项目名称：    土的与时间有关的工程性质试验研究和新的弹粘塑性模型及应用

推荐单位：    专家推荐

项目简介：    科学技术领域: 属土木建筑科学技术。

主要研究内容和主要贡献:

对于一个基于连续体介质力学的土工结构物分析，一个能真正描述土的时间有关的应力－应变关系的本构模型是非常必要的。基于前人的工作，殷建华自1989年至2006年在以下九个方面进行了独创性的研究工作和做出贡献：

(1) 完成了一系列试验，测到典型粘性土在一维固结和三轴应力状态的基本特性和与时间有关的应力－应变关系特性；(2) 建立了土的基本参数和一些工程性质参数之间相关关系；(3) 研究了与时间有关的应力－应变－强度关系特性；(4) 建立和验证了新的一维粘塑性(1D非线性流变)模型；(5) 将新的一维弹粘塑性模型应用于完全耦合的固结分析中，提出了计算土的蠕变沉降的新方法，解释了传统固结理论无法解释的常荷载下孔隙水压力增长的现象；(6) 提出并验证了新的土的非线性蠕变的函数；(7) 建立并验证了新的三维弹粘塑性(3D非线性流变)模型；(8) 将三维粘弹塑性模型应用于土的完全耦合的固结分析中，对常荷载下孔隙水压力增加的现象提出新的解释；(9) 开发了先进的土工实验仪器（得两专利）测量土的应力－应变关系。

科学价值:

试验方面 - 获得了大量系统的关于土的基本特性和时间有关的应力－应变关系的数据，如蠕变，应力松弛，时间（率）效应，非线性等；提出了相关关系，非线性蠕变的函数等；开发了先进的土工实验仪器。

理论方面 - 殷建华归纳和阐述了一个重要的土的蠕变特性，即土单元的蠕变率仅与应力－应变状态有关，而与加载路径（或加载历史）无关。由此，推导出和建立了新的一维和三维弹粘塑性（非线性流变）本构模型，是对线性一维Maxwell的流变模型重大发展。殷建华模型已被试验数据验证。

应用方面 - 将上面的一维和三维弹粘塑性模型应用于土骨架与水完全耦合的固结分析，

同行引用评价情况:

请见 "三、项目详细内容"中的"引用情况"，殷的工作已被国内外同行引用，在土木工程领域不多见。

主要发现点：  试验方面：

获得了大量系统的关于土的基本特性和时间有关的应力－应变关系的数据和作了深入分析，发现土蠕变，应力松弛，时间（率）效应，以及非线性和塑性等的变化规律和量化参数等。提出和得到了土的合成指标、物理力学指标与土性参数的相关关系，可用于快速估算土的工程性质参数。提出并验证了新的描述土非线性蠕变的函数。开发了先进的土工实验仪器（获得两个专利）用于测量饱和土和非饱和土的时间有关（或无关）的应力－应变关系行为与参数。

理论方面：

殷建华发现、归纳和阐述了一个重要的土蠕变特性，即土单元的蠕变率仅与应力－应变状态有关，而与加载路径（或加载历史）无关。基于此和科学原理，殷推导出和建立了新的一维和三维弹粘塑性（即非线性维流变）模型，这是对线性一维Maxwell流变模型重大发展。殷的一维和三维弹粘塑性模型描述了土在任意荷载条件下与时间有关的非线性应力－应变关系。这些模型得到试验的验证。

应用方面：

将上面的一维和三维弹粘塑性模型应用于土骨架与水完全耦合的固结分析，使许多土的非线流初-变值问题得到解决。有两主要发现点：(i) 将一维（或三维）弹粘塑性模型用于完全耦合的固结分析，计算得到的蠕变土的沉降是一个严密解和正确的方法； (ii) 这种方法得到的孔隙水压力的解是严密的。殷的模型与固结分析很好的模拟了在常荷载下粘土中孔隙水压力增加的现象，这现象是以前其他理论无法解释和模拟的，而第一次由殷模拟到和得到机理上的解释。

主要完成人：  1.   殷建华

所有本申请中的原创思想都出自申请人殷建华。申请中的主要工作都由申请人完成。早期研究得到他博导Professor James Graham的指导。小部分试验和数值模拟工作得到申请人学生的帮助。

10篇代表性论文：  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)