強度理論在凍土本構(gòu)模型中的應用.pdf

1、本文通過對現(xiàn)有強度理論的分析比較同時結(jié)合凍土的強度和變形規(guī)律，并基于微、細觀試驗結(jié)果探討分析了凍土強度弱化以及凍土蠕變變形的內(nèi)在機理。主要得出以下結(jié)論： 1.對現(xiàn)有強度理論進行系統(tǒng)的比較、分析得出結(jié)論：統(tǒng)一強度理論具有明確的物理意義，可以充分反映出各種不同材料的性質(zhì)，可以充分考慮作用在雙剪應力單元體上的所有應力分量對材料的屈服或破壞的不同影響，可以正確反映中間主應力的分段效應，并且可以全域靈活地適應于各種不同材料不同程度的中問主

2、應力效應。最后在結(jié)合凍土的強度和變形特征的基礎上。利用統(tǒng)一強度理論提出凍土的本構(gòu)模型。 2.隨圍壓的增大，凍土的強度增加，但隨圍壓的進一步增大強度出現(xiàn)降低的趨勢，也就是說圍壓的增大可以抑制凍土的膨脹軟化效應，也可以誘導凍土的膨脹軟化現(xiàn)象。強度隨圍壓的變化趨勢基本上呈拋物線型分布?；诮y(tǒng)一強度理論對原有凍土拋物線型屈服準則進行改進。 3.圍壓作用下，影響凍結(jié)砂土強度弱化的主要原因是孔隙冰的壓融、礦物顆粒細化和微裂隙的發(fā)育；

3、影響凍結(jié)粉質(zhì)粘土強度弱化的主要原因是孔隙冰的壓融、微裂隙的發(fā)育。這些過程不是獨立存在的，而是共同影響、共同作用導致了凍土強度的弱化。 4.凍結(jié)粘性土的變形特點為：加荷初期試樣體積收縮，但隨著荷載的進一步增大而變?yōu)榕蛎?，直至試驗結(jié)束。軸應變隨偏應力的增大而增大，表現(xiàn)出明顯的粘塑性特征。應力—應變曲線上的準彈性段、屈服段和粘塑性段分別對應體變曲線上的體縮段、體縮量最大處和膨脹段。在同一圍壓下，隨負溫的增大，相同條件下的凍結(jié)粘性土的軸

4、向變形減小、體縮量增大、膨脹量減小；在同一負溫下，相同條件下的軸向變形和體縮量隨圍壓的增大而減小、膨脹量隨圍壓的增大而增大。根據(jù)試驗結(jié)果，給出了考慮體變的應力—應變關(guān)系。 5.凍土蠕變過程中其體積變形不為零，且剪應力強度明顯影響著凍土的體積變形。凍土的蠕變變形不僅取決于剪應力強度，而且與平均法向應力密切相關(guān)。因此存在平均法向應力的影響同時在體變不為零時，按照傳統(tǒng)的方法直接從單軸應力狀態(tài)的蠕變方程推算出復雜應力狀態(tài)下的蠕變參數(shù)，即

5、使在單一曲線假定下也是不可行的。 6.研究了凍土的瞬時變形特征和凍土的蠕變及蠕變強度，給出了單軸應力下，復雜應力下的蠕變本構(gòu)模型，并基于流變元件給出了凍土的流變本構(gòu)方程的微分形式、積分形式，凍土的非線性蠕變方程，等效剪應力和等效剪應變的本構(gòu)方程，并進行了對比分析，以便使其更加準確的應用于工程實踐中。 7.引入最小耗能原理對凍土本構(gòu)模型進行研究。在結(jié)合凍土耗散勢函數(shù)并進行合理簡化的基礎上，由最小耗能原理推出凍土本構(gòu)模型。該