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文档简介

坡积土的数值建模及在 边坡工程中的应用 答辩人：肖勇杰 导 师：吴能森 教授 专 业：森林工程 主要内容 研究意义及存在问题 研究内容及研究目标 拟解决的关键问题 研究工作的预期结果或成果 技术路线 学业完成情况 研究意义 传统的建模方法是通过试验数据进行分析，并根据力学假设归纳出土的应力、应变关系的数学表达式。在传统的建模方法中，对模型参数的试验确定是采用特定应力路径的试验获得的，因此不能考虑本构关系与应力路径的关系。因此，研究能够反映应力路径的数值模型具有重大的理论价值。 目前特殊性土的模型理论还不完善，尤其是坡积土的模型理论研究甚少。对坡积土在常规路径下的数值模型研究，不仅丰富了坡积土的研究内容，而且也使得了坡积土研究向着更加理性化的方向发展。因此，对坡积土的数值模型研究不仅具有理论价值，且具有实际的工程意义。 存在问题 （ 1）目前，大多数现有的岩土弹塑性本构模型都是基于塑性势理论，寻找塑性势的解析表达式是唯一的建模途径。然而，这些模型还不能全面地、准确地反映土的特性，如压硬性、剪胀性。 （ 2）对于本构模型的建立，传统的建模方法是通过试验数据进行分析，并根据力学假设归纳出土的应力、应变关系的数学表达式。在传统的建模方法中，对模型参数的试验确定是采用特定应力路径的试验获得的，因此不能考虑本构关系与应力路径的关系。 （ 3）坡积土具有结构疏松、较高的压缩性、湿化变形等特性，对其本构模型及工程应用的研究欠缺。 研究内容 （ 1）对岩土本构关系和数值建模理论的研究，比较各种模型的优缺点。 （ 2）坡积土的试验研究，通过试验获得网络训练样本。 （ 3）建立坡积土的数值模型，并把建立好的模型嵌入到有限元程序中。 （ 4）坡积土的应力应变关系的可视化，获取不同含水量情况下坡积土的应力应变关系曲面。 （ 5）将建立好的坡积土数值模型应用于边坡稳定分析，进行工程验证。 研究目标 (1) 建立一个能够反映不同应力路径的坡积土数值模型。 (2) 所建立的坡积土数值模型在边坡稳定分析中应用。 拟解决的关键问题 (1) 神经网络的选择和网络的设计。 (2) 数值模型基本框架的推导。 (3) 有限元程序的选用或编程。 研究工作的预期结果或成果 本研究基于土力学、弹塑性力学、人工智能学、工程数学等原理和方法，采用试验测定与理论分析相结合的技术路线，建立坡积土的本构模型。研究成果以学位论文和公开发表的研究论文形式提供，预计发表研究论文 1篇。 课题选择 国内外资料收集、调研 确定研究内容，制定研究方法 模型基本框架研究 坡积土实验 模型的验证 建立数值模型 撰写论文 模型的工程实例应用 绘制应力应变曲线、曲面 技术路线 学业完成情况 学位课程学分 18 非学位
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