上海地區(qū)非飽和粉質(zhì)粘土本構(gòu)模型的研究.pdf

1、近年來，隨著上海的世博會場館建設(shè)項(xiàng)目、虹橋交通樞紐項(xiàng)目等大型建設(shè)項(xiàng)目的啟動，以及多條軌道交通的建設(shè)，城市地下空間的開發(fā)，上海出現(xiàn)了大量的超深、超大的地下深開挖工程。除了地下工程本身的強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定性問題需要定量分析之外，地下工程的施工對周邊環(huán)境的影響也需要定量評估。而目前普遍采用的土體本構(gòu)模型除了修正劍橋模型可用于模擬開挖問題之外其他模型均未能較好的考慮開挖問題。且飽和土本構(gòu)模型未能考慮開挖過程中降水等引起的非飽和土的變形、強(qiáng)度和穩(wěn)定

2、性特性。因此，提出一種可模擬卸載問題的非飽和土本構(gòu)模型以解決工程實(shí)際問題顯得尤為必要。 本文將上海第②層粉質(zhì)粘土重塑土作為研究對象，通過吸力量測試驗(yàn)、控制吸力非飽和土固結(jié)試驗(yàn)、控制吸力非飽和土三軸剪切試驗(yàn)，對研究對象的土水特征曲線、應(yīng)力—應(yīng)變—強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行了較為全面的研究，并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了研究對象的非飽和土彈塑性本構(gòu)模型HSS_Unsat。 論文進(jìn)行的工作及取得的創(chuàng)新成果有： 1、通過進(jìn)行非飽和土吸力量測試

3、驗(yàn)，得到了低吸力階段(0～2000kPa)典型土層的土水特征曲線及其擬合公式；并在結(jié)合前人研究成果的基礎(chǔ)上，得到了全吸力階段的土水特征曲線及其擬合公式。 2、基于由非飽和土三軸剪切(加卸載)試驗(yàn)以及非飽和土固結(jié)試驗(yàn)得到的試驗(yàn)曲線，通過將吸力融入飽和土的HardeningSoil模型，提出了非飽和粉質(zhì)粘土本構(gòu)模型HSS_Unsat模型，可用于表述非飽和小應(yīng)變硬化土的特性。 3、采用FL，AC3D的二次開發(fā)平臺，形成了可模擬

4、HSSUnsat本構(gòu)模型的“非耦合”算法，并通過將其用于控制吸力三軸剪切(加卸載)試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn)曲線的分析，檢驗(yàn)了算法的正確性。 4、提出了基于HSS_Unsat本構(gòu)模型的非飽和土強(qiáng)度折減理論，并在FLAC3D平臺上加以實(shí)現(xiàn)，及將其用于復(fù)合土釘支護(hù)的穩(wěn)定性驗(yàn)算，使可定量分析吸力對穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)。 5、進(jìn)行了工程應(yīng)用研究。計(jì)算結(jié)果表明，HSS_Unsat本構(gòu)模型能夠較好地模擬和處理基坑“坑底隆起”過大的問題以及吸力對強(qiáng)度和穩(wěn)