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第60届太沙基讲座: 土的本构模型 | 麻省理工学院 Andrew J. Whittle

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1. 引言
2024年2月25日~2月28日,Geo-Congress 2024如期在加拿大温哥华举行,本次会议最重要的讲座---太沙基讲座太沙基讲座(Terzaghi Lecture, 1963-2024)】由MIT的Andrew J. Whittle教授呈现,他的讲座题目是《Soil Models in Prediction, Design and Geotechnical Problem Solving (预测、设计和解决岩土工程问题中的土模型)》,全程演讲大约1小时10分钟,《计算岩土力学》公 众 号已经录制了这个讲座,同时也录制了另外3个讲座,包括Seed讲座、Peck讲座和Prakash讲座。 


2. Andrew Whittle简介
Andrew J. Whittle 是麻省理工学院(MIT)土木与环境工程系教授,他的主要研究方向是开发土的本构模型及其在地基和地下建筑项目性能预测中的应用,2010年入选美国国家工程院(发展土模型和数值分析,以推进支撑挖掘和海上结构的设计 | For development of soil models and numerical analyses that advance the design of braced excavations and offshore structures.)

3. MIT-S1土本构模型

Andrew J. Whittle对岩土工程的重大贡献之一是发展了所谓的"MIT-S1"土本构模型,这是本次太沙基讲座的其中一个重点。MIT-S1土本构模型是一个在文献中很少提及的土本构模型,MIT-S1是MIT在上世纪90年代开发的一个模型。MIT-S1模型与NorSand模型【FLAC3D的NorSand模型】一样,其主要用途是进行静态液化分析。

MIT-S1似乎是在Ramberg-Osgood模型的基础上改进的。大多数与岩土相关的工业软件都内置了Ramberg-Osgood模型,例如Adina, OpenSees, FLAC3D, GTS NX, Diana, Abaqus。

MIT-S1模型是一种广义有效应力土模型,用于对砂土行为进行本构模拟。该模型可对静态液化的敏感性进行定量预测,考虑了砂土初始状态对潜在排水不稳定性的影响,预测各种土与速率无关的各向异性行为,它对捕捉中间土行为特别有效。

MIT-S1的主要特性如下: 

(1) 强调了砂土初始状态对潜在排水不稳定性的影响。

(2) 预测与速率无关的土行为。

(3) 预测各向异性行为,即与方向有关的土行为。

(4) 可用于多种土。

该模型已成功用于各种模拟,并显示出极佳的简易性,它在各种应力水平和空隙率下使用相同的参数,并采用了临界状态土力学概念。不过,值得注意的是,该模型并不能预测循环载荷作用下的渐进破坏(应力-应变特性的变化主要归因于超孔隙压力的增加)。


使用 MIT-S1 模型为砂土选择材料参数时,需要满足几个关键要求,以确保本构型具有可靠的预测能力些要求包括:

(1) 了解空隙率、固结历史和材料各向异性的影响。

(2) 认识到只有采用适当的模拟策略,才能捕捉到排水条件变化引起的潜在不稳定性。

(3) 认识到某些简化假设会对潜在的不稳定性产生不切实际的限制

参数值是通过使用其它软件模拟与实验室的排水直剪(UDSS)试验据进行比较而得出的。校准优先考虑与一维压缩相关的 MIT-S1 模型参数,以及在剪切从收缩行为到扩张行为的过渡。


4. 参考

下面的这些参考文献仅来自GeotechSet数据集,没有参考任何外部文献

[1] (1992) Assessment of an effective stress analysis for predicting the performance of driven piles in clays.【检查和评价土的有效应力(Evaluate the effective stress of soil)】
[2] (1993) Evaluation of a constitutive model for overconsolidated clays.【静止土压力系数Ka的扩展计算方法】
[3] (1993) Analysis of a deep excavation in Boston.【[最新文献]实用方法预测地面移动---纽约曼哈顿开挖案例研究[12/19/2020]】

[4] (1993) The effects of installation disturbance on interpretation of in-situ tests in clay.【Hoek-Brown模型扰动因子(Disturbance Factor D)的衰变研究】

[5] (1994) Model Prediction of Anisotropic Behavior of Boston Blue Clay.【各向异性岩体的数值模型(Anisotropic Rock Mass Model)】

[6] (1994) Stress-deformation behavior of an embankment on Boston blue clay.【[文献]利用软土蠕变模型预测路堤沉降(Soft Soil Creep model)[10/22/2020]】

[7] (1994) Formulation of MIT‐E3 Constitutive Model for Overconsolidated Clays.

[8] (1995) Compression model for cohesionless soils. 【无粘结性土地基的沉降计算方法(Immediate Settlement in Cohesionless Soil)】

[9]  (1998) Undrained limit analysis for combined loading of strip footings on clay.【[最新文献]循环单轴和三轴剪切的液化阻力: 一个比较研究 [11/8/2020]】

[10] (1998) Time effects in the compression of sands. 【隧道纵向变形曲线 LDP (Longitudinal Deformation Profile)】

[11] (1999) Formulation of a unified constitutive model for clays and sands.【岩石脆性破坏和断裂扩展的DFN-FDEM分析】

[12] (1999) Role of finite element methods in geotechnical engineering.【使用自定义的岩土数据(GeotechSet)增强ChatGPT的回答能力】

[13] (2000) Base Stability of Deep Excavation in Anisotropic Soft Clay.【各向异性线性强度模型(Anisotropic Linear Strength Model)】

[14] (2000) Role of undrained strength anisotropy in stability analyses.【UJRM数据集---Ubiquitous Joint Rock Mass Modelling】

[15] (2000) Model for dynamic shear modulus and damping for granular soils.【zone mechanical命令】

[16] (2001) Prediction and interpretation of pore pressure dissipation for a tapered piezoprobe.【设置初始孔隙压力(Pore Pressure)】

[17]  (2002) Evaluation of a constitutive model for clays and sands: Part I - Sand behaviour.【第62届朗金讲座 | Lidija Zdravkovic教授---岩土工程中的数值方法】

[18] (2003) Calculations of bearing capacity factor Nγ using numerical limit analyses.【纪念 | 现代岩土工程领域的教育家和多产作家---Dr. Braja Das(1941-2023)】

[19] (2003) Undrained stability of braced excavations in clay.【使用非排干脆性指数粗略估算静态液化(undrained brittleness index)】

[20] (2007) Nicoll Highway collapse: Evaluation of geotechnical factors affecting design of excavation support system.第五届土力学和岩土工程新进展国际会议(岩土工程课程outline)

[21]  (2011) Bearing Capacity of Spatially Random Cohesive Soil Using Numerical Limit Analyses.【隧道开挖稳定性概率分析(Probabilistic analysis of tunnel stability)】

[22] (2013) Evaluation and Prediction of 17th Street Canal I-Wall Stability Using Numerical Limit Analyses.【尾矿坝破坏原因的不同解释】

[23] (2013) Model prediction of static liquefaction: influence of the initial state on potential instabilities.【使用非排干脆性指数粗略估算静态液化(undrained brittleness index)】

[24] (2016) Effect of spatial variability on the slope stability using random field numerical limit analyses. 【新的监管环境下矿产资源及其不确定性的地质统计学评价】

[25] (2018) A novel elasto-viscoplastic formulation for compression behaviour of clays.【压缩指数Cc的经验估算---与初始孔隙比e0的回归关系】

[26] (2021) MIT-S1 Constitutive Model Calibration for a Portland area Soil. 

[27] (2022) Stability Analysis of Upstream Tailings Dam Using Numerical Limit Analyses.【尾矿坝破坏原因的不同解释】

[28] (2023) Numerical modeling of static liquefaction in tailing dams - comparison between HSS, Norsand, and MIT-S1 constitutive models. 

[29] Selection of Material Parameters for Sands using the MIT-S1 Model.

Feijiao Dam [26]


来源:计算岩土力学
ACTMechanicalSystemAbaqusDeform断裂建筑岩土材料试验
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首次发布时间:2024-03-03
最近编辑:8月前
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