当前课程知识点:高等土力学 > 第0章 绪论 > 0.2 土力学学科的发展历史 > 0.2.2 土力学学科的发展历史2
第四个阶段是20世纪末到21世纪
基本特征是研究对象从抽象的土转为具体的土
土的本构关系研究方面的总体趋势是
更加注重真实的土
包括:原状土、非饱和土、特殊土
等等
从一般的条件转为具体的条件
包括:土的结构性
以及在卸载或减载、循环加载
动荷载、小应变时的性状等
更关注土的结构性研究
经典的土力学理论的对象可以说主要是饱和重塑土
但大多数实际工程涉及到的土并非如此
1996年沈珠江院士预料
土体结构性的数学模型
将是21世纪土力学的核心问题
土工试验的发展趋势是
与土的结构性相关
更加重视野外原位测试
高质量的取样技术
室内试验发展了
非饱和土三轴试验和吸力量测
微小应变的三轴试验
应力路径和应变路径控制试验
高水平的动三轴试验
真三轴试验
模型试验发展了:大尺寸
可模拟振动的土工离心机
建成或拟建高投入的足尺试验
如振动台等
大力发展了岩土工程的信息化
以及分析评价智能化
比如
阪神地震以后
日本国家防灾科学技术研究所
建造了大型三维振动试验台E-Defense
台面面积
20m×15m
质量:1200t
造价:约5亿美元
最大加速度为:水平0.9g
竖直1.5g
最大速度为:水平200cm/s
竖直70cm/s
最大位移为:水平100cm
竖直50cm
为研究桩-土-结构地震相互作用
进行了两个试验
第一个试验是大型圆柱状水平剪切土箱振动台试验
地基厚6.3 m
为干砂土地基
钢制土箱高6.5 m
内径8 m
采用3×3的钢管群桩基础
上部结构配重28 t
土箱和试验体上台重约850 t
2006年2月完成试验
输入阪神地震75%JR Takatori波
结果是:桩折断、上部结构倒塌
第二个试验为大型长方体
刚性土箱振动台试验
采用饱和砂土地基
厚4.5 m
钢制土箱高5 m
内长16 m 宽4 m
2×3钢管群桩基础
上部结构配重12 t
土箱和试验体上台重约750 t
2006年3月完成试验
一次性输入阪神地震80%JR Takatori波
地基液化且大幅度侧向流动
桩折断、上部结构倒塌
天津大学牵头
拟建大型地震工程模拟研究设施
台面尺寸20米×16米
载重1350吨
总投资超过20亿元人民币
建成后将超越日本的E-Defense
成为世界上最大的三维地震模拟振动台
浙江大学牵头
正建造超重力离心模拟与实验装置
2019年11月18日启动建设
建设周期5年
总投资超过20亿元人民币。
包括两台超重力离心机主机
6个超重力实验舱
及其18台机载装置
容量1900g·t的重载超重力离心机
和容量1500g·t的高速超重力离心机
建成后将成为世界上两台容量最大的离心机
再介绍日本的两个关于滑坡的试验
一个是野外试验
另一个是大型室内试验
先看野外人工降雨斜坡崩塌/泥石流试验
1971年11月9日15:00人工降雨开始
11日15:00左右降雨量达500mm
陡坡中泥土突然以20-30m/s的速度流出
斜坡崩塌
泥石流产生
推倒28米外的护栏
泥石流到达55米外的水池中央
31人被埋
15人死亡
在事故地点建了一个以身殉职15人纪念碑
经过深刻反思和系统研究
投入巨资建造了模型试验设备
包括大型的活动降雨试验棚
降雨强度为15-200 毫米/小时
降雨范围达44m×72m
喷头高度16m
喷头数为2176个
扬水泵两台
蓄水池储水量2250立方米
这里给出一次试验的过程和结果
09:07 降雨开始
降雨强度90毫米/小时
10:15 浸透深度50cm
13:30
斜面最下部深100cm处超静孔隙水压力产生
表明已经饱和
15:00 斜面下半部移动开始
15:30
斜面下半部的移动量加速
5分钟移动1mm
接着5分钟移动3mm
再一个5分钟移动5mm
后面1分钟移动10mm
16:03 斜面下半部崩塌
斜面下方14m处的表层破坏
而地表移动自破坏前3小时开始
逐渐扩大
下面讨论数值计算方面的发展
早期的岩土工程数值计算
一般是线弹性静力计算
随着计算机和计算技术的进步
逐步发展到非连续
不确定性
静与动的耦合
固体与流体耦合等方面的计算
比如
在岩土介质的非连续计算方面
从一般的有限元计算
发展到边界面的模型与单元设置
扩展有限元法、离散元法、块体理论
非连续变形分析、流形元法、颗粒流法
接触算法
其中的DDA法
可以模拟出颗粒材料的
应力应变关系和体变关系
还可以从颗粒相互作用层面上
解释颗粒材料的力学特性机理
如应变软化、滞回圈和剪胀性等
在不确定性的分析与数值计算方面的进展有
随机有限元法 人工神经网络
可靠度分析、模糊分析、分形
等等
-0.1 岩土工程的学科特点与发展
-0.2 土力学学科的发展历史
-0.3 岩土工程实践的发展
-0.4 理论与工程的检验
-0.5 岩土工程的可持续发展
-第0章 绪论-作业
-1.0 概述
--1.0 概述
--1.0 概述-作业
-1.1 室内试验
--1.1 室内试验-作业
-1.2 模型试验
--1.2 模型试验
--1.2 模型试验-作业
-1.3 原位测试与现场观测
--1.3 原位测试与现场观测-作业
-1.4 试验的检验与验证
-2.1 概述
--2.1 概述
--2.1 概述-作业
-2.2 应力和应变
--2.2 应力和应变-作业
-2.3 土的应力变形特性
--2.3 土的应力变形特性-作业
-2.4 土的弹性模型
--2.4 土的弹性模型-作业
-2.5 土的弹塑性模型的一般原理
--2.5 土的弹塑性模型的一般原理-作业
-2.6 剑桥模型
--2.6 剑桥模型-习题
-2.7 其它典型弹塑性模型
--2.7 其它典型弹塑性模型-作业
-3.1 概述
--3.1 概述-作业
-3.2 土的抗剪强度的机理
--3.2 土的抗剪强度的机理-作业
-3.3 土的强度与土的物理性质
--3.3 土的强度与土的物理性质-作业
-3.4 影响土的强度的外部因素
--3.4 影响土的强度的外部因素-作业
-3.5 土的排水与不排水强度
--3.5 土的排水与不排水强度-作业
-3.6 土的强度理论
--3.6 土的强度理论-作业
-3.7 黏性土的抗拉强度
--3.7 黏性土的抗拉强度-作业
-4.1 概述
--4.1 概述
--4.1 概述-作业
-4.2 饱和土的渗透性和基本方程
--4.2 饱和土的渗透性和基本方程-作业
-4.3 饱和土二维渗流和流网
--4.3 饱和土二维渗流和流网-作业
-4.4 饱和渗流数值计算方法
--4.4 饱和渗流数值计算方法-作业
-4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力
--4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力-作业
-4.6 非饱和土土水特征曲线
--4.6 非饱和土土水特征曲线-作业
-4.7 非饱和土的渗透性和数值计算
--4.7 非饱和土的渗透性和数值计算-作业
-5.1 概述
--5.1 概述
-5.2 土的压缩与地基的沉降
--5.2 土的压缩与地基的沉降-作业
-5.3 地基沉降的计算方法
--5.3 地基沉降的计算方法-作业
-5.4 单向固结的普遍方程及一般问题
--5.4 单向固结普遍方程及一般问题-作业
-5.5 土的三维固结理论
--5.5 土的三维固结理论-作业
-5.6 关于土体固结的其他问题简介
--5.6 关于土体固结的其他问题简介-作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 边坡稳定分析方法
-6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法
-6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论
-6.5 塑性力学上下限定理简介
-6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析
-6 边坡稳定分析-作业