凍土水：熱-力三場(chǎng)耦合機(jī)理及本構(gòu)關(guān)系

目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究對(duì)象和目的 1
1.2 凍土基本力學(xué)性質(zhì)及特點(diǎn) 3
1.3 凍土的熱質(zhì)與水分遷移及其凍脹理論 5
1.4 凍土的水-熱-力耦合作用概述 7
第2章 凍土力學(xué)模型及本構(gòu)問題 9
2.1 引言 9
2.2 凍土的彈性本構(gòu)關(guān)系 9
2.2.1 基于細(xì)觀力學(xué)的凍土彈性本構(gòu)關(guān)系 10
2.2.2 凍土的損傷本構(gòu)關(guān)系 11
2.3 飽和凍土的本構(gòu)關(guān)系框架 16
2.4 小結(jié) 17
第3章 基于內(nèi)時(shí)理論的凍土本構(gòu)模型 18
3.1 引言 18
3.2 凍土非彈性特征的內(nèi)時(shí)本構(gòu)模型 20
3.2.1 內(nèi)時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變方程 20
3.2.2 考慮溫度和應(yīng)變率影響的內(nèi)時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變模型 21
3.3 理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較 23
3.3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 23
3.3.2 內(nèi)時(shí)常數(shù)的確定 23
3.3.3 結(jié)果及討論 25
3.4 路基凍結(jié)的數(shù)值分析 25
3.4.1 定解條件 26
3.4.2 計(jì)算結(jié)果與分析 29
3.5 小結(jié) 30
第4章 凍土屈服面與屈服準(zhǔn)則的研究 31
4.1 引言 31
4.2 理想塑性凍土屈服面的一些特性 32
4.2.1 凍土屈服面的特性 32
4.2.2 凍土的體積屈服面 33
4.3 凍土屈服函數(shù) 34
4.3.1 建議的凍土屈服函數(shù) 34
4.3.2 屈服面的旋轉(zhuǎn) 36
4.3.3 與Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的對(duì)比 36
4.3.4 與試驗(yàn)的對(duì)比 37
4.4 小結(jié) 39
第5章 土的凍脹融沉機(jī)理分析 40
5.1 引言 40
5.2 凍脹融沉的機(jī)理及影響因素分析 40
5.2.1 土體影響凍融的基本性質(zhì) 40
5.2.2 凍脹融沉的影響因素分析 43
5.2.3 土體的凍融分析 46
5.3 小結(jié) 53
第6章 土體凍融過程中的溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)研究 55
6.1 多年凍土地區(qū)非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)研究 55
6.1.1 伴有相變的土體非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的控制方程 56
6.1.2 相變溫度場(chǎng)的有限元法分析 57
6.2 多年凍土地區(qū)水分遷移研究 58
6.2.1 土體凍脹和水分遷移 58
6.2.2 水分遷移機(jī)理的研究 59
6.2.3 以含水量 為因變量的凍土水分遷移有限元控制方程 62
6.3 凍土的應(yīng)力及變形問題研究 63
6.3.1 凍土的變形特征 63
6.3.2 凍土強(qiáng)度 64
6.4 土體凍融過程中水-熱-力三場(chǎng)耦合研究 67
6.4.1 凍土溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)的耦合關(guān)系及水-熱耦合模型 67
6.4.2 凍土應(yīng)力和土凍結(jié)過程中的水-熱-力耦合關(guān)系 69
6.5 小結(jié) 70
第7章 凍土水-熱-力三場(chǎng)耦合數(shù)值模擬 71
7.1 FEPG簡(jiǎn)介 71
7.1.1 功能特點(diǎn) 71
7.1.2 適用領(lǐng)域 71
7.1.3 前、后處理系統(tǒng) 72
7.2 數(shù)值模擬原理 72
7.2.1 偏微分方程弱解的積分形式——虛位移原理 73
7.2.2 分部積分公式 74
7.3 數(shù)值模擬算例 75
7.3.1 渠道溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬算例 75
7.3.2 渠道凍結(jié)三場(chǎng)耦合數(shù)值模擬算例 81
7.3.3 路基凍結(jié)三場(chǎng)耦合數(shù)值模擬算例 90
7.4 結(jié)論 109
參考文獻(xiàn) 111