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《粗粒土本構(gòu)模型和其展望》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、一日第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集北京北航年月粗粒土的本構(gòu)模型及其展望,,’’,‘’孫海忠黃茂松同濟大學(xué)巖土及地下工程教育部重點實驗室上海同濟大學(xué)地下建筑與工程系上海摘要討論了粗粒土的應(yīng)變軟化特性,剪脹性以及顆粒破碎特性,提出了描述這些特性的相關(guān)公式,建立了粗粒土在有無臨界狀態(tài)線情況下的本構(gòu)模型,并進行了數(shù)值模擬。由于這些模型理論隱含了應(yīng)力和塑性應(yīng)變率的共軸條件,它們在描述由主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)所引起的非共軸性方面有待進一步發(fā)展。最后,對粗粒土的非共軸性研究工作提出了展望。關(guān)鍵詞粗粒土剪脹性應(yīng)變軟化顆粒破碎本構(gòu)關(guān)系作者簡介孫海忠一,男,江蘇高郵
2、人,同濟大學(xué)博士,從事穎粒土的彈塑性本構(gòu)研究。洲一歡,,田胡一,,自,,,川,自,,,,一,,一,,,一,,一’一即銘耗散了能量其三,減小,影響其了粗粒土的剪脹性引言。,體變特性因此顆粒破碎已成為顆粒材料研究領(lǐng)域、,。隨著土石壩高速公路和高速鐵路等工程的不斷的最新課題之一引起了巖土研究人員的極大興趣,,,興建粗粒土的力學(xué)特性及其本構(gòu)關(guān)系已經(jīng)成為巖土不無一提的是由于粗粒土具有以上這些復(fù)雜特性工程中的重要研究課題之一。研究者們在粗粒土是否存在唯一臨界狀態(tài)線問題上一。,、直存在較大爭議【’鑒于此本文將分別基于考慮應(yīng)由于粗粒土具有粒徑大低壓剪脹和顆
3、粒破碎明顯的特征,其本構(gòu)模型應(yīng)該考慮四個主要特性應(yīng)變變軟化特性和剪脹性的本構(gòu)模型以及顆粒破碎臨界狀、、。。,軟化特性剪脹性顆粒破碎以及非共軸性本文基態(tài)彈塑性模型對粗粒土的這些特性進行討論最后于傳統(tǒng)細顆粒土本構(gòu)模型的框架,在粗粒土的應(yīng)變軟對粗粒土的非共軸性應(yīng)力和塑性應(yīng)變率非共軸研化特性方面,提。出了一個利用殘余狀態(tài)應(yīng)力比與峰值究提出了展望應(yīng)力比的應(yīng)變軟化公式。在描述剪脹性方面,采用與初始有效圍壓有關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)力比由剪縮向剪脹,考慮應(yīng)變軟化特性和剪脹性的本構(gòu)轉(zhuǎn)換克服了傳統(tǒng)模型的局限性對于同一初始密實度不同初始有效圍壓的試樣采用同一狀態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)力
4、。模型比粗粒土在受到高于自身強度的應(yīng)力作用下會發(fā)生,粗粒土的應(yīng)變軟化特性部分或整體破碎而這種破碎對粗粒土本構(gòu)關(guān)系的影,,、大量的試驗結(jié)果表明粗粒土在剪切時的應(yīng)力應(yīng)響主要體現(xiàn)在其一使粗粒土的顆粒粒徑級配曲,,、,變關(guān)系非常復(fù)雜如在排水條件下松散的粗粒土剪線密實程度發(fā)生變化影響其后繼應(yīng)力應(yīng)變行為,,,,切時發(fā)生剪縮其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)為應(yīng)變硬化而其二顆粒破碎在宏觀上表現(xiàn)為塑性變形過程并且第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集,一,密實的粗粒土在剪切時發(fā)生剪脹其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表二一。一。,一,現(xiàn)為應(yīng)變軟化如何準確地描述粗粒土這種復(fù)雜的硬,?；蛙浕?guī)律是
5、本文探討的關(guān)鍵之一圖為文獻式中,為模型參數(shù),是一個大于零的實數(shù)嘰為一,粗粒土試驗結(jié)果經(jīng)整理得到的可以看出在不同,為殘余狀態(tài)應(yīng)力。峰值應(yīng)力比比本公式物理意,圍壓下應(yīng)力比隨著軸向應(yīng)變的變化趨勢是基本一致義明確,可以看出當趨近于零,即塑性剪應(yīng)變二了趨,。的并且有一定的應(yīng)變軟化特性近于峰值點的塑性剪應(yīng)變時“兒時,趨近于峰值應(yīng),曰‘力比嘰而當趨近于無窮即塑性剪應(yīng)變“了趨近于無窮時,趨近于殘余狀態(tài)應(yīng)力。比從這些都符一合峰值后應(yīng)力比的變化趨勢。、口?園粗粒土的剪脹性剪脹性是顆粒材料不同于一般連續(xù)體材料的重要標志,粗粒土在剪切條件下除發(fā)生了剪切變形,還會賈
6、井矛器娜礴帶礴沖呂聲發(fā)生體積變形,而該變形可能是體積膨脹,也可能是器,﹂︺,。一人體積壓縮取決于土體當前的狀態(tài)土體的這種剪脹、圖文獻試樣的一凡曲線,性使得對其模擬時非常復(fù)雜合理地描述土體的剪脹特性成為正確建立土的彈塑性本構(gòu)模型的關(guān)鍵。剪脹叮夕一‘娜,性定義為塑性體應(yīng)變增量與塑性剪應(yīng)變增量之比即,有鑒于此將剪切硬化規(guī)律在模型中分為兩種情二介了內(nèi)夕,況考慮一種是在全部剪切過程中或在達到峰值應(yīng)力式中,滋了一介磊,?！ぁ?,,介呵呵之前表現(xiàn)為應(yīng)變硬化如圖所示其硬化準則參考一工‘〕呵可乓《和提出的全量雙曲線形〔〕本文采用了和所提出式,即的剪脹性方程尸
7、。一二共三對奮叮十二‘了,,,式中為模型參數(shù)材奮為狀態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)力比,,,‘式中為材料常數(shù)為峰值應(yīng)力比為廣。一了叮二為應(yīng)力比這里的材代表了在平面中,一義塑性剪應(yīng)變叮乏可可萬,了狀態(tài)轉(zhuǎn)換線的斜率這一概念最初由山等提出,表示隨著應(yīng)力比粉的增加,體積由收縮向膨脹的轉(zhuǎn)換,如圖所示。文獻給出了剪脹性與有效,二一,一圍壓和相對密實度的獷相關(guān)性公式,對照圖,可以發(fā)現(xiàn)在剪脹狀態(tài)下,‘廠,,訪對應(yīng)于殘余狀態(tài)應(yīng)力比‘對應(yīng)于狀態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)日廠,。,剪切硬化軟化規(guī)律力比峽而峰值應(yīng)力比介于和區(qū)間編為簡便起見,與初始圍壓的關(guān)系可以表示為·。己一走里生,廠耐“廠,,。式中為假定
8、的有效平均應(yīng)力水平達到該應(yīng)力剪切過程中孔隙比變化規(guī)律。狀態(tài)時材料完全表現(xiàn)為剪縮變形為有效初始平均圖粗粒土硬化軟化規(guī)律及的定義應(yīng)力廿。汀上述剪脹性的塑性勢函數(shù)的等效形式為吃,、一一
