基本信息Personal Information
高级工程师主要任职：无
性别：女
毕业院校：大连理工大学
学位：博士
在职信息：在职
所在单位：工程力学系
学科：岩土与环境力学 应用与实验力学
办公地点：工程力学系328室
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个人简介Personal Profile
郭晓霞，女，博士，博士后，高级工程师，工业装备结构分析国家重点实验室固定人员。主要从事岩土材料本构模型、土工试验仪器研制，非饱和土性质的研究。近年来，负责国家自然科学基金青年项目1项，参加了国家科技重大专项、国家自然科学基金重点项目、面上项目等项目研究。在岩土本构模型、图像测量技术、非饱和土性质研究等方面发表相关论文50余篇。获海洋工程科学技术奖特等奖1项，高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖1项，辽宁省科技进步奖一等奖1项。现为非饱和土与特殊土专业委员会委员，国际土力学学会会员。Geotechnical Testing Journal、岩土工程学报、岩土力学、振动与冲击等期刊审稿人。教育经历Education Background
工作经历Work Experience
2009.92009.6
大连理工大学
结构工程
博士
2001.92003.7
大连理工大学
防灾减灾及防护工程
硕士
1997.92001.7
大连理工大学
水利水电建筑工程
学士
1994.91997.7
庄河高中
2014.12至今
大连理工大学
高级工程师
2013.52014.12
大连理工大学
工程师
2007.112008.11
香港大学
研究助手
2009.82013.5
大连理工大学
博士后
研究方向Research Focus
社会兼职Social Affiliations
数字图像测量技术在土工试验中的应用
非饱和土性质研究
土工试验仪器研制
岩土材料本构模型研究
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研究领域
一、基于热力学方法的岩土本构模型构造
（1）发展了能量保守的弹性本构模型，解决了邓肯E-B模型卸荷再加荷模量表达式的能量非守恒问题。基于弹性体积模量和弹性剪切模量分别对Gibbs自由能函数的贡献，推导了土体的Gibbs自由能函数。采用热力学方法对柔度矩阵进行了修正，发现修正后的矩阵产生了弹性体应力(或应变)与弹性剪应变(或应力)之间的耦合项，以及由于剪切模量的压力相关性对体积模量的贡献项。与未修正的卸荷再加荷模型对比表明，修正后的模型不但满足闭合应力路径内的能量守恒，而且更好地拟合了土石坝料的三轴排水和不排水试验的弹性应力应变关系。
（2）发现了无黏性土的动力特性存在2个阈值应变，即第1、第2阈值应变。2个阈值应变分别将土体动力变形特性分为三段，其变形机制分别由常系数摩擦、变系数摩擦以及摩擦与剪胀等结构变化控制。在热力学的框架内，构造了土体动力变形的增量耗散函数。对塑性中心移动为直线和骨架曲线两种情况，研究了土体动力变形屈服面特性与规律。发现土体存在2个阈值应变将动力变形特性分为三段，分别对应着不同动力耗散机制，即常系数摩擦、变系数摩擦以及摩擦与结构变化。深入研究土体动力阈值应变的物理实质发现：若土体动应变小于第1阈值应变，从工程应用的角度可直接采用最大动剪模量及常阻尼比进行土体动力分析；而第2阈值应变与传统意义上以孔压升高或体积变化为标准定义的门槛应变相当。
（3）将孔隙组构张量理论引入热力学框架，建立了考虑组构张量及其演变模式影响的土体本构方程。从孔隙组构演变的角度，讨论了本构方程内部独立变量与粒状材料状态的关系。发现随着组构张量的演变，颗粒孔隙发生重新排列，各向异性程度也发生改变。真实应力空间中的屈服面表明，组构张量除了影响屈服面的偏转外，也影响材料的硬化规律。
二、考虑水合物分解的本构模型构造
（1）构建考虑分解对水合物沉积物强度影响的本构模型：提出了一个可以考虑天然气开采时水合物分解对沉积物强度特性影响的本构模型，该模型是基于弹塑性Drucker-Prager模型框架被提出的。模型考虑了水合物胶结结构破坏引起的应力软化、小变形体胀以及水合物分解引起的刚度和强度的衰减。在传统的本构中加入了水合物饱和度这个量，用于描述水合物饱和度的影响。通过建立胶结结构因子和粘聚力的关系考虑软化，通过使用轴向应变和侧向应变的关系给出剪胀关系。结果表明，该模型可以很好地拟合小应变条件下的应力应变以及剪胀关系。
（2）构建考虑分解对水合物沉积物体变影响的临界状态本构模型：基于临界状态的概念，提出了可以考虑体变影响的本构模型，与传统的模型比较，该模型建立在更广义的耗散假定基础上并且能描述水合物沉积物特有的力学性质，如随胶结结构破坏而引起的应力软化，剪胀以及非椭圆屈服面等。胶结行为在模型中是通过引入两个随有效饱和度变化的参量来描述，非关联流动通过Ziegler假定导出，屈服面的椭圆性由两个具有物理意义的参数给出。另外，我们还发现体积蠕变是由于水合物饱和度变化引起的。
（3）构建考虑时间效应的水合物沉积物静力本构模型框架：水合物沉积物产生蠕变变形受到胶结力、甲烷水合物的浓度、初始蠕变量、初始孔隙率、温度以及外荷载的影响。采用了非线性粘塑性本构模型，给出了能够描述胶结力的变化、初始蠕变量以及外荷载对水合物蠕变影响的本构框架。
（4）构建水合物沉积物的动力粘弹性本构模型研究：基于粘弹性本构模型框架， 结合水合物沉积物力学特性，提出了一个能够描述水合物沉积物动力力学特性的粘弹性本构模型，考虑温度、压力、水合物饱和度、密度变化对模量衰减曲线以及阻尼比曲线的影响，修正了传统的粘弹性本构模型，使之能够描述水合物沉积物的温度、压力以及饱和度因素的影响。
三、岩土仪器设备研发
（1）参与开发了土工三轴试验土样变形全表面数字图像测量系统，并推广应用。将计算机图像处理技术应用于土工三轴试验土样表面变形测量，增设一组平面镜，用一台摄像机实现圆柱体土样360度全表面的变形测量，可以得到每一时刻的表面变形场和应变场。并利用该系统申请到国家自然科学基金1项“土工三轴试验土样全表面变形测量系统的应用研究”。
（2）参与研发了土工动三轴仪、高压土工三轴仪、平面应变仪、非饱和土固结仪、非饱和土三轴仪、冻土三轴仪、土样全表面变形测量三轴仪、土水特性曲线和非饱和土导水系数联合测定仪、非饱和土固结仪、软材料试验机等具有完全自主知识产权的系列土工试验仪器和设备。期望通过自主研发替代同类进口产品，节省科研仪器购置费用，并提升我国先进土工测试仪器的自主研发能力，为建立先进土工测试技术与仪器设备研发基地创造条件。以测试仪器设备的创新，带动土力学基本理论的研究。
论文成果 More>>
Wang, Pengpeng,Sang, Yong,Guo, Xiaoxia,Shao, Longtan,Zhao, Jianlong,Ji, Xiaomeng.A novel optical method for measuring 3D full-field strain deformation in geotechnical tri-axial testing[J],MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY,2020,31(1)
曾飞涛,邵龙潭,郭晓霞.围压对横观各向同性砂岩弹性参数的影响[J],地下空间与工程学报,2019,15(2):443-451
邵龙潭,温天德,郭晓霞.非饱和土渗透系数的一种测量方法和预测公式[J],岩土工程学报,2018,41(5):806-812
郑国锋,郭晓霞,邵龙潭.基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J],岩土力学,2018,04:1-8
赵博雅,邵龙潭,孙翔,郭晓霞,刘港.基于数字图像测量技术的尾粉砂动三轴试验研究[J],实验力学,2018,33(2):175-182
Shao, Longtan,Wen, Tiande,Guo, Xiaoxia,Sun, Xiang.A Method for Directly Measuring the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soil[J],GEOTECHNICAL TESTING JOURNAL,2017,40(6)
专利 More>>
一种多功能非饱和土固结仪
一种多功能非饱和土固结仪及测试方法
一种整体-局部相结合的试样变形测量装置及方法
一种带有数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪
一种多功能非饱和土固结及测试方法
基于亚像素角点识别的试样表面变形数字图像测量装置及方法
著作成果
有效应力新解
Effective Stress and Equilibrium Differential Equation for Soil Mechanics
科研项目 More>>
土工三轴试验土样全表面变形测量系统的应用研究, 国家自然科学基金项目, 2013/09/25-2016/12/31, 完成
尾矿动三轴试验、渗流分析及静、动有限元稳定计算, 企事业单位委托科技项目, 2016/08/29-2017/08/29, 进行
深海锚固结构在海床中的嵌入机理、破坏模式和动力行为, 国家自然科学基金项目, 2015/11/02, 进行
易流态化固体散货分类参数的物理指标试验, 企事业单位委托科技项目, 2014/11/01-2015/11/01, 进行
研山铁矿尾矿库排尾加药后废石筑坝稳定性研究, 企事业单位委托科技项目, 2012/06/01-2013/06/01, 进行
非饱和土有效应力方程的试验验证, 国家自然科学基金项目, 2014/09/01, 完成
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办公地点：工程力学系328室
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研究领域
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 研究领域一、基于热力学方法的岩土本构模型构造
（1）发展了能量保守的弹性本构模型，解决了邓肯E-B模型卸荷再加荷模量表达式的能量非守恒问题。基于弹性体积模量和弹性剪切模量分别对Gibbs自由能函数的贡献，推导了土体的Gibbs自由能函数。采用热力学方法对柔度矩阵进行了修正，发现修正后的矩阵产生了弹性体应力(或应变)与弹性剪应变(或应力)之间的耦合项，以及由于剪切模量的压力相关性对体积模量的贡献项。与未修正的卸荷再加荷模型对比表明，修正后的模型不但满足闭合应力路径内的能量守恒，而且更好地拟合了土石坝料的三轴排水和不排水试验的弹性应力应变关系。
（2）发现了无黏性土的动力特性存在2个阈值应变，即第1、第2阈值应变。2个阈值应变分别将土体动力变形特性分为三段，其变形机制分别由常系数摩擦、变系数摩擦以及摩擦与剪胀等结构变化控制。在热力学的框架内，构造了土体动力变形的增量耗散函数。对塑性中心移动为直线和骨架曲线两种情况，研究了土体动力变形屈服面特性与规律。发现土体存在2个阈值应变将动力变形特性分为三段，分别对应着不同动力耗散机制，即常系数摩擦、变系数摩擦以及摩擦与结构变化。深入研究土体动力阈值应变的物理实质发现：若土体动应变小于第1阈值应变，从工程应用的角度可直接采用最大动剪模量及常阻尼比进行土体动力分析；而第2阈值应变与传统意义上以孔压升高或体积变化为标准定义的门槛应变相当。
（3）将孔隙组构张量理论引入热力学框架，建立了考虑组构张量及其演变模式影响的土体本构方程。从孔隙组构演变的角度，讨论了本构方程内部独立变量与粒状材料状态的关系。发现随着组构张量的演变，颗粒孔隙发生重新排列，各向异性程度也发生改变。真实应力空间中的屈服面表明，组构张量除了影响屈服面的偏转外，也影响材料的硬化规律。
二、考虑水合物分解的本构模型构造
（1）构建考虑分解对水合物沉积物强度影响的本构模型：提出了一个可以考虑天然气开采时水合物分解对沉积物强度特性影响的本构模型，该模型是基于弹塑性Drucker-Prager模型框架被提出的。模型考虑了水合物胶结结构破坏引起的应力软化、小变形体胀以及水合物分解引起的刚度和强度的衰减。在传统的本构中加入了水合物饱和度这个量，用于描述水合物饱和度的影响。通过建立胶结结构因子和粘聚力的关系考虑软化，通过使用轴向应变和侧向应变的关系给出剪胀关系。结果表明，该模型可以很好地拟合小应变条件下的应力应变以及剪胀关系。
（2）构建考虑分解对水合物沉积物体变影响的临界状态本构模型：基于临界状态的概念，提出了可以考虑体变影响的本构模型，与传统的模型比较，该模型建立在更广义的耗散假定基础上并且能描述水合物沉积物特有的力学性质，如随胶结结构破坏而引起的应力软化，剪胀以及非椭圆屈服面等。胶结行为在模型中是通过引入两个随有效饱和度变化的参量来描述，非关联流动通过Ziegler假定导出，屈服面的椭圆性由两个具有物理意义的参数给出。另外，我们还发现体积蠕变是由于水合物饱和度变化引起的。
（3）构建考虑时间效应的水合物沉积物静力本构模型框架：水合物沉积物产生蠕变变形受到胶结力、甲烷水合物的浓度、初始蠕变量、初始孔隙率、温度以及外荷载的影响。采用了非线性粘塑性本构模型，给出了能够描述胶结力的变化、初始蠕变量以及外荷载对水合物蠕变影响的本构框架。
（4）构建水合物沉积物的动力粘弹性本构模型研究：基于粘弹性本构模型框架， 结合水合物沉积物力学特性，提出了一个能够描述水合物沉积物动力力学特性的粘弹性本构模型，考虑温度、压力、水合物饱和度、密度变化对模量衰减曲线以及阻尼比曲线的影响，修正了传统的粘弹性本构模型，使之能够描述水合物沉积物的温度、压力以及饱和度因素的影响。
三、岩土仪器设备研发
（1）参与开发了土工三轴试验土样变形全表面数字图像测量系统，并推广应用。将计算机图像处理技术应用于土工三轴试验土样表面变形测量，增设一组平面镜，用一台摄像机实现圆柱体土样360度全表面的变形测量，可以得到每一时刻的表面变形场和应变场。并利用该系统申请到国家自然科学基金1项“土工三轴试验土样全表面变形测量系统的应用研究”。
（2）参与研发了土工动三轴仪、高压土工三轴仪、平面应变仪、非饱和土固结仪、非饱和土三轴仪、冻土三轴仪、土样全表面变形测量三轴仪、土水特性曲线和非饱和土导水系数联合测定仪、非饱和土固结仪、软材料试验机等具有完全自主知识产权的系列土工试验仪器和设备。期望通过自主研发替代同类进口产品，节省科研仪器购置费用，并提升我国先进土工测试仪器的自主研发能力，为建立先进土工测试技术与仪器设备研发基地创造条件。以测试仪器设备的创新，带动土力学基本理论的研究。
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论文成果
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 论文成果[1]Wang, Pengpeng,Sang, Yong,Guo, Xiaoxia,Shao, Longtan,Zhao, Jianlong,Ji, Xiaomeng.A novel optical method for measuring 3D full-field strain deformation in geotechnical tri-axial testing[J],MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY,2020,31(1)
[2]曾飞涛,邵龙潭,郭晓霞.围压对横观各向同性砂岩弹性参数的影响[J],地下空间与工程学报,2019,15(2):443-451
[3]邵龙潭,温天德,郭晓霞.非饱和土渗透系数的一种测量方法和预测公式[J],岩土工程学报,2018,41(5):806-812
[4]郑国锋,郭晓霞,邵龙潭.基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J],岩土力学,2018,04:1-8
[5]赵博雅,邵龙潭,孙翔,郭晓霞,刘港.基于数字图像测量技术的尾粉砂动三轴试验研究[J],实验力学,2018,33(2):175-182
[6]Shao, Longtan,Wen, Tiande,Guo, Xiaoxia,Sun, Xiang.A Method for Directly Measuring the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soil[J],GEOTECHNICAL TESTING JOURNAL,2017,40(6)
[7]孙翔,郭晓霞,邵龙潭,李洋辉.基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型[J],大连理工大学学报,2017,57(2):111-118
[8]Sun, X.,Guo, X.,Shao, L.,Li, Y..Drucker-Prager elasto-plastic constitutive model for methane hydrate-bearing sediment[J],Transactions of Tianjin University,2016,22(5):441-450
[9]Shao, L. T.,Liu, G.,Zeng, F. T.,Guo, X. X..Recognition of the Stress-Strain Curve Based on the Local Deformation Measurement of Soil Specimens in the Triaxial Test[J],GEOTECHNICAL TESTING JOURNAL,2016,39(4)
[10]邵龙潭,郭晓霞.非饱和土抗剪强度试验数据分析（一）[A],2016
[11]刘港,郭晓霞,邵龙潭.三轴试验土样剪切破坏过程的判别[J],实验力学,2015,30(6):708-716
[12]孙从露,邵龙潭,郭晓霞.尾矿砂不同频率动三轴试验研究[J],矿业研究与开发,2015,11:69-73
[13]Guo, Xiaoxia,Shao, Longtan,Tang, Hongxiang.A thermodynamics-based critical state constitutive model for methane hydrate bearing sediment[J],JOURNAL OF NATURAL GAS SCIENCE AND ENGINEERING,2015,27:1024-1034
[14]邵龙潭,刘港,郭晓霞.三轴试样破坏后应变局部化影响的实验研究[J],岩土工程学报,2015,38(3):385-394
[15]邵龙潭,刘港,郭晓霞.土样局部变形测量对土的本构关系研究的意义[A],2015中国力学大会,2015,343-343
[16]Sun X.,Guo X.-X.,Shao L.-T..A return-mapping algorithm and implementation of thermodynamics-based critical state model[J],Yantu Lixue/Rock and Soil Mechanics,2015,36:85-93
[17]Shao L.-T.,Guo X.-X.,Liu G.,Liu X..Application of digital image processing technique to measuring specimen deformation in triaxial test[J],Yantu Lixue/Rock and Soil Mechanics,2015,36:669-684
[18]孙翔,郭晓霞,邵龙潭.基于热力学的临界状态模型的返回映射算法及实现[J],岩土力学,2015,S1:85-93
[19]邵龙潭,郭晓霞,刘港,刘潇.数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用[J],岩土力学,2015,S1:669-684
[20]邵龙潭,郭晓霞,郑国锋.粒间应力、土骨架应力和有效应力[J],岩土工程学报,2015,37(8):1478-1483
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专利
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 专利一种多功能非饱和土固结仪
一种多功能非饱和土固结仪及测试方法
一种整体-局部相结合的试样变形测量装置及方法
一种带有数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪
一种多功能非饱和土固结及测试方法
基于亚像素角点识别的试样表面变形数字图像测量装置及方法
一种微型多功能水压强控制器
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Effective Stress and Equilibrium Differential Equation for Soil Mechanics
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科研项目
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 科研项目土工三轴试验土样全表面变形测量系统的应用研究, 国家自然科学基金, 2013/09/25-2016/12/31, 完成
尾矿动三轴试验、渗流分析及静、动有限元稳定计算, 2016/08/29-2017/08/29, 进行
深海锚固结构在海床中的嵌入机理、破坏模式和动力行为, 国家自然科学基金, 2015/11/02, 进行
易流态化固体散货分类参数的物理指标试验, 2014/11/01-2015/11/01, 进行
研山铁矿尾矿库排尾加药后废石筑坝稳定性研究, 2012/06/01-2013/06/01, 进行
非饱和土有效应力方程的试验验证, 国家自然科学基金, 2014/09/01, 完成
鞍钢弓长岭选矿厂尾矿库坝体静、动稳定分析, 2013/06/01-2013/12/01, 进行
西果园尾矿库坝体三维渗流试验和动静态稳定分析, 2013/11/01-2014/06/01, 进行
风水沟尾矿库3#、4#副坝三维渗流及静、动力稳定性分析工程, 2016/07/28-2018/10/31, 进行
风水沟尾矿库主坝三维渗流和静动力稳定性分析工程, 2017/01/01-2017/12/26, 进行
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