項(xiàng)目名稱：    土的與時(shí)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(gè)基于連續(xù)體介質(zhì)力學(xué)的土工結(jié)構(gòu)物分析，一個(gè)能真正描述土的時(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(jià)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(shí)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(shí)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(gè)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(jià)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(shí)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(shí)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(gè)專利）用于測量飽和土和非飽和土的時(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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)