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具有统一屈服面的非饱和粘性土弹塑性本构模型

史世波  
【摘要】: 本文在Alonso提出的非饱和土粘性土BBM模型的基础上建立了一个具有统一屈服面的非饱和粘性土的弹塑性本构模型。本论文模型将BBM模型中的加载坍塌屈服面(LC屈服面)和吸力增加屈服面(SI屈服面)用一个数学表达式统一了起来,从而可以简化LC屈服和SI屈服两者之间的耦合分析,并使本文模型的屈服面没有尖点,为数值计算带来了方便。根据弹塑性理论,本文基于统一的屈服面推导出了相应的弹塑性本构模型,使之能够模拟净应力和吸力同时变化的加载路径,拓展了模型的适用范围。 本文模型共包含14个参数,其中与非饱和土物理力学性质和屈服特性有关参数的有12个,分别为λ(0)、κ、β、r、p~c、λ、κ_s、G、M、k、m和s~c,与硬化规律有关的参数有两个,分别为p_0~*和s_0。通常,这些模型参数分别可以通过室内控制吸力的各向等压试验、室内控制净平均应力的三轴干-湿循环试验和同时控制吸力和净压力下的室内三轴排水剪切试验确定。 本文模型可以模拟非饱和粘性土的一些基本力学特性及力学响应,如随吸力增大而体积减小的干缩特性、随围压增大而强度不断增大的应变硬化趋势、净应力较吸力对非饱以及土变形影响更显著的现象以及吸力的强化作用等。 为了验证所建本构模型的正确性,本文首先将模型数值化,然后在此基础上采用Fortran 95计算机语言进行程序化;最后将本文的数值模拟结果与Alonso、陈正汉和本次研究中试验获得的数据进行了比较,结果表明与这些数据都吻合地比较好,这说明本文所建模型还是比较合理的,有一定的实用价值。


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