非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn).pdf

1、自然界廣泛存在的土體，大多處于非飽和態(tài)。巖土工程師要面臨大量的非飽和土的工程問題，通常認(rèn)為利用飽和土力學(xué)的理論分析和處理非飽和土的問題是偏于安全的，但這些處理問題的方法，仍處于半理論、半經(jīng)驗的發(fā)展階段。
　　如何采用更加客觀科學(xué)的方法，對非飽和土的特性進行研究并加強與工程問題的銜接，是當(dāng)前非飽和土力學(xué)發(fā)展中需要努力的方向之一。本文結(jié)合劉艷提出的固液氣三相耦合的非飽和土本構(gòu)模型框架，對非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn)方法進行了研究，

2、探討了模型應(yīng)用于實際的可能性，具體內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合實際情況，將固液氣三相耦合的非飽和土本構(gòu)模型中液相對固相的影響參數(shù)及液相的更新參數(shù)進行簡化，并推導(dǎo)了適用于數(shù)值計算的非飽和土水力耦合模型。
　　(2)選用半隱式本構(gòu)積分算法，推導(dǎo)得到了水力耦合的非飽和土的一致切線模量，運用FORTRAN語言開發(fā)本構(gòu)模型計算的子程序，使其能向外輸出切線剛度矩陣并用于有限元計算。利用本構(gòu)子程序?qū)σ延性囼炦M行模擬計算，將模型計算結(jié)果與已有

3、試驗結(jié)果進行對比，主要包括土體在等向固結(jié)、干濕循環(huán)以及三軸剪切等不同路徑下的行為特性。
　　(3)基于固液耦合思想，引入非線性的土水特征曲線模型，對土水特征曲線進氣值與體變的關(guān)系提出假設(shè)并應(yīng)用于模型，詳細(xì)推導(dǎo)并編程完成新的土水特征曲線模塊下的數(shù)值計算更新，將模型計算結(jié)果與已有干濕循環(huán)試驗結(jié)果對比，考察了新的土水特征曲線模型的適用性。
　　(4)運用UMAT子程序二次開發(fā)功能，將本構(gòu)模型擴展到ABAQUS大型有限元分析軟件中，