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粗粒土的扰动状态本构模型及其参数确定

相彪  
【摘要】:扰动状态概念(DSC)将土体视为两种参考状态:“相对完整”(RI)状态和“完全调整”(FA)状态的混合体。土体在受力变形的过程中,“相对完整”部分逐渐减少,“完全调整”部分逐渐增多。土体宏观应力应变关系可根据描述损伤的扰动函数D,由两参考状态各自的应力应变关系组合确定。“相对完整”状态一般应用连续介质力学理论,采用非线性弹性模型、弹塑性模型等加以描述。“完全调整”状态被认为是土体损伤的极限状态,可采用临界状态概念表示。 本文深入研究扰动状态概念,针对粗粒土的工程力学特性,分析了工程中常用的邓肯E-B模型,并对其进行改造,建立了基于非线性弹性的扰动状态模型。提出了确定损伤扰动函数D的计算公式和模型参数的具体确定方法,并进行试验结果拟合,验证模型的可行性。该模型可以描述粗粒土的硬化、软化以及土体胀缩等现象,适于进行土工结构渐进破坏的分析计算。 采用扰动状态概念,应用Desai HISS-δ_1弹塑性模型描述“相对完整”状态,建立了基于弹塑性的扰动状态模型。通过对整体破碎量B_t和扰动函数D的分析,提出两者之间的关系表达式,实现用破碎来描述损伤。给定了模型参数的具体确定方法,编制本构关系的高斯积分程序,拟合试验结果证明了模型的有效性。


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