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1、學校代碼：密級：公開碩士學位論文非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn)作者姓名康凱學科專業(yè)巖土工程指導教師趙成剛教授劉艷副敎授培養(yǎng)院系土木建筑工程學院零一五年六月如交遂義碩士學位論文非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn)國家自然科學基金資助項目（作者：康凱導師：趙成剛教授劉艷副教授北京交通大學年月學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解北京交通大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，提供閱覽服務，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。學?？梢詾榇嬖陴^際合作關系的兄弟
2、高校用戶提供文獻傳遞服務和交換服務。保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學位論文作者簽名：導師簽名：簽字曰期：年月曰簽字曰期：織年彡月曰學：校代碼：密級：公汗北京交通大學碩士學位論文非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn)閨家自然科學基金資助項口作者姓名：康凱學號：導師姓名：趙成剛職稱：教授劉艷畐教授學位類別：工學學位級別：碩士學科專業(yè)巖土工程研宄方向：巖土本構(gòu)北京交通大學年月致謝時光荏苒，歲月如梭。轉(zhuǎn)眼間，三年的研究生求學生活即將結(jié)束，站在畢業(yè)的路口回首，往日里的迷茫、執(zhí)著、挫敗或收獲，都是我人生中最寶貴的財富。當奮斗與辛勞成為點滴記憶，當甜美與歡笑塵埃落定，值此成文之際，我想對給我鼓勵與幫助的老
3、師、同學、親人們真誠地說一聲：謝謝！首先，衷心感謝我的恩師趙成剛教授。三年前，是趙老師把我納入這個優(yōu)秀、溫馨的師門大家庭，在學業(yè)、人生的道路上給我影響與指引。趙老師在學術上孜孜不倦、不斷追求；在教學上嘔心瀝血、為人師表：在處事上率先垂范、淡泊名利。趙老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、誨人不倦的師德、寬以待人的風范都令我受益匪淺、佩服至深！值此論文完稿與畢業(yè)之際，向恩師致以深深的敬意。非常感謝劉艷副教授，作為我的師姐，她在論文內(nèi)容上給予了我詳盡的指導與幫助。在我迷失于復雜的理論推導時，她常以扎實的功底、開闊的思路引導我揭示問題的本質(zhì)、找到合適的解決方法。衷心感謝蔡國慶副教授，作為我的師兄，他常在我對論文一籌莫
4、展時，與我就某些問題展開深入的討論與剖析，使我能夠明確概念，掌握正確的處理途徑。衷心感謝陳曦副教授在數(shù)值計算方面給我的悉心指導，他耐心地答疑解惑并給我提供了諸多寶貴的參考資料，在此向陳老師表示我深深的謝意。在實驗室工作及撰寫論文期間，師兄李艦、黃啟迪對我論文中的問題給予了熱情的幫助，在此向他們表達我的感激之情。感謝溫暖的師門大家庭，這是一個學術氛圍濃厚的集體，同時又充滿了濃濃的溫情。傅方、沙曼、趙春雷、劉真真、孔小昂、徐筱、張奎、郭艷鑫、車睿杰、劉超、胡慶龍、楊貝貝、夏培林、許自立，感謝研宄生期間的生活和學習中有你們的陪伴和幫助！感謝級巖土工程專業(yè)的全體同學們，同窗之情，沒齒難忘。特別感謝我的
5、家人，他們的理解和支持使我能夠在學校專心完成我的學業(yè)。特別感謝評閱論文和出席答辯的各位專家、學者，感謝您在百忙之中給予悉心評閱與指導。最后，感謝我的母校北京交通大學，感謝每一位老師，感謝她近七年來的培養(yǎng)和教育。中文摘要中文摘要自然界廣泛存在的土體，大多處于非飽和態(tài)。巖土工程師要面臨大量的非飽和土的工程問題，通常認為利用飽和土力學的理論分析和處理非飽和土的問題是偏于安全的，但這些處理問題的方法，仍處于半理論、半經(jīng)驗的發(fā)展階段。如何采用更加客觀科學的方法，對非飽和土的特性進行研究并加強與工程問題的銜接，是當前非飽和土力學發(fā)展中需要努力的方向之一。本文結(jié)合劉艷提出的固液氣三相耦合的非飽和土本構(gòu)模型框
6、架，對非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn)方法進行了研究，探討了模型應用于實際的可能性，具體內(nèi)容如下：結(jié)合實際情況，將固液氣三相耦合的非飽和土本構(gòu)模型中液相對固相的影響參數(shù)及液相的更新參數(shù)進行簡化，并推導了適用于數(shù)值計算的非飽和土水力耦合模型。選用半隱式本構(gòu)積分算法，推導得到了水力耦合的非飽和土的一致切線模量，運用語言開發(fā)本構(gòu)模型計算的子程序，使其能向外輸出切線剛度矩陣并用于有限元計算。利用本構(gòu)子程序?qū)河性囼炦M行模擬計算，將模型計算結(jié)果與已有試驗結(jié)果進行對比，主要包括土體在等向固結(jié)、干濕循環(huán)以及三軸剪切等不同路徑下的行為特性。基于固液耦合思想，引入非線性的土水特征曲線模型，對土水特征曲線進氣值與
7、體變的關系提出假設并應用于模型，詳細推導并編程完成新的土水特征曲線模塊下的數(shù)值計算更新，將模型計算結(jié)果與已有干濕循環(huán)試驗結(jié)果對比，考察了新的土水特征曲線模型的適用性。運用子程序二次開發(fā)功能，將本構(gòu)模型擴展到大型有限元分析軟件中，對單個與多個單元的彈塑性問題進行分析。驗證了本構(gòu)模型從一點應力應變關系到多單元實體響應的擴展效果。關鍵詞：非飽和土；本構(gòu)模型；半隱式積分算法；數(shù)值模擬；二次開發(fā)ABSTRA
