粗粒土硬化彈塑性本構模型的應力路徑相關性研究.pdf

1、由于土石壩、高速公路與高速鐵路、高層建筑、核電站等工程的不斷興建，粗粒土被廣泛地應用在土石壩、橋梁墩臺、公路和鐵路路基、高填方和軟基礎處理等工程中，粗粒土是主要的填筑材料之一，其力學性質決定著工程的可靠度，故粗粒土的力學特性與應力-應變關系已經成為了研究巖土工程問題的重要課題之一。復雜應力路徑和高應力下，土體與地基會出現(xiàn)強度和穩(wěn)定性降低的問題，而土體作為彈塑性材料，強度和變形與所處的應力狀態(tài)及其經歷的應力路徑相關。對土的應力路徑實際情況

2、進行模擬是描述土體在外力作用下應力變化過程最直接的反映，可以模擬土的實際的應力歷史。同一種巖土材料，當加載方法和實驗手段不同時，剪切破壞也會有不同的應力變化過程，其土的強度與變形特性也將出現(xiàn)非常大的差異，故研究土的應力變化過程對土體力學性質的影響，在土體分析中，反映土體應力歷史條件等有很大意義。
　　本研究主要內容包括：⑴發(fā)展了粗粒土的硬化塑性本構模型，研究探討了不同應力路徑下粗粒土的應力—應變關系。⑵在模糊集塑性理論的基礎上，針

3、對Reid Bedford sand（瑞德貝德福德砂）的常規(guī)三軸壓縮試驗數據，利用編程軟件MATLAB，采用應力控制算法，進行數值模擬，通過對比，本文建立的模糊集硬化塑性模型能夠模擬粗粒土在常規(guī)三軸壓縮試驗中的力學特性，并驗證了所建模型的正確性及有效性。⑶利用上述建立的硬化塑性本構模型，針對其相關模型參數進行敏感性分析。其中主要模型參數包括：彈性體積模量 K、彈性剪切模量G；模糊錐面系數a0、a1；塑性模量參數M、d；剪脹函數系數a；狀

4、態(tài)參數ψ等。在本文中，進行模糊集硬化塑性理論本構模型的參數敏感性分析，是將每一次的數值模擬都視作一次具體的試驗，將模型參數視為試驗中的隨機變量，采用正交試驗設計的方法，對其進行統(tǒng)計分析，從而研究數值模擬的結果中其參數的敏感性程度，區(qū)分其主要參數和次要參數，對粗粒土應力—應變關系的影響。⑷利用上述已驗證的粗粒土硬化塑性本構模型，研究探討不同應力路徑下粗粒土的應力—應變關系，根據美國CASE數據庫中的試驗數據，選用空心圓柱體扭剪試驗中Rei