巖土本構模型

由于土的力學性質的復雜性，使得對本構定律的研究和計算參數的確定遠落后于計算技術的發(fā)展，計算參數選擇不當所引起的誤差，也往往遠大于計算方法本身的精度范圍。在選擇或建立模型時，下列幾條原則是可供參考的。1、任何一個模型，只有通過實踐的驗證，也就是計算值與實測值的比較，才能確定它的可靠性。例如，模型是通過對某種實驗的試驗結果推出來的，可以進行其它種試驗來驗證它的可靠性，也可以通過對某項工程的計算值與實測值的比較來進行驗證。2、模型應該盡量簡化，最有用的模型是能解決實際問題的最簡單模型。舉例來說，如果應用Boussinesp解答和形變模量估算出來的地基沉降量的精度，能滿足當地工程的需要，就無需用彈塑性模型來求更精確的解答。3、復雜的工程問題，應該采用不同的模型來進行反復的比較。4、模型應該有針對性，不同的土和不同的工程問題，應該選擇不同的、最合適的模型。5、可以把經過實驗驗證的、但比較復雜的彈塑性模型當作衡量標準，在與其計算結果相比較的基礎上，去創(chuàng)建便于應用的簡化模型，或去鑒定舊的簡化計算方法的可靠性。不同的彈塑性模型只是在對塑性變形要做的三個假設1、破壞準則和屈服準則。2、硬化規(guī)律。3、流動法則三個假設的不同而已。1、Lade-Dunca模型￡=￡e+￡p赤=赤e+赤p彈性部分廣義胡可定律：）V尸、E廣5（苛）〃塑性部分1、加載條件與破壞條件 °強度函數：I3f=T=kf屈服函數：I33f=―^=kiIk<kk<k3內變量采用塑形功W=jb赤塑性變形P j內變量采用塑形功W=jb赤塑性變形P jdp=dk-^-ijp

ijdWdk= p3g參數確定1、 強度參數不同圍壓下的三軸實驗試樣破壞時2、 彈性常數Kur、n和v采用與鄧肯張模型測定方法一樣。3、 塑性勢函數中的k2和硬化參數的確定適用條件I3

-1-

I3都要擬合數據曲線。反映了砂土的破壞和砂土的剪脹性，成為適用于砂土應力變形分析的代表性彈塑性模型。-該模型的屈服面和塑性勢面是開口的錐形，隨意只會產生塑性體脹，即剪賬。-土在各向等壓的應力下不會發(fā)生屈服，不會產生塑性體應變。-土的破壞面、屈服面和塑性勢面的子午線都是直線，不能反映圍壓氣或者平均主應力P對土的破壞面和屈服面的影響。2、南京水科所模型 r._af.應力應變關系￡=f(p,q) 、v8p"盧=f(p,q)或 施=也5p+2 ［伽f函數的選擇試驗方法：各向等壓固結試驗、常規(guī)的單向固結試驗與n=q/p為常數的固結試驗，得到e-p曲線，對于正常固結或弱超固結黏土或松砂，這組曲線繪在e-lnp坐標系上可得到基本相互平行的直線。S)曲線表達式：e=e-klnp或￡=L-上lnpf1函數表達式：如；V1&01+麻￡=W(n) lnpv 1+eeW(n)= —an—1+e0f2函數的選擇試驗方法：采用p為常數的三軸壓縮排水試驗試驗曲線（雙曲線）：f2函數（不考慮軟化現象）f2函數（考慮軟化現象）q匚（a+?）尸n==Cp（a+b^）23、劍橋模型物態(tài)邊界面正常固結的飽和重塑黏土的孔隙比e和它所受的力p與q之間存在一種固定關系，這一關系反映在e-p-q空間中就形成了物態(tài)邊界面原始各向等壓固結線AC(VICL)在p=b=b=。條件下的e一〃曲線12 3V7CL表達式：e=e—人lnpaOV7Q.回彈曲線：e=e-xlnpy臨界物態(tài)線EF(CSL)：破壞狀態(tài)線，在這種狀態(tài)下土體將發(fā)生很大的剪切變形CSL在p-q面上投影表達式： q=MpCS/.在e-p面上投影表達式： e=e一人ln〃am彈性能與塑性能單位體積土體應變能

8e=p8e+ —8w+8wTOC\o"1-5"\h\zv e p8w=pd&e+qdsee v8W=pdsp+pp V假定1:de=dee+8ep可以從各向等壓固結試驗中的回彈曲線求取，則由得詭〃=詭-X假定1:de=dee+8epvv1+ep假定2：一切剪應變都是不可回復的=0< =>OW=P08e8sp ev假定3：SW=Mpd^能量方程"oo_X筋睥o_oE—po&+qos +Mpo8v 1+e屈服軌跡在e-q平面上的投影X“濕黏土"是加工硬化材料，符合相適應流動規(guī)則xVSC曲線代表經過S點的屈服軌跡在p-q平面上的投影X該屈服軌跡在e-q平面上的投影落在一根各向等壓固結回彈曲線上,由58p=5s-JL^P偶宋vy1+ep假正餡詭p =0正交定律V8E=/?8e+qd&=+Mpds能量方程v 1+e得n=-=Mln^-（或）n=—=MIn乙+1屈服軌昭Ep-q平圈上的投影 PP

屈服軌跡在p-q-e空間的位置與形式屈服軌跡在e-q平面上的投影e-e-xlnp屈服軌跡在p-q平面上的投影n=—=M\n烏（或）n=—=MIn烏+1PP PP物態(tài)邊界面的形式屈服軌跡沿著VICL線或CSL線移動所產生的曲面為屈服面，即物態(tài)邊界面沿VICL線移動屈服軌跡在e-q平面上的投影e-e-Xlnj）aO屈服軌跡在p-q平面上的投影n=-=M\n^-o-PP物態(tài)邊界面形式一n=l=J^\e-e-UnP]pA—%沿CSL線移動CSL線e-e—人In〃am回彈曲線e-e-xInpxz能量方程積分Inp= +lnp-1XMp物態(tài)邊界面形式二\e+X-/-e-Xlnp]\e+X-/-e-Xlnp]amn=—、PX應力-應變關系公式物態(tài)邊界面n=l=_^-\e-e-UnP]P人-X能量方程8E=pd&+qd&=+Mpd&v 1+e劍橋模型詭=—v 詭=—v 1+e(dq-ndp)+—P(l+e)Mp\_M-4、KW模型靜力與動力三軸試驗采用廣義Mises破壞條件fk=<J_。/=0或fk=q—Mp=0采用相適危的鋪動規(guī)則/=gTOC\o"1-5"\h\ze dfv dpe- dfo&p=dk'dp采用相適應的流動規(guī)則/=gf(p,q,￡p)=("4)2+(—^)2—1=0(橢圓形帽子)vp-pMp0x x其中：p=p—R(Mp)x0 x常規(guī)三軸壓縮試驗求關系P?EpXV,df=dfF,=f=f也+f也v3epdpd^pdp6spdfdspvF'v將=f.fFfdq4、基于廣義塑性力學的后勤工程學院彈塑性模型模型的假設與特點：（1） 基于廣義塑性理論，采用分量塑性勢面與分量屈服面；（2） 適用于應變硬化土體的靜力計算，既可用于壓縮型土體，也可用于壓縮剪脹型土體，但不考慮應力主軸旋轉；（3） 屈服條件通過室內土工試驗獲得。各類土體的屈服條件：壓縮剪脹型土的屈服條件剪切屈服條件 壓縮型土的體積屈服條件剪切屈服條件：

壓縮剪脹型土的屈服條件剪切屈服條件 壓縮型土的體積屈服條件剪切屈服條件：屈服曲統(tǒng)屈服曲線形狀俱服曲線系數子午F面雙曲線：q=PLa*bpa、6—rp或y,的函數41、b由試驗擬合確定拋物線：q2=apa2(yp)2a由試驗擬合確定偏1HBj"&（Ml （l+E）—（l-友）sin30tf+aicos3^h、at—試驗參數；k=—J,七一三軸受拉與負壓時偏平面上的半徑）rc*按山、七取值，七在0?4~0.5內取值；或％、心由真三軸試驗擬合取值>體積屈服條件:［正雇固坊土.格砂）屈服仇線形狀融曲象烏土=［正雇固坊土.格砂）屈服仇線形狀融曲象烏土=14bl也i朽為E的函數屈服曲線系數翌、崟系數由試驗擬會確定任緒卵脹壅七（弱盟固結匕中任緒卵脹壅七（弱盟固結匕中密砂）狀態(tài)變化煤上小直線段：廣口5+如狀態(tài)變化統(tǒng)刀”茴四曲鐵段；4^4-1展H“1、如、晝、婦系數均由試騷擬合確定；不"由試驗確定I、如、思、&為呼的砥知為