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《平面應(yīng)變條件下的土拱效應(yīng)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第33卷增刊1巖土工程學(xué)報Vol.33Supp.12011年.8月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringAug.2011平面應(yīng)變條件下的土拱效應(yīng)路德春，曹勝濤，杜修力，張佩(北京工業(yè)大學(xué)城市與工程安全減災(zāi)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100124)摘要：采用試探應(yīng)力反饋算法，編制有限元子程序，將土的應(yīng)力路徑本構(gòu)模型嵌入ABAQUS，通過對三軸壓縮和三軸拉伸試驗(yàn)問題的數(shù)值模擬，驗(yàn)證了子程序的精度?；谕恋膽?yīng)力路徑本構(gòu)模型，利用二次開發(fā)后的ABAQUS對軸對稱小直徑圓形基坑的開挖過程進(jìn)行了三維有限元分析，研究了中主
2、應(yīng)力和小主應(yīng)力方向的變化過程，以及平面應(yīng)變條件下由中主應(yīng)力引起的土壓力拱的作用規(guī)律。關(guān)鍵詞：平面應(yīng)變；拱效應(yīng)；應(yīng)力路徑；中主應(yīng)力；本構(gòu)模型中圖分類號：TU43文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000–4548(2011)S1–0454–05作者簡介：路德春(1977–)，男，博士，副教授，主要從事強(qiáng)度理論與土的本構(gòu)模型、巖土地震工程等方面的研究與教學(xué)工作。E-mail:dechun@bjut.edu.cn。SoilarchingeffectunderplanestrainconditionLUDe-chun,CAOSheng-tao,DUXiu-li
3、,ZHANGPei(KeyLabofUrbanSecurityandDisasterEngineering,MinistryofEducation,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)Abstract:Byusingthetrialstressreturnmappingalgorithm,auser-definedmaterialsubroutine(UMAT)oftheconstitutivemodelofsoilconsideringcomplexstresspathisco
4、mplied.TheprecisionoftheUMATistestedbysimulatingtriaxialcompressiontestsandtriaxialextensiontestsbasedonABAQUS.Three-dimensionalfiniteelementanalysisofexcavatingsmalldiameteraxisymmetricroundfoundationiscarriedoutbymeansofthesecond-developedABAQUSwiththeUMAT.Thevariationsof
5、theintermediateprincipalstressandtheminimumprincipalstressandthelawsofsoilarchcausedbytheintermediateprincipalstressundertheplanestrainconditionarestudied.Keywords:planestrain;archingeffect;stresspath;intermediateprincipalstress;constitutivemodel0引言如ABAQUS，F(xiàn)LAC，嵌入的土的本構(gòu)模型大都是
6、摩土拱效應(yīng)在巖土工程中廣泛存在，正確認(rèn)識與合爾—庫倫模型，劍橋模型等。摩爾—庫倫模型在模擬理利用土壓力拱可有效地控制圍巖變形、地面沉降以拱效應(yīng)時的主要缺點(diǎn)在于：①沒有考慮中主應(yīng)力的影及支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力。國內(nèi)外學(xué)者對拱效應(yīng)進(jìn)行了響，不能合理分析開挖過程土體變形的三維受力條件，大量的研究，認(rèn)為土壓力拱是由于土體的不均勻位移并且開挖面處三個主應(yīng)力的大小關(guān)系不易確定，導(dǎo)致引起的，土拱的形成改變了土體中力的傳遞路徑，引模型使用不便；②不能合理考慮土的剪脹特性；③模起應(yīng)力的重分布，并把作用于拱后或拱上的壓力傳遞型屈服面為錐形，靜水壓力p=(σ1+σ2+
7、σ3)3增大，222到拱腳及周圍穩(wěn)定的介質(zhì)中去。剪應(yīng)力q=(σ1?σ2)+(σ2?σ3)+(σ3?σ1)2變化不土壓力拱的形成，可以是大主應(yīng)力傳遞路徑的改大時，應(yīng)力路徑在錐形的內(nèi)部移動，不能計算該路徑變，由重力在豎直方向形成的拱，如隧道開挖，也可下土的塑性變形。劍橋模型在模擬隧道開挖時的主要以是中主應(yīng)力傳遞路徑的改變，由側(cè)向土壓力在水平缺點(diǎn)在于：①蓋帽屈服面，當(dāng)靜水應(yīng)力p減小，剪應(yīng)方向形成的拱，如基坑、豎井開挖。力q變化不大時，應(yīng)力路徑在屈服面內(nèi)部移動，不能隧道、基坑開挖過程中的土拱效應(yīng)都是土體為抵計算該路徑下土的塑性變形；②不能考慮土的剪脹
8、特抗開挖后產(chǎn)生的不均勻變形而進(jìn)行自我調(diào)整的一種現(xiàn)性；③模型通過Drucker—Prager(D—P)準(zhǔn)則擴(kuò)展到三象，同時荷載的傳遞路徑也發(fā)生了偏離。通過數(shù)值方維應(yīng)力
