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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 土的压缩特性2

1.3 土的剪切特性4

1.4 土的小应变刚度特性8

第2章 小应变刚度特性试验及其规律10

2.1 常规试验方法及原理10

2.1.1 现场测试法11

2.1.2 实验室测试法12

2.1.3 不同方法的比较与讨论16

2.2 土体小应变刚度特性规律18

2.2.1 非常小应变条件下的剪切模量18

2.2.2 刚度随应变的衰减规律20

2.3 小应变刚度特性的影响因素21

2.3.1 试样扰动21

2.3.2 各向异性22

2.3.3 当前状态及应力历史22

2.3.4 应力路径23

2.3.5 应变速度和循环加载24

2.3.6 土体老化25

2.3.7 土体饱和度25

2.3.8 砂土颗粒级配、颗粒大小和颗粒形状27

第3章 小应变刚度特性数值试验及微观机理29

3.1 基于离散元方法的数值试验29

3.1.1 离散元方法简述29

3.1.2 数值试验方案30

3.2 数值试验的实现及结果分析31

3.2.1 颗粒规则排列试样的刚度模拟31

3.2.2 颗粒随机排列试样的刚度模拟36

3.2.3 小应变刚度各向异性39

3.2.4 小应变刚度随应变的退化45

第4章 小应变刚度特性模拟方法及本构开发47

4.1 小应变刚度特性本构模拟方法47

4.1.1 非常小应变范围剪切模量方程47

4.1.2 非线弹性类本构模型47

4.1.3 弹塑性类本构模型49

4.1.4 块串模型50

4.1.5 小应变模型优缺点50

4.2 小应变刚度特性本构开发51

4.2.1 非线弹性小应变本构方程的选择及修正51

4.2.2 小应变剪切模量修正公式的扩展54

4.2.3 应用一：天然黏土小应变弹塑性模型55

4.2.4 应用二：砂土小应变弹塑性模型59

第5章 有限元二次开发61

5.1 有限元二次开发概述61

5.1.1 数值计算及有限元概述61

5.1.2 高斯点应力积分方法64

5.1.3 耦合固结分析概述65

5.2 基于ABAQUS的有限元二次开发66

5.2.1 ABAQUS基本介绍66

5.2.2 编写UMAT子程序67

5.2.3 UMAT子程序的使用68

5.3 各向异性黏土弹塑性模型导入70

5.3.1 初始化部分的程序编写70

5.3.2 弹塑性模型的切面数值算法及程序编写73

5.3.3 考虑小应变刚度特性的各向异性弹性程序编写81

5.4 常规室内试验验证86

5.4.1 各向同性压缩86

5.4.2 一维压缩试验87

5.4.3 三轴试验88

第6章 工程应用91

6.1 小应变本构模型的工程应用91

6.1.1 TNEC基坑91

6.1.2 结果分析96

6.2 黏土地层隧道开挖模拟97

6.2.1 数值计算模型98

6.2.2 小应变对隧道开挖引起的地层沉降影响99

参考文献101