岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 1419-1428.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1443CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1443

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

部分测试数据缺失时特殊条件下的三维应力计算

李顺群1, 2,张春伟1, 2,周燕1,张凯3,李有兵4,井乐炜4,王英红5   

  1. 1. 天津城建大学 土木工程学院,天津 300384;2. 天津城建大学 天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384; 3. 中国铁建大桥工程局集团有限公司,天津 300300;4. 中国电建市政建设集团有限公司,天津 300392; 5 天津城建大学 控制与机械工程学院,天津 300384
  • 收稿日期:2024-11-21 接受日期:2025-01-13 出版日期:2025-05-06 发布日期:2025-05-06
  • 作者简介:李顺群,男,1971年生,博士,博士后,教授,主要从事土力学和基础工程领域的教学和研究工作。E-mail: lishunqun@yeah.net
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 52478354);甘肃省重点研发计划项目(No. 23YFGA0038)。

Three-dimensional stress calculation under special conditions with part of test data missing

LI Shun-qun1, 2, ZHANG Chun-wei1, 2, ZHOU Yan1, ZHANG Kai3, LI You-bing4, JING Le-wei4, WANG Ying-hong5   

  1. 1. School of Civil Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Key Laboratory of Soft Soil Characteristics and Engineering Environment, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China; 3. China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group Co., Ltd., Tianjin 300300, China; 4. China Power Construction Municipal Construction Group Co., Ltd., Tianjin 300392, China; 5. School of Control and Mechanical Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China
  • Received:2024-11-21 Accepted:2025-01-13 Online:2025-05-06 Published:2025-05-06
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52478354) and the Key Research and Development Program Project of Gansu Province (23YFGA0038).

摘要: 应力状态是评价土体强度和稳定性的基础,具有极其重要的作用。然而,在应力测试过程中,局部损伤等不确定性因素可能造成传感器部分数据缺失,从而引起现有三维应力计算方法失效。为准确还原部分测试数据缺失时间段土体内部的应力状态,基于三维应力测试原理,结合轴对称和一维压缩状态的受力特点,建立了传感器部分数据缺失时三维应力计算方法。计算了某砂土地基在一维压缩条件下不同数据缺失时的三维应力、主应力、应力第一不变量I1、应力第二不变量J2和应力罗德角,并与数据完整时的计算结果进行了对比。结果表明,建立的计算方法具有很高的精度,且随荷载增大,相对误差减小并趋于收敛。各主应力、应力第一不变量I1、应力第二不变量J2和应力罗德角与一维压缩力学响应相符,表明该计算方法支持高级数据挖掘。该研究为充分利用测试数据提供了一条新的思路和一种切实可行的方法。

关键词: 三维应力测试, 传感器数据缺失, 转换矩阵, 主应力

Abstract: The stress state is the fundamental for evaluating the soil strength and stability,playing a crucial role. However, during the stress testing, local damage and other uncertain factors may lead to partial sensor data missing, causing the existing three-dimensional stress calculation method to fail. To accurately restore the soil stress state during data missing, a three-dimensional stress calculation method was developed based on three-dimensional stress testing principles, incorporating axisymmetric and one-dimensional compression characteristics. The three-dimensional stress, principal stress, the first invariant of stress I1, the second in variant of stress J2 and stress Lode angle of a sandy soil foundation under one-dimensional compression conditions with different data missing were calculated and compared to results with complete data. The results show that the method is highly accurate; as the load increases, the relative error decreases and converges. The principal stresses, the first invariant of stress I1, the second invariant of stress J2 and the stress Lode angle align with one-dimensional compression response, suggesting that this calculation method supports advanced data mining. This study offers a novel approach and a practical method for fully utilizing the test data.

Key words: three-dimensional stress testing, sensor data missing, transformation matrix, principal stress

中图分类号: TU 431
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