1 隧道开挖问题

工程结构总是按照一定的操作顺序施工的,控制条件不一定是施工结束时,而往往在施工过程中。岩土工程分析要动态地模拟施工过程中结构形体的变化、材料的演变、约束与外载条件的改变等。这是与材料非线性、几何非线性或边界非线性而不同的一种非线性,只能用计算过程的模拟才能体现出来,也就是说岩土工程分析应当是一种动态的过程分析,只有进行过程分析,其结果才是合理的。

2 非饱和膨胀土的开挖问题

地球表面很大一部分处于干旱或半干旱地带,因此,工程中遇到的土大多数处于非饱和状态,湿陷性黄土、膨胀土、热带残积土和人工填土等都是典型的非饱和土。非饱和土是固-液-汽三相复合介质,其工程性质十分复杂,是20世纪90年代以来国际学术界关注的热点之一。在一系列的工程问题中,涉及到有效应力、变形、水运动、堤坝渗流变形、油气开采、煤层内瓦斯渗流、地基的蒸发固结和降雨入渗的滑坡等问题,这些问题一般都必须考虑水、气两相流体流动和固相变形之间的相互作用。因而,研究非饱和土的流-固耦合问题具有重大理论和实际意义。

3 施工过程对环境的影响

国贸地铁车站工程具有开挖跨度大、临时支护和工法转换频繁、时空效应显著、地质条件复杂、边界环境条件限制严格、施工难度和风险极大等特点。国贸站建设中的工程问题具有材料非线性、几何非线性、边界非线性、时空效应等特点。因此,给问题的求解带来了极大的困难,而这些问题的解决在理论上属于学科前沿,反映学科交叉,因此,针对国贸站展开相应的研究,具有重要的现实意义和学术价值。鉴于Abaqus软件对地下工程问题的良好适应性,因此,在研究过程中主要应用Abaqus软件来进行相关的研究工作。

4 边坡稳定的剪切带计算

应变局部化现象在岩土工程中大量存在,最为典型的就是土体失稳时形成的剪切带。剪切带形成的研究对于评价土工结构物的安全性和稳定性等问题具有重要意义。剪切带现象的本质是材料的不稳定性,材料不稳定研究中的一个十分重要的问题是多尺度和标度律的问题。在材料发生不稳定性时,不同的物理过程,不同的微-细观结构,在某个时间尺度内,将以其特有的动力学行为,在某个特征尺度上表现自己,它对计算力学构成了严重的挑战。

5 降雨入渗条件下非饱和土边坡分析

降雨入渗是一种典型的非饱和流固耦合现象,需要研究雨水入渗的瞬态渗流场、土坡变形以及各种边界条件的影响。分析非饱和流固耦合过程要考虑多因素控制方程,并求出各种边值问题的解。探讨渗流-变形耦合场来研究降雨入渗滑坡,是目前环境地质灾害和岩土工程需要展开的工作。

6 节理材料的边坡稳定性分析

岩石是一种非常复杂的材料。其材料属性不光表现高度非线性,而且由于节理的存在表现各向异性。Abaqus在岩石方法不光提供了岩石的塑性属性,而且提供了其节理属性。