項(xiàng)目名稱：    土的與時間有關(guān)的工程性質(zhì)試驗(yàn)研究和新的彈粘塑性模型及應(yīng)用

推薦單位：    專家推薦

項(xiàng)目簡介：    科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域: 屬土木建筑科學(xué)技術(shù)。

主要研究內(nèi)容和主要貢獻(xiàn):

對于一個基于連續(xù)體介質(zhì)力學(xué)的土工結(jié)構(gòu)物分析，一個能真正描述土的時間有關(guān)的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)模型是非常必要的�；�于前人的工作，殷建華自1989年至2006年在以下九個方面進(jìn)行了獨(dú)創(chuàng)性的研究工作和做出貢獻(xiàn)：

(1) 完成了一系列試驗(yàn)，測到典型粘性土在一維固結(jié)和三軸應(yīng)力狀態(tài)的基本特性和與時間有關(guān)的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系特性；(2) 建立了土的基本參數(shù)和一些工程性質(zhì)參數(shù)之間相關(guān)關(guān)系；(3) 研究了與時間有關(guān)的應(yīng)力－應(yīng)變－強(qiáng)度關(guān)系特性；(4) 建立和驗(yàn)證了新的一維粘塑性(1D非線性流變)模型；(5) 將新的一維彈粘塑性模型應(yīng)用于完全耦合的固結(jié)分析中，提出了計(jì)算土的蠕變沉降的新方法，解釋了傳統(tǒng)固結(jié)理論無法解釋的常荷載下孔隙水壓力增長的現(xiàn)象；(6) 提出并驗(yàn)證了新的土的非線性蠕變的函數(shù)；(7) 建立并驗(yàn)證了新的三維彈粘塑性(3D非線性流變)模型；(8) 將三維粘彈塑性模型應(yīng)用于土的完全耦合的固結(jié)分析中，對常荷載下孔隙水壓力增加的現(xiàn)象提出新的解釋；(9) 開發(fā)了先進(jìn)的土工實(shí)驗(yàn)儀器（得兩專利）測量土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系。

科學(xué)價值:

試驗(yàn)方面 - 獲得了大量系統(tǒng)的關(guān)于土的基本特性和時間有關(guān)的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的數(shù)據(jù)，如蠕變，應(yīng)力松弛，時間（率）效應(yīng)，非線性等；提出了相關(guān)關(guān)系，非線性蠕變的函數(shù)等；開發(fā)了先進(jìn)的土工實(shí)驗(yàn)儀器。

理論方面 - 殷建華歸納和闡述了一個重要的土的蠕變特性，即土單元的蠕變率僅與應(yīng)力－應(yīng)變狀態(tài)有關(guān)，而與加載路徑（或加載歷史）無關(guān)。由此，推導(dǎo)出和建立了新的一維和三維彈粘塑性（非線性流變）本構(gòu)模型，是對線性一維Maxwell的流變模型重大發(fā)展。殷建華模型已被試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

應(yīng)用方面 - 將上面的一維和三維彈粘塑性模型應(yīng)用于土骨架與水完全耦合的固結(jié)分析，

同行引用評價情況:

請見 "三、項(xiàng)目詳細(xì)內(nèi)容"中的"引用情況"，殷的工作已被國內(nèi)外同行引用，在土木工程領(lǐng)域不多見。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：  試驗(yàn)方面：

獲得了大量系統(tǒng)的關(guān)于土的基本特性和時間有關(guān)的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的數(shù)據(jù)和作了深入分析，發(fā)現(xiàn)土蠕變，應(yīng)力松弛，時間（率）效應(yīng)，以及非線性和塑性等的變化規(guī)律和量化參數(shù)等。提出和得到了土的合成指標(biāo)、物理力學(xué)指標(biāo)與土性參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，可用于快速估算土的工程性質(zhì)參數(shù)。提出并驗(yàn)證了新的描述土非線性蠕變的函數(shù)。開發(fā)了先進(jìn)的土工實(shí)驗(yàn)儀器（獲得兩個專利）用于測量飽和土和非飽和土的時間有關(guān)（或無關(guān)）的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系行為與參數(shù)。

理論方面：

殷建華發(fā)現(xiàn)、歸納和闡述了一個重要的土蠕變特性，即土單元的蠕變率僅與應(yīng)力－應(yīng)變狀態(tài)有關(guān)，而與加載路徑（或加載歷史）無關(guān)�；�于此和科學(xué)原理，殷推導(dǎo)出和建立了新的一維和三維彈粘塑性（即非線性維流變）模型，這是對線性一維Maxwell流變模型重大發(fā)展。殷的一維和三維彈粘塑性模型描述了土在任意荷載條件下與時間有關(guān)的非線性應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系。這些模型得到試驗(yàn)的驗(yàn)證。

應(yīng)用方面：

將上面的一維和三維彈粘塑性模型應(yīng)用于土骨架與水完全耦合的固結(jié)分析，使許多土的非線流初-變值問題得到解決。有兩主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：(i) 將一維（或三維）彈粘塑性模型用于完全耦合的固結(jié)分析，計(jì)算得到的蠕變土的沉降是一個嚴(yán)密解和正確的方法； (ii) 這種方法得到的孔隙水壓力的解是嚴(yán)密的。殷的模型與固結(jié)分析很好的模擬了在常荷載下粘土中孔隙水壓力增加的現(xiàn)象，這現(xiàn)象是以前其他理論無法解釋和模擬的，而第一次由殷模擬到和得到機(jī)理上的解釋。

主要完成人：  1.   殷建華

所有本申請中的原創(chuàng)思想都出自申請人殷建華。申請中的主要工作都由申請人完成。早期研究得到他博導(dǎo)Professor James Graham的指導(dǎo)。小部分試驗(yàn)和數(shù)值模擬工作得到申請人學(xué)生的幫助。

10篇代表性論文：  1.   Viscous-elastic-plastic modelling of one-dimensional time dependent behaviour of clays./ Canadian Geotechnical Journal

2.   Modelling unanticipated porewater pressures in soft clays. / Canadian Geotechnical Journal

3.   Equivalent times and elastic visco-plastic modelling of time-dependent stress-strain behaviour of clays. / Canadian Geotechnical Journal

4.   Elastic visco-plastic modelling of one-dimensional consolidation. / Geotechnique

5.   Elastic visco-plastic modelling of the time-dependent stress-strain behavior of soils. / Canadian Geotechnical Journal

6.   Non-linear creep of soils in oedometer tests. / Geotechnique

7.   Elastic visco-plastic consolidation modelling and interpretation of porewater pressure responses in clay underneath Tarsiut island. / Canadian Geotechnical Journal

8.   Properties and behaviour of Hong Kong marine deposits with different clay contents. / Canadian Geotechnical Journal

9.   A new elastic viscoplastic model for time-dependent behaviour of normally and overconsolidated clays - theory and verification. / Canadian Geotechnical Journal

10.  A double cell triaxial system for continuous measurement of volume changes of an unsaturated or saturated soil specimen in triaxial testing. / Geotechnical Testing Journal (ASTM)