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Newton—PCG复合算法在饱和砂土边坡液化数值模拟中的应用
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU441[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中山大学工学院,广东广州510275, [2]西北大学土木与环境工程系,伊利诺伊埃文斯顿60208,美国, [3]中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075
  • 相关基金:基金项目:美国国家科学基金项目(CMMI-0726908);国家自然科学基金项目(40672194);铁道部科技司重点课题(2006G007-C)
中文摘要:

引入Newton-PCG算法,编制了算法程序,建立了流-固耦合砂土模型,实现了饱和砂土边坡液化问题的有限元数值模拟。采用一次牛顿步,和多步预条件共轭梯度子迭代的Newton—PCG复合算法,编制了算法的FORTRAN语言程序。基于临界状态塑性模型框架,给出了饱和状态下砂土固-液耦合模型的本构关系,再现了某饱和砂土边坡液化的力学状态,探讨了水压力分布与流动特性。结果表明:Newton—PCG算法能更有效地进行大规模非线性求解;建立的模型能较好地反映砂土-流体耦合状态下的力学行为;多孔介质中由于流体的流动,孔隙水压力对砂土液化的力学行为影响较大,在局部剪切带即将形成的区域,水压力值明显增大,而且方向指向剪切带的外法线方向;根据液化发生准则,画出了边坡发生液化的滑动面,对于预测边坡的发生具有重要的现实意义。

英文摘要:

A recently proposed model coupled with the solid-fluid of the saturated sand is utilized by introducing the Newton-PCG algorithm. A Newton-PCG composite algorithm is established, with a Newtonian step and p steps of preconditioned conjugate gradient, which is coded by FORTRAN program. Based on the critical state plasticity model, a model coupled with the solid-fluid of the saturated sand is derived by considering the function of the fluid flow. FEM numerical simulation of a saturated sand slope is performed to study the onset and development of the liquefaction, and the mechanism of the pore pressure and the liquefaction are discussed at last. The results show that the Newton-PCG algorithm can solve the multidimensional nonlinear problems efficiently. The proposed constitutive model works well, and can reflect the mechanical behaviors of the coupling of the sand-fluid. It is also found that the pore pressure will affect the development of the shear band greatly. What is more, the pore pressure increases around the shear band region obviously with the direction toward the outer side of the normal of the shear band. The slip surface of the slope liquefaction is obtained according to the criteria for the onset of liquefaction, which will be important to predict the onset of the liquefaction.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826