凍土水：熱-力三場耦合機理及本構關系

目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究對象和目的 1
1.2 凍土基本力學性質及特點 3
1.3 凍土的熱質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 凍土力學模型及本構問題 9
2.1 引言 9
2.2 凍土的彈性本構關系 9
2.2.1 基于細觀力學的凍土彈性本構關系 10
2.2.2 凍土的損傷本構關系 11
2.3 飽和凍土的本構關系框架 16
2.4 小結 17
第3章 基于內時理論的凍土本構模型 18
3.1 引言 18
3.2 凍土非彈性特征的內時本構模型 20
3.2.1 內時應力-應變方程 20
3.2.2 考慮溫度和應變率影響的內時應力-應變模型 21
3.3 理論和試驗數(shù)據(jù)比較 23
3.3.1 試驗數(shù)據(jù) 23
3.3.2 內時常數(shù)的確定 23
3.3.3 結果及討論 25
3.4 路基凍結的數(shù)值分析 25
3.4.1 定解條件 26
3.4.2 計算結果與分析 29
3.5 小結 30
第4章 凍土屈服面與屈服準則的研究 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 36
4.3.3 與Mohr-Coulomb準則的對比 36
4.3.4 與試驗的對比 37
4.4 小結 39
第5章 土的凍脹融沉機理分析 40
5.1 引言 40
5.2 凍脹融沉的機理及影響因素分析 40
5.2.1 土體影響凍融的基本性質 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 53
第6章 土體凍融過程中的溫度場、水分場、應力場研究 55
6.1 多年凍土地區(qū)非穩(wěn)態(tài)溫度場研究 55
6.1.1 伴有相變的土體非穩(wěn)態(tài)溫度場的控制方程 56
6.1.2 相變溫度場的有限元法分析 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 凍土強度 64
6.4 土體凍融過程中水-熱-力三場耦合研究 67
6.4.1 凍土溫度場、水分場的耦合關系及水-熱耦合模型 67
6.4.2 凍土應力和土凍結過程中的水-熱-力耦合關系 69
6.5 小結 70
第7章 凍土水-熱-力三場耦合數(shù)值模擬 71
7.1 FEPG簡介 71
7.1.1 功能特點 71
7.1.2 適用領域 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 渠道溫度場的數(shù)值模擬算例 75
7.3.2 渠道凍結三場耦合數(shù)值模擬算例 81
7.3.3 路基凍結三場耦合數(shù)值模擬算例 90
7.4 結論 109
參考文獻 111