基于狀態(tài)參量的飽和砂土彈塑性本構模型研究.pdf

1、飽和砂土在靜力和動力荷載作用下，具有壓硬性、剪脹性、應變硬化和應變軟化等特點?？紤]狀態(tài)參數(shù)的影響，研究飽和密砂和中密砂土在剪應力作用下的變形特性，建立飽和砂土的彈塑性模型已經是近年來國際巖土工程界的重要研究領域和研究方向，具有重要的學術價值和實踐意義。本論文在國內外大量試驗結果的基礎上，以北京市自然科學基金資助項目(8112024)、北京市教委科技發(fā)展計劃項目(KM200910009008)為依托，對飽和密實和中密砂土在靜力荷載作用下的

2、變形特點和剪脹規(guī)律開展了系統(tǒng)和深入的研究工作。取得的主要研究成果如下:
　　(1)論述了密實砂土和中密砂土剪脹性的特點和影響剪脹的因素。通過對已有試驗結果的分析和整理，考慮密實砂土和中密砂土體變過程的特點，提出應關注這類砂土的相轉換臨界狀態(tài)點，簡稱為相變點。并進一步指出相變點是這類砂土變形過程的一個關鍵狀態(tài)。諸多試驗表明，在相變孔隙比和相變圍壓構成的平面上，二者呈直線關系，也即相變線方程是線性變化的。因此，本文建立了呈線性變化特征

3、的相變線方程或數(shù)學表達式。并以相變線作為參照標準，以相變孔隙比為具體參照量，提出了新的狀態(tài)參量表達式和新的剪脹比計算公式。這一狀態(tài)參量綜合考慮了應力水平和材料狀態(tài)的影響。結合相變孔隙比和臨界狀態(tài)孔隙比，利用狀態(tài)參量的概念可以較為準確地判斷砂土在初始時和任意時刻的剪脹趨勢。以此為基礎建立的砂土的彈塑性模型即可以較真實地反映土的體積先剪縮后剪脹的變化全過程和變形特性。
　　(2)對于砂土，其剪脹比不能被視為應力比的唯一性函數(shù)，這一點與

4、黏性土不同。因為砂土的剪脹比不僅與三軸應力變量q和p'有關，而且還與材料的內部狀態(tài)有關，即土的密實程度有關。在顆粒破碎前，按照這一思路建立砂土的剪脹性模型可以突破以往的一些障礙，以契符合土體受力和變形的實際情況。本文建立的剪脹比計算公式，考慮了材料狀態(tài)的影響，把具有不同密度的同一類砂處理為一種砂而不是兩種砂，可以較好地描述剪縮和剪脹兩種體積變化過程。
　　(3)本文基于前面建立的飽和砂土的考慮狀態(tài)參量影響的剪脹比計算公式，實現(xiàn)和達