平位移 和地面沉降,土体和结构满足稳定要求,设计施工方案可行,另外,还提出了进 一步优化施工的建议。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TU444;TU941

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 林斌;考虑损伤效应的黄土流变模型研究[D];长安大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李广冬;黄土的三轴蠕变特性试验研究[D];西北农林科技大学;2011年
2 王艳婷;黄土流变特性试验分析及本构模型的研究[D];长安大学;2006年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏明俐;深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
2 马宗锋;地铁车站深基坑分步开挖数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 袁聚云,吴权,艾智勇;逆作法基坑围护的变形及邻近建筑沉降实测分析[J];地下空间;2004年01期
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4 陈中伟;张吉雄;茅献彪;巨峰;刘旭东;;充填黄土压缩蠕变特性与湿陷性试验研究[J];地下空间与工程学报;2009年01期
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10 刘雪梅,陈奎,邵明成;西安市地裂缝对地铁洞室围岩稳定性影响的研究[J];城市勘测;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 殷昊;基坑逆作法及土体—支护结构变形性状研究[D];中国地质大学(北京);2011年
2 何开胜;结构性粘土的微观变形机理和弹粘塑损伤模型研究[D];南京水利科学研究院;2001年
3 林斌;考虑损伤效应的黄土流变模型研究[D];长安大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 张庚成;土岩组合大型深基坑逆作法施工技术及变形控制研究[D];中国海洋大学;2011年
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4 高沛峻;邓安福;;逆作法在深基坑开挖中的应用[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1999年
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6 张鹏;;逆作法槽钢桩板临时挡墙关键施工技术分析[A];2014年8月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2014年
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孙洋波;软土地区深基坑工程逆作法数值分析及实测研究[D];同济大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶浩;某工程逆作法技术的应用分析[D];华南理工大学;2011年
2 颜恒;逆作法施工工艺改进及其技术经济的分析研究[D];天津大学;2004年
3 石正华;结构柱为中间支承柱的逆作法技术研究[D];重庆大学;2009年
4 禇林虎;有限元数值分析在高层建筑逆作法中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 王琦琳;逆作法施工技术在高层建筑中的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
6 李守涛;逆作法施工关键技术与施工动态模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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8 王忠堂;基于桩土共同作用型钢支柱盖挖逆作法关键工艺研究[D];青岛理工大学;2011年
9 况小青;盖挖逆作法施工中预留孔洞的分析与研究[D];天津大学;2007年
10 张庚成;土岩组合大型深基坑逆作法施工技术及变形控制研究[D];中国海洋大学;2011年
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