非飽和黏土動(dòng)態(tài)力學(xué)特性及其本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、土作為一種最普遍的基層材料，廣泛應(yīng)用于各類民用和國(guó)防工程建設(shè)。土基層以及土中構(gòu)筑物在其工作過(guò)程中，除了承受正常的設(shè)計(jì)載荷外，可能還要承受諸如撞擊、沖擊和爆炸等強(qiáng)動(dòng)載荷。黏土的分布廣泛，且通常情況下，黏土均處于非飽和狀態(tài)。非飽和黏土是一種力學(xué)性質(zhì)極為復(fù)雜的材料，并且針對(duì)非飽和黏土的動(dòng)態(tài)本構(gòu)建模至今仍然是不完備的，因此有必要對(duì)非飽和黏土的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行深入系統(tǒng)研究。
　　非飽和黏土的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性受多種因素影響，主要包括初始密度（壓實(shí)

2、度）、含水率（飽和度）和外載荷特性（應(yīng)力水平、加載速率）等。為探討分析以上影響因素的影響規(guī)律，本文結(jié)合非飽和黏土的材料特性，設(shè)計(jì)開(kāi)展了針對(duì)不同初始密度、含水率的非飽和黏土試樣的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)系列試驗(yàn)。其中，靜態(tài)力學(xué)試驗(yàn)主要包括：無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)；動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)主要包括：?jiǎn)屋S壓縮SHPB試驗(yàn)、被動(dòng)圍壓SHPB試驗(yàn)和平板撞擊試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，得出了非飽和黏土在靜、動(dòng)態(tài)加載條件下的力學(xué)特性，歸納總結(jié)了初始密度、含水率和外載荷

3、特性等因素的影響規(guī)律。
　　本文提出應(yīng)用基于Perzyna形式的黏塑性帽蓋模型描述非飽和黏土的屈服破壞行為；提出將 p-??物態(tài)方程和修正三相混合物物態(tài)方程結(jié)合起來(lái)，描述非飽和黏土在高壓狀態(tài)下的壓力-密度關(guān)系。基于非飽和黏土靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，提出了一套確定黏塑性帽蓋模型和物態(tài)方程參數(shù)的方法。
　　為驗(yàn)證基于Perzyna形式的黏塑性帽蓋模型和非飽和黏土物態(tài)方程及其參數(shù)的適用性和準(zhǔn)確性，分別以用戶自定義材料模型和自定義物態(tài)