李彰明[1]2004年在《土体力学响应的有限特征比理论研究》文中指出从1773年Charles Augustin de Coulomb 在法国巴黎发表“Essay on the application of the rules of the maxima and minima to certain statics problems relavant to architecture”至今,土力学的发展已有二百多年了;然而,困扰土力学及土体工程学术界与工程界的关键——非线性本构关系问题依然很难得到解决。不计其数的学者一直在探索新途径,试图在非线性本构关系问题的研究方面取得关键性进展。作者在长期大量的试验、监测与工程实践中不断地强化了这样的认识:一般而言,土(岩)宏观力学响应主要取决于其细观(颗粒尺度)甚至是宏观的力学机制;也就是说,土(岩)体的内部特征尺度本身就是细观(甚至是宏观)的。这样一来,这类介质内部特征尺度与外部特征尺度相比不一定再是足够小的了;换而言之,所讨论的对象可能不再包含有足够多能代表该对象力学行为的基本单元体,这意味着仅仅将质点视为“数学点”的连续介质理论在土(岩)体的适用性方面遇到严重挑战。本文假定:①能代表土(岩)类介质平均力学性质的质点(体积元)一般是有限的几何物理点(元)而不是传统连续介质理论意义下的数学点;②表征介质内部特征尺度(质点尺度)与介质整体外部特征尺度之比的“有限特征比”是一个基本变量,某一时刻该及质点尺度唯象地反映了此时刻介质的热力学系统状态;③一般可表为介质内应力或应变、温度与内变量(及其变化率)的函数。进而,依据基于不可逆热力学的现代连续介质理论框架,本文建立了有限特征比本构理论体系、构造了该理论模型、给出了相应的数值计算方法、(基于砂土特性与模型公式)得出模型参数的确定性关系式、进行了不同颗粒粒径砂的对比试验、以及分析对比了理论模型与试验结果的相互关系。各种结果比较表明:理论及模型与试验之间具有所期望的一致性。此外,本文探讨了关于砂土扰动效应的细观机制,并获得定量性的结果。本文的创新点:(1)提出并建立了土(岩)介质有限特征比理论方法;包括对土(岩)介质内、外特征尺度比概念的提出及定义,本构框架理论的建立及关系推导、
谢治堃[2]2018年在《冲击荷载下典型土体力学响应试验研究及有限特征比理论分析》文中指出土体在动荷载作用下的力学响应与静荷载下的力学响有着非常大的差异,而力学响应特征是地基基础设计的重要依据,土体原位测试技术一直受到岩土工程界高度重视。针对传统原位测试存在的诸多问题,如Evd测试技术,其冲击荷载较小(检测深度较小)、检测指标单一、实际可检测土类有限以及严格限定冲击荷载持续时间等不足。本文采用新研发的高能自控式冲击载荷试验仪(TDE-300)对两种典型土体进行了动力测试及有限特征比理论分析。本文首先综述了国内外土体平板载荷试验和本构关系的研究现状,利用高能自控式冲击载荷试验仪(TDE-300),对两种典型土体进行了新型冲击载荷试验,采用高精度、高频率冲击荷载、位移测量系统,全过程记录冲击瞬间的荷载和土体位移的变化,结合试验数据,分析探讨土体的力学响应和变形特性;再结合有限特征比理论对土体变形特性进行研究;然后再将试验结果、有限特征比模型结果及有限元模拟结果进行对比分析;最后对新型冲击载荷试验和Evd试验进行对比性分析。本文的主要内容及研究成果如下:(1)新型冲击载荷试验研究通过分析高能冲击作用下两种不同土体的荷载与位移全过程响应特点,在相应不同变形阶段确定了相应的变形模量,即初始动态变形模量E_(id,i)、线性段动态变形模量E_(id)和平均动态变形模量E_(id,m);根据土体响应特点以及试验结果,获得了两种土体的竖向应力-应变曲线。(2)两种典型土体的力学响应特征研究根据新型冲击载荷试验和土体动态响应特征,土体动态变形模量和土体应变率的关联性,引进参数α,建立了土体应变率与动态变形模量的经验关系式;再根据动态变形模量经验式,进一步得到修正的动态变形模量计算公式。试验结果表明,岩土类材料为典型的敏感材料,土体的应变率和动态变形模量成正比。(3)两种典型土体的有限特征比理论分析以有限特征比理论为基础,同时结合试验结果,运用曲线拟合及反分析方法,建立土体的有限特征比演化关系式。并对两种土体进行了有限元模拟分析,将有限特征比计算结果、有限元模拟结果与试验结果叁者进行比较。试验结果表明,有限特征比理论模型计算结果、有限元分析结果与试验结果具有很好的一致性,其中有限特征比模型最为接近试验结果,由此可说明,该模型对于黏土、砂土的变形特征的分析及描述是较理想的;但是变形响应有所不同,其原因是介质内外特征比的不同所导致的,同时也展现了该理论模型的不同之处。(4)新型冲击载荷试验与Evd试验对比分析初步获得了两者之间动态变形模量的关系,新型冲击载荷试验的动态弹性模量E_(id)的加载速率远大于Evd试验的E_(vd),即在相同的试验条件下:E_(id)/E_(vd)≈8。该关系的建立,为以后现场动力平板载荷试验参数的统一关系提供了一定的参考。对比试验表明,新型冲击载荷试验(TDE-300)的影响深度明显大于Evd测试的影响深度。新型冲击载荷试验的影响深度是120cm~130cm,而Evd测试的影响深度为40cm~50cm。
关炳朋[3]2007年在《淤泥土有限特征比本构模型研究》文中研究表明目前本构关系的研究通常基于传统的弹性、弹塑性、粘弹塑性理论(在考虑水的影响时还结合达西定律或其修正关系)；考虑较为复杂的情况是将其中土颗粒变形用粘塑性、次塑性等模型加以描述，这些均属于连续介质力学的范畴。传统连续介质理论和现代连续介质热动力学在讨论多组分介质的统观性质时，在实际描述中仍然未给予体积元的(即质点)几何考虑，这种忽略体积元几何效应的理想化在描述细观(颗粒尺度)不连续的岩土类介质时遇到严重的挑战。岩石力学试验表明，材料变形和强度特征与其内部颗粒大小有重要关系；关于土的变形性状研究指出，粒径及形状可能是最基本的影响因素。有限特征比是由李彰明提出的描述介质内部特征尺度与介质整体外部特征尺度关系的一个基本量。有限特征比方法理论(FCRT)就是以有限特征比为讨论问题的出发点，基于不可逆热力学而建立的。FCRT可自然地描述介质渐进不可逆变形的客观现象，对变形局部化问题的描述也非常方便。本文引入有限特征比理论，既考虑介质响应的内部特征尺度，又考虑介质整体外部特征尺度，确定合理的描述淤泥变形的有限特征比本构模型，具体工作主要有以下几个方面：(1)对淤泥进行叁轴压缩剪切试验，采用两种方案：一是对于同一地点淤泥土样(粒径相同)采用不同围压、不同的试验类型(CD和CU)进行试验；二是对相同围压下不同内部颗粒土试样的力学响应进行比较。对淤泥试样内应力(全过程总应力、有效应力)变化、孔隙水压力的变化、体积的变化及施加不同压力时淤泥试样内应力与变形等问题进行研究，并对淤泥土样的结构特性和力学特性进行讨论。(2)以FCRT为基础，结合试验，通过曲线拟合的方法寻求淤泥的演化规律，确定关于淤泥的有限特征比本构模型，并将淤泥的有限特征比理论计算的结果与试验结果进行对比，对比结果表明二者具有很好的一致性，这说明此模型合理地描述了淤泥的变形特征。(3)基于师姐鞠海燕所做的关于不同粒径砂土的叁轴试验及分析工作和本课题研究的淤泥土的叁轴试验及分析，通过将计算得到叁轴状态下应力—应变关系和试验结果相比较验证了FCRT在描述内外结构特征比越大的土体相对于经典弹塑性理论越精确的结论；通过理论推导得到有限特征比理论在不考虑有限特征比的情况下可以简化为经典的弹塑性本构关系；最后通过根据有限特征比理论、D-P模型与剑桥模型而计算得到的实际工程沉降数据与现场监测数据对比得到有限特征比模型在实际工程运用中比D-P模型和剑桥模型更为合理及精确的结论，从而验证了有限特征比本构模型在实际工程中运用的合理性。
罗智斌[4]2015年在《基于有限特征比理论的软土变形特性研究》文中进行了进一步梳理许多学者一直在探索土体的本构关系问题,试图研究出合适的本构关系用于预测土体的力学行为。然而,该困扰岩土工程这一行业与学术界的问题始终没有得到很好的解决。因此,依然有不计其数的学者和工程师在探索土体的本构关系上努力,试图在预测土体力学行为上有不断的进展。有限特征比理论(FCRT)提出用表征介质内部特征尺度(质点尺度)与介质整体外部特征尺度之比的“有限特征比L”作为一个基本的变量,在不可逆热力学基础上构建有限特征比本构理论体系。已有理论分析与试验结果表明该理论模型与试验结果具有一致性。本文基于此理论,对软土变形特性进行研究。本论文首先综述了软土的变形特性研究状况与本构关系及模型研究状况以及存在的问题；再进行试验验证分析对比,即通过设置模型箱(几何相似比1：30)与利用多向高能高速电磁力冲击智能控制试验装置,研究软土在高能量冲击下的变形特性,其中主要考察能量如何在土体内部传递；接着以土体孔隙特征系数作为特征长度拓展有限特征比理论并利用叁轴试验验证其预测的合理性及准确性；最后通过已经建立的有限特征比理论利用Fortran语言自开发一维有限元程序,并利用该程序计算实例并将结果与实际情况进行对比分析。本文有关软土变形特性与FCRT应用分析研究取得的主要成果如下：(1)静动力排水固结法处理淤泥土体及沉降的过程中,在夯击过程中浅层土压增量总是大于深层土压增量,而软土的沉降变形规律却与土压变化规律不一致；浅层土体的变形随着夯击遍数增加而减小,深层土体的变形却随着夯击遍数增加而增大。(2)静动力排水固结法的工法下,淤泥土体夯击能量并不是总是随深度增加而递减；高能量冲击下淤泥内部能量初始主要作用于浅层,此后随着淤泥力学性质不断沿深度方向改善,能量逐渐向下传递,主要用以加固深层土体；这表明该工法可以加固深厚软土。(3)以土体孔隙特征系数(即孔隙比表面积与其体积之比)作为基本量的特征长度比,将其引入有限特征比本构模型,并利用土体的叁轴试验以验证其描述土体行为的可行性及准确性；得到的相应本构方程为：(4)开发编制了有限特征比理论模型的一维有限元程序,并通过编译与多实例应用验证。包括利用该程序对软土叁轴试验结果和模型箱试验结果进行模拟,结果表明该模拟计算出的结果与试验结果相符,误差在允许范围之内。该程序可选用不同的土体特征参数作为特征长度,其各自的本构方程如下(有关量说明见P33)：其中：此外,再次验证了：夯击能量在淤泥土体内的传播速度会随着排水板间距的变化而变化,排水板间距越小,夯击能量向下传递速度越快,深层土体加固效果越好。
李德地[5]2012年在《静动力排水固结法中土的力学性状真叁轴试验研究》文中认为静动力排水固结法被广泛地应用于饱和软粘土地基处理工程实践,但目前应用这项技术处理超软粘土地基还没有形成一套十分完善的设计方法和理论体系。特别是关于超软粘土地基在冲击荷载作用下的性状研究的成果不多,这一方面应该大力加强。这对于丰富和发展软基处理的理论、优化设计及指导现场施工均具有重要的理论意义与实用价值。有限特征比理论是由李彰明提出,有限特征比是描述介质内部特征尺度与介质整体外部特征尺度关系的一个基本量,有限特征比方法理论可自然地描述介质渐进不可逆变形的客观现象,对变形局部化问题的描述也非常方便。在了解静动力排水固结法的工法和有限特征比理论的基础上采用SPAX-2000改进型静动真叁轴试验系统模拟静动力固结法,研究分析在静动力排水固结中细砂、淤泥土的冲击应力、孔隙水压力和土体变形等力学性状,增强对其变化规律的认识并能更好地指导实践工作。主要工作和结果有以下几个方面：1.回顾国内外学者对软粘土固结机理的数值分析、理论研究、工程应用等方面的工作。并讨论这些工作的特点,使得我们有一个借鉴与比较的基础。2.采用上述静动真叁轴试验系统模拟静动力固结法,通过采用不同的固结条件、冲击荷载作用频率对细砂、重塑淤泥土进行静动力固结,研究在此过程中的冲击应力、孔隙水压力和土体变形的变化等力学性状,并结合压缩剪切试验对比分析了静动力固结后试样强度的变化特征。对于细砂：冲击固结阶段,轴向冲击应力随着中主应力增大而越大,轴向应变增量、轴向应变累积量、体积膨胀增量、累积体积膨胀量随着中主应力的增大而减小；剪切阶段,随中主应力增大,剪切试验中轴向应力～轴向应变曲线峰值段上升,曲线表现应变软化更加明显。频率对剪切强度无明显影响。对于重塑淤泥土：冲击固结阶段,孔压、偏应力随着围压增大而增大,而轴向应变增量、轴向应变累积量随着围压的增大而减小。体积缩小增量、体积累积缩小量随着围压的增大而增大。孔压、偏应力、轴向应变增量、轴向应变累积量、体积缩小量都随着频率的降低而增大。剪切阶段,偏应力-轴向应变关系曲线近乎斜直线,斜率随围压增大而增大,随频率增大而减小。偏应变-体应变关系随围压越高趋于直线关系。相同围压下,叁个频率的曲线近乎重迭。3.将有限特征比理论本构模型计算结果与试验结果对比,曲线具有一致性,能合理地描述了淤泥质土的变形特征,模型参数的确定方法较为简单方便,物理概念明确,在实际工程的应用上有着很大的发展空间。
鞠海燕[6]2005年在《砂结构性有限特征比本构关系研究》文中认为在目前本构关系的研究中,通常基于传统的弹性、弹塑性、粘弹塑性理论(在考虑水的影响时还结合达西定律或其修正关系);考虑较为复杂的情况是将其中土颗粒变形用传统粘塑性模型加以描述,这些均属于连续介质力学的范畴。传统连续介质理论和现代连续介质热动力学在讨论多组分介质的统观性质时,在实际描述中仍然未给予体积元的几何考虑,这种忽略体积元(即质点)几何效应的理想化在描述细观(颗粒尺度)不连续的岩土类介质时遇到严重的挑战;岩石力学试验表明,材料变形和强度特征与其内部颗粒大小有重要关系;关于土的变形性状研究指出,粒径及形状可能是最基本的影响因素。 有限特征比是由李彰明提出的描述介质内部特征尺度与介质整体外部特征尺度关系的一个基本量,有限特征比方法理论可自然地描述介质渐进不可逆变形的客观现象,对变形局部化问题的描述也非常方便。本文引入有限特征比理论,既考虑介质响应的内部特征尺度,又考虑介质整体外部特征尺度,建立合理的描述砂的变形的有限特征比法本构关系,具体工作主要有以下几个方面: (1) 利用全自动控制常规叁轴压缩仪,对砂(粗砂、中砂和细砂)进行试验(CD和CU),采用两种方案:一是对于不同粒径的砂(粗砂、中砂、细砂)采用相同的外部尺寸进行试验;二是对于同一种粒径砂采用不同的外部尺寸(39.1mm和61.8mm)进行试验。对砂土体内应力(全过程总应力、有效应力)分布与变化、孔隙水压力的变化、体积的变化及施加不同压力时砂土体内应力与变形等问题进行研究; (2) 以李彰明的有限特征比理论为基础,结合试验,通过反分析及曲线拟合的方法寻求砂土演化规律,建立砂土的有限特征比本构关系,并将砂土有限特征比理论计算的结果与试验结果进行对比,对比结果表明二者具有很好的一致性,这说明此模型合理地描述了不同颗粒砂样的不同变形特征,而这种变形响应的差异在较大程度上是由于介质内外特征比的不同所贡献的; (3) 运用FORTRAN语言将建立的砂土有限特征比本构模型进行计算机程序化,在算法上采用自修正增量迭代法,计算体应变未知情况下主应力相对应的应变;将砂土的有限特征比本构模型程序计算的结果与试验结果进行对比,发现程序计算结果与
武建胜[7]2018年在《不同剪切应变速率下软黏土力学响应及微观结构分析》文中提出我国东南沿海地区软土广泛分布。随着经济的飞速发展,建筑在软土地区的工程建筑物越来越多,因软土地基问题引发的工程质量问题也越来越多。软土在宏观上表现出来的物理力学性质受控于土的内部微观结构,软土的宏观力学性质与微观结构的关系研究是土力学向纵深发展的重要方向之一。本文以广州市南沙地区某软基处理工程为背景,综合运用真叁轴试验和核磁共振试验研究不同荷载水平和不同剪切应变速率下软黏土的力学响应特征、微观结构分析及其本构关系。本文综述了软土工程特性、速率效应、微观结构分析以及有限特征比本构关系等方面的研究进展;然后运用改进型SPAX-2000静动真叁轴仪对广州市南沙地区软土进行了叁种围压(100kPa、150 kPa、225 kPa),叁种中主应力(120 kPa、175 kPa、270kPa),叁种剪切应变速率(10~(-6)/s、10~(-3)/s、10~(-1)/s)的固结不排水剪切试验。同时运用SEM与NMR技术分析了软土试验前后的微观结构变化特征。最后以V/S为基本参量构建了有限特征比本构模型,并将模型计算值与实测值、基于实测数据的预测值进行对比分析。主要成果如下:1.饱和软土真叁轴固结不水剪切特性研究(1)本次试验条件下,当应变速率相同时,从偏应力-应变关系曲线上显示,饱和软黏土的抗剪强度随着中主应力的提高而增大。在低中主应力和慢剪切速率作用下软黏土较容易呈现应变软化特征,在高中主应力和快剪切速率作用下较容易呈现应变硬化特征。分析了应变速率对抗剪强度参数的影响。(2)饱和软黏土孔压受剪切速率影响较为明显,在剪切过程中孔压峰值随着剪切速率的增大而减小。在剪切应变速率为10~(-1)/s条件下,当中主应力为120kPa、175kPa时对软土孔压的影响较小;当中主应力为270kPa时,剪切速率对软土孔压的影响更明显。2.饱和软土在固结不排水剪切过程中的微观特征(1)对围压为150kPa、中主应力为175kPa,剪切速率为(10~(-1)/s、10~(-6)/s)的真叁轴试验后土试样和原状土进行了NMR试验。结果表明真叁轴试验前后软土的孔径均主要分布在1-20μm范围之间。仅原状土中存在半径r大于1000μm的超大孔隙,占比0.035%;原状土样中大孔隙(20μm 赖建坤[8]2016年在《冲击荷载作用下淤泥土力学响应特性研究》文中研究指明静动力排水固结法越来越多地运用于加固超软黏土地基等不良地基当中,其中淤泥土在冲击荷载作用下的力学响应特性受到业界的特别关注。本论文选题来源于国家自然科学基金项目《超软土地基静动力排水固结快速加固机理及设计理论研究》(项目批准号：51178122)。通过本文的研究可以对淤泥类地基的静动力排水固结法的加固机理有更深入的了解和认识,为该法的施工以及优化设计提供指导与依据。本文首先综述了冲击荷载作用下淤泥土力学响应特性、本构模型以及模型试验研究等现状；再进行试验研究分析,即利用自行研发的多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统,在模型箱设置多组不同排水体系间距(有无、疏密),对淤泥土进行静动力排水固结模型试验(1：30相似比),研究冲击荷载作用下淤泥类地基孔压、土压增长和消散规律以及冲击能传递规律,从而通过模拟现场工程了解冲击荷载作用下淤泥土的力学响应；同时使用SPAX-2000 (改进型)静动真叁轴测试系统对静动力排水固结法进行模拟,通过淤泥土的叁轴冲击试验,研究不同冲击频率(1Hz、8Hz、16Hz)、不同围压(200kPa、250kPa、300kPa)与不同中主应力(250kPa、300kPa、350kPa)作用下的淤泥土力学响应,旨在不同中主应力、围压以及不同频率条件下,进一步探讨冲击荷载作用下淤泥土的力学响应特性；最后基于修正剑桥模型和有限特征比模型,将其分析结果与试验结果进行对比分析,主要成果如下：一、模型试验研究得到插板较密区比插板较疏区孔压更易消散,工中沉降更大：当插板间距加密33%,工中沉降增加25%。这表明排水体设置是必要的,且应保持合理密度；插板越密,软土各深度H处能量增量占比k与H的曲线斜率由负值朝正值方向发展趋势越好；而且随着夯击遍数增加,能量在软基深层分布的比例越大,且深层最终能量增量占处理厚度总能量的比例最大。二、对于叁轴试验：1、在相同冲击频率、中主应力和围压作用下,随着冲击荷载(30kPa、60kPa、90kPa)的增大,某种体能量增量(附加体应力增量×相应体应变增量)随之减小；当冲击荷载增大50%(由60kPa增大至90kPa),对应的某种体能量增量最大可减小38%。这说明高冲击能作用下土体能量更容易趋于饱和,这为防止橡皮土的产生提供了理论上的解释。这也再次表明了静动力排水固结法的加固原则“少击多遍,逐级加能”的重要性。2、在相同冲击荷载大小、中主应力和围压作用下,随着冲击频率(1Hz、8Hz、 16Hz)的增大,轴向应变量和某种体能量增量随之减小,冲击频率为8Hz对应的轴向应变量和某种体能量增量分别比1Hz的最大可减小75%和45%,16Hz对应的轴向应变量和某种体能量增量比8Hz的最大可减小69%和62%。上述表明低频冲击比高频更有利于能量的传递和吸收,这对于实际工程中采用低频冲击荷载进行地基处理提供了重要的参考价值。3、在相同冲击荷载大小以及冲击频率为1Hz作用下,中主应力的存在对淤泥土的应变会产生一定的影响：随着中主应力的增大(250kPa、300kPa、350kPa),累积轴向应变和累积体应变随之减小,300kPa对应的累积轴向应变和累积体应变比250kPa分别减少了44%和27%,350kPa对应的累积轴向应变和累积体应变比300kPa减少了46%和19%。叁、基于修正剑桥模型和有限特征比模型,将其分析结果与试验结果进行对比分析,得到以有限特征比本构模型为基础的计算值与试验值具有一致性,可知利用有限特征比描述淤泥土的力学响应特性是有效的。 曾广冼[9]2007年在《高填石路堤工程特性及其试验研究》文中研究说明随着高等级公路建设在西部的迅速发展,填石路堤已成为山区高速公路的主要路堤形式。目前,填石料的振动压实特性和压实机理的研究尚需深入探讨;高填石路堤填方高、自重大,沉降机理复杂,沉降量大,高填石路堤的沉降预测也需进一步的探讨;此外,在工后运营过程中,长期车辆冲击荷载作用,对高填石路堤动力响应的分析也提出了相应的要求。本文在土动力学理论基础上,结合西部课题常张高速公路填石路堤试验段的观测资料,设计并完成了高填石路堤室内模型试验,在此基础上获得了振动压实过程中填石体的内应力变化,振动波在填石体中的分布和传播规律,振动压实遍数与沉降量的关系。结合填石料弹塑性本构关系和波动理论,分析了填石料在振动压实中的压实特性和压实机理,并建立了高填石路堤振动压实过程中系统的动力学模型。本文根据填石料的弹塑性及流变性和运营中的荷载工况,深入分析了高填石路堤的沉降机理和沉降发展规律,基于高填石路堤沉降曲线符合灰色模型的灰指数律特性和Markov原理的后无效性,建立了高填石路堤沉降预测的灰色优化-马尔柯夫复合预测模型,以广西某高填石路堤的沉降实测值与该模型预测值相比较,验证了该预测模型的合理性,并与其他几种常规预测方法相比较验证了其优越性。本文在高填石路堤的动力响应模型试验的基础上,获得了模型路堤的自振频率变化规律、动土压力的分布规律、加速度的变化规律等动力反应性状,分析了模型路堤的动力响应特性,建立了模型路堤动力响应的有限元分析模型,通过对计算值与实测值偏差的分析,验证有限元分析中填石料的本构关系、动力参数选取的合理性,分析试验产生误差的原因。 姜彤[10]2004年在《边坡在地震力作用下的加卸载响应规律与非线性稳定分析》文中认为地震荷载作用下边坡的稳定性判定对工程安全具有重要影响，此项研究具有重要意义。本文以节理岩质边坡为对象，借助数值模拟手段、加卸载响应比理论和非线性系统方法，通过对边坡在地震作用下的动力演化过程分析，研究边坡的位移特点，把边坡动力的变形分析与稳定性研究结合起来，回答了边坡在动荷载作用下的稳定性评价问题。 人类对于边坡稳定问题的研究已经进行了100多年，但边坡动力问题是一个涉及多学科交叉的难题，直到目前尚有许多关键问题未能很好解决。本文综述了国内外有关边坡稳定问题的研究现状，总结了当前有关边坡动力稳定问题研究中存在的问题。目前虽有多种方法可用于边坡动力稳定分析，但这些方法各有优缺点，拟静力法能对边坡的稳定性进行粗略评价，不能计算边坡在地震作用下的变形，而Newmark滑块位移法和数值模拟方法仅解决了边坡的变形问题，而不能有效评价边坡的稳定性。如何有效地将边坡的变形分析和动力稳定评价有机结合起来一直是边坡动力稳定研究领域的热点问题。现有相关研究多以均质土坡为研究对象，采用传统的物理、力学方法进行计算，由于各方法理论机制上的差异致使边坡的变形分析和稳定评价之间并无清晰结合点，因此要解决该问题，必须从边坡失稳的演化过程入手，引入新的解决问题的方法、思路和手段。 本文在分析了我国滑坡分布的特点和影响边坡稳定的主要因素之后，探讨了地震力作用下边坡失稳的启程剧动和累计变形效应，并通过有限单元法分析了均质边坡动力响应(位移、速度、加速度)的一般规律。根据边坡在动荷载作用下表现出的非线性特征，受地震预报研究的启发，将加卸载响应比理论(LURR)引入到边坡动力稳定分析研究中，通过对边坡模型的数值计算结果分析，并与尹祥础等人在MTS机上得到的试验结果和数值模拟结果进行对比，从力学和物理学的角度论证了LURR理论应用于边坡动力稳定分析的可行性。 根据加卸载响应比理论的基本原理，选取适用于边坡动力稳定分析的加卸载参数，建立了边坡加卸载响应模型，分别以位移、速度和加速度为响应参数，分析了边坡在地震作用下的加卸载响应特征，并通过输入3种不同频率的地震波，讨论了地震波动频率和位移响应相位差对计算的影响。 为验证本文研究思路的可行性与和合理性，选择研究难度较大的节理岩质边坡作为研究对象，采用离散单元法，分析了节理岩质边坡在地震作用下的变形特征，根据边坡演化过程中所表现出的非线性特征，应用相空间重构理论证明边坡的演化过程是混沌序列，边坡失稳的本质是分岔。通过对边坡输入4组理想正弦波和3组实测地震波论证了边坡系统演化过程中的鞍点是系统的固有属性。提出应用加卸载响应度确定边坡动力稳定性的方法，·从而将边坡的变形分析与稳定性评价有机结合。 最后以马家岩水库右坝肩高边坡为例，应用本文提出的方法进行动力稳定分析，并将计算结果与叁维有限元分析的结果进行对比，证明本文提出方法的合理性与正确性。 据以上研究，本文的研究进展可归结为以下3个方面: (l)首次将LURR理论应用于边坡的动力稳定分析研究中，建立了边坡的加卸载响应模型，回答了边坡在动荷载作用下的稳定性评价问题。 (2)按照非线性理论，边坡系统状态的转变可归结为系统向奇异吸引子收缩的过程，鞍点作为奇异吸引子的一种，是边坡从稳定演化至失稳的临界点;通过对边坡输入4组理想正弦波和3组实测地震波论证了边坡系统演化过程中的鞍点是系统的固有属性;边坡动力失稳过程包含2次分岔，并得到了2次分岔存在分离与重合两种类型，以此作为理论基础说明确定边坡演化过程中鞍点的方法。 (3)提出了边坡加卸载响应度的概念，分析了边坡在地震作用下的变形特征以及用加卸载响应度确定边坡动力稳定性的方法，从而将边坡的变形分析与稳定性评价有机结合。 本文的计算尚未考虑孔隙水的作用，对岩土体的动力本构关系亦未进行研究，所得出的结论是否适用于所有边坡有待验证。另外，本文的计算主要针对理想情况进行，对边坡演化过程中出现2次分岔的原因未进行深入探讨，这些都有待于进一步深入研究，拟在今后加强对岩土体本构关系的研究，开展边坡动力响应的模型试验，发展具有实用价值的边坡非线性稳定分析方法。关键词:边坡地震加卸载响应比非线性混沌鞍点变形稳定性 [1]. 土体力学响应的有限特征比理论研究[D]. 李彰明. 华中科技大学. 2004 [2]. 冲击荷载下典型土体力学响应试验研究及有限特征比理论分析[D]. 谢治堃. 广东工业大学. 2018 [3]. 淤泥土有限特征比本构模型研究[D]. 关炳朋. 广东工业大学. 2007 [4]. 基于有限特征比理论的软土变形特性研究[D]. 罗智斌. 广东工业大学. 2015 [5]. 静动力排水固结法中土的力学性状真叁轴试验研究[D]. 李德地. 广东工业大学. 2012 [6]. 砂结构性有限特征比本构关系研究[D]. 鞠海燕. 广东工业大学. 2005 [7]. 不同剪切应变速率下软黏土力学响应及微观结构分析[D]. 武建胜. 广东工业大学. 2018 [8]. 冲击荷载作用下淤泥土力学响应特性研究[D]. 赖建坤. 广东工业大学. 2016 [9]. 高填石路堤工程特性及其试验研究[D]. 曾广冼. 湖南大学. 2007 [10]. 边坡在地震力作用下的加卸载响应规律与非线性稳定分析[D]. 姜彤. 中国地震局地质研究所. 2004 标签：建筑科学与工程论文; 剪切应变论文; 本构关系论文; 应变速率论文; 冲击试验论文; 淤泥质土论文; 力学论文; 高应变检测论文; 荷载组合论文; 参考文献：