巖土本構(gòu)模型

由于土的力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性，使得對(duì)本構(gòu)定律的研究和計(jì)算參數(shù)的確定遠(yuǎn)落后于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算參數(shù)選擇不當(dāng)所引起的誤差，也往往遠(yuǎn)大于計(jì)算方法本身的精度范圍。在選擇或建立模型時(shí)，下列幾條原則是可供參考的。1、任何一個(gè)模型，只有通過(guò)實(shí)踐的驗(yàn)證，也就是計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較，才能確定它的可靠性。例如，模型是通過(guò)對(duì)某種實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果推出來(lái)的，可以進(jìn)行其它種試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證它的可靠性，也可以通過(guò)對(duì)某項(xiàng)工程的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。2、模型應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化，最有用的模型是能解決實(shí)際問(wèn)題的最簡(jiǎn)單模型。舉例來(lái)說(shuō)，如果應(yīng)用Boussinesp解答和形變模量估算出來(lái)的地基沉降量的精度，能滿足當(dāng)?shù)毓こ痰男枰?，就無(wú)需用彈塑性模型來(lái)求更精確的解答。3、復(fù)雜的工程問(wèn)題，應(yīng)該采用不同的模型來(lái)進(jìn)行反復(fù)的比較。4、模型應(yīng)該有針對(duì)性，不同的土和不同的工程問(wèn)題，應(yīng)該選擇不同的、最合適的模型。5、可以把經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的、但比較復(fù)雜的彈塑性模型當(dāng)作衡量標(biāo)準(zhǔn)，在與其計(jì)算結(jié)果相比較的基礎(chǔ)上，去創(chuàng)建便于應(yīng)用的簡(jiǎn)化模型，或去鑒定舊的簡(jiǎn)化計(jì)算方法的可靠性。不同的彈塑性模型只是在對(duì)塑性變形要做的三個(gè)假設(shè)1、破壞準(zhǔn)則和屈服準(zhǔn)則。2、硬化規(guī)律。3、流動(dòng)法則三個(gè)假設(shè)的不同而已。1、Lade-Dunca模型￡=￡e+￡p赤=赤e+赤p彈性部分廣義胡可定律：）V尸、E廣5（苛）〃塑性部分1、加載條件與破壞條件 °強(qiáng)度函數(shù)：I3f=T=kf屈服函數(shù)：I33f=―^=kiIk<kk<k3內(nèi)變量采用塑形功W=jb赤塑性變形P j內(nèi)變量采用塑形功W=jb赤塑性變形P jdp=dk-^-ijp

ijdWdk= p3g參數(shù)確定1、 強(qiáng)度參數(shù)不同圍壓下的三軸實(shí)驗(yàn)試樣破壞時(shí)2、 彈性常數(shù)Kur、n和v采用與鄧肯張模型測(cè)定方法一樣。3、 塑性勢(shì)函數(shù)中的k2和硬化參數(shù)的確定適用條件I3

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I3都要擬合數(shù)據(jù)曲線。反映了砂土的破壞和砂土的剪脹性，成為適用于砂土應(yīng)力變形分析的代表性彈塑性模型。-該模型的屈服面和塑性勢(shì)面是開(kāi)口的錐形，隨意只會(huì)產(chǎn)生塑性體脹，即剪賬。-土在各向等壓的應(yīng)力下不會(huì)發(fā)生屈服，不會(huì)產(chǎn)生塑性體應(yīng)變。-土的破壞面、屈服面和塑性勢(shì)面的子午線都是直線，不能反映圍壓氣或者平均主應(yīng)力P對(duì)土的破壞面和屈服面的影響。2、南京水科所模型 r._af.應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系￡=f(p,q) 、v8p"盧=f(p,q)或 施=也5p+2 ［伽f函數(shù)的選擇試驗(yàn)方法：各向等壓固結(jié)試驗(yàn)、常規(guī)的單向固結(jié)試驗(yàn)與n=q/p為常數(shù)的固結(jié)試驗(yàn)，得到e-p曲線，對(duì)于正常固結(jié)或弱超固結(jié)黏土或松砂，這組曲線繪在e-lnp坐標(biāo)系上可得到基本相互平行的直線。S)曲線表達(dá)式：e=e-klnp或￡=L-上lnpf1函數(shù)表達(dá)式：如；V1&01+麻￡=W(n) lnpv 1+eeW(n)= —an—1+e0f2函數(shù)的選擇試驗(yàn)方法：采用p為常數(shù)的三軸壓縮排水試驗(yàn)試驗(yàn)曲線（雙曲線）：f2函數(shù)（不考慮軟化現(xiàn)象）f2函數(shù)（考慮軟化現(xiàn)象）q匚（a+?）尸n==Cp（a+b^）23、劍橋模型物態(tài)邊界面正常固結(jié)的飽和重塑黏土的孔隙比e和它所受的力p與q之間存在一種固定關(guān)系，這一關(guān)系反映在e-p-q空間中就形成了物態(tài)邊界面原始各向等壓固結(jié)線AC(VICL)在p=b=b=。條件下的e一〃曲線12 3V7CL表達(dá)式：e=e—人lnpaOV7Q.回彈曲線：e=e-xlnpy臨界物態(tài)線EF(CSL)：破壞狀態(tài)線，在這種狀態(tài)下土體將發(fā)生很大的剪切變形CSL在p-q面上投影表達(dá)式： q=MpCS/.在e-p面上投影表達(dá)式： e=e一人ln〃am彈性能與塑性能單位體積土體應(yīng)變能

8e=p8e+ —8w+8wTOC\o"1-5"\h\zv e p8w=pd&e+qdsee v8W=pdsp+pp V假定1:de=dee+8ep可以從各向等壓固結(jié)試驗(yàn)中的回彈曲線求取，則由得詭〃=詭-X假定1:de=dee+8epvv1+ep假定2：一切剪應(yīng)變都是不可回復(fù)的=0< =>OW=P08e8sp ev假定3：SW=Mpd^能量方程"oo_X筋睥o_oE—po&+qos +Mpo8v 1+e屈服軌跡在e-q平面上的投影X“濕黏土"是加工硬化材料，符合相適應(yīng)流動(dòng)規(guī)則xVSC曲線代表經(jīng)過(guò)S點(diǎn)的屈服軌跡在p-q平面上的投影X該屈服軌跡在e-q平面上的投影落在一根各向等壓固結(jié)回彈曲線上,由58p=5s-JL^P偶宋vy1+ep假正餡詭p =0正交定律V8E=/?8e+qd&=+Mpds能量方程v 1+e得n=-=Mln^-（或）n=—=MIn乙+1屈服軌昭Ep-q平圈上的投影 PP

屈服軌跡在p-q-e空間的位置與形式屈服軌跡在e-q平面上的投影e-e-xlnp屈服軌跡在p-q平面上的投影n=—=M\n烏（或）n=—=MIn烏+1PP PP物態(tài)邊界面的形式屈服軌跡沿著VICL線或CSL線移動(dòng)所產(chǎn)生的曲面為屈服面，即物態(tài)邊界面沿VICL線移動(dòng)屈服軌跡在e-q平面上的投影e-e-Xlnj）aO屈服軌跡在p-q平面上的投影n=-=M\n^-o-PP物態(tài)邊界面形式一n=l=J^\e-e-UnP]pA—%沿CSL線移動(dòng)CSL線e-e—人In〃am回彈曲線e-e-xInpxz能量方程積分Inp= +lnp-1XMp物態(tài)邊界面形式二\e+X-/-e-Xlnp]\e+X-/-e-Xlnp]amn=—、PX應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系公式物態(tài)邊界面n=l=_^-\e-e-UnP]P人-X能量方程8E=pd&+qd&=+Mpd&v 1+e劍橋模型詭=—v 詭=—v 1+e(dq-ndp)+—P(l+e)Mp\_M-4、KW模型靜力與動(dòng)力三軸試驗(yàn)采用廣義Mises破壞條件fk=<J_。/=0或fk=q—Mp=0采用相適危的鋪動(dòng)規(guī)則/=gTOC\o"1-5"\h\ze dfv dpe- dfo&p=dk'dp采用相適應(yīng)的流動(dòng)規(guī)則/=gf(p,q,￡p)=("4)2+(—^)2—1=0(橢圓形帽子)vp-pMp0x x其中：p=p—R(Mp)x0 x常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)求關(guān)系P?EpXV,df=dfF,=f=f也+f也v3epdpd^pdp6spdfdspvF'v將=f.fFfdq4、基于廣義塑性力學(xué)的后勤工程學(xué)院彈塑性模型模型的假設(shè)與特點(diǎn)：（1） 基于廣義塑性理論，采用分量塑性勢(shì)面與分量屈服面；（2） 適用于應(yīng)變硬化土體的靜力計(jì)算，既可用于壓縮型土體，也可用于壓縮剪脹型土體，但不考慮應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)；（3） 屈服條件通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)獲得。各類(lèi)土體的屈服條件：壓縮剪脹型土的屈服條件剪切屈服條件 壓縮型土的體積屈服條件剪切屈服條件：

壓縮剪脹型土的屈服條件剪切屈服條件 壓縮型土的體積屈服條件剪切屈服條件：屈服曲統(tǒng)屈服曲線形狀俱服曲線系數(shù)子午F面雙曲線：q=PLa*bpa、6—rp或y,的函數(shù)41、b由試驗(yàn)擬合確定拋物線：q2=apa2(yp)2a由試驗(yàn)擬合確定偏1HBj"&（Ml （l+E）—（l-友）sin30tf+aicos3^h、at—試驗(yàn)參數(shù)；k=—J,七一三軸受拉與負(fù)壓時(shí)偏平面上的半徑）rc*按山、七取值，七在0?4~0.5內(nèi)取值；或％、心由真三軸試驗(yàn)擬合取值>體積屈服條件:［正雇固坊土.格砂）屈服仇線形狀融曲象烏土=［正雇固坊土.格砂）屈服仇線形狀融曲象烏土=14bl也i朽為E的函數(shù)屈服曲線系數(shù)翌、崟系數(shù)由試驗(yàn)擬會(huì)確定任緒卵脹壅七（弱盟固結(jié)匕中任緒卵脹壅七（弱盟固結(jié)匕中密砂）狀態(tài)變化煤上小直線段：廣口5+如狀態(tài)變化統(tǒng)刀”茴四曲鐵段；4^4-1展H“1、如、晝、婦系數(shù)均由試騷擬合確定；不"由試驗(yàn)確定I、如、思、&為呼的砥知為