非等溫條件下非飽和土變形特性的本構(gòu)模擬.pdf

1、作為一種由松散顆粒積聚而成的多孔介質(zhì)，天然狀態(tài)下的土體極易發(fā)生不可恢復(fù)的塑性變形。在很多情況下，這種變形不僅僅是由于外部荷載的改變引起，同時還和吸力及溫度變化密切相關(guān)。尤其是在一些特殊的巖土工程中，這種表現(xiàn)更為突出。例如，在地?zé)豳Y源開發(fā)、高放廢物地質(zhì)處置、城市垃圾填埋場建設(shè)運營以及埋熱管道建設(shè)等眾多工程領(lǐng)域中，相應(yīng)的巖土材料都同時受到外部荷載、水以及熱的共同作用，這一特殊環(huán)境使得土體的變形特性變得更為復(fù)雜。
　　為了更好地認識土體

2、在熱-水-力耦合作用下的變形行為，并對其進行定量化的描述，本文基于蔡國慶(2012)所建立的非飽和土熱-水-力耦合本構(gòu)模型對非等溫條件下非飽和土的變形特性進行了模擬。通過開展大量的文獻調(diào)研，首先綜述了溫度對非飽和土基本性質(zhì)影響的相關(guān)研究，包括試驗研究和本構(gòu)模型，通過對現(xiàn)有研究成果進行總結(jié)，指出了現(xiàn)有研究存在的問題和不足;隨后，對蔡國慶(2012)模型進行了進一步推導(dǎo)論證，給出了相應(yīng)的屈服條件、硬化規(guī)律及流動法則，并完成了增量本構(gòu)方程的推

3、導(dǎo)建立;最后，通過編制Fortran計算程序，實現(xiàn)了模型的預(yù)測功能，并利用試驗數(shù)據(jù)對模型進行了驗證。
　　主要研究成果包括:
　　(1)基于非飽和土熱-水-力耦合本構(gòu)模型，對各向同性條件下吸力和溫度對非飽和土變形性質(zhì)的影響進行了預(yù)測和分析?；诮⒌目紤]溫度影響的非飽和土增量本構(gòu)方程，重點考察模型的固相變形部分，利用Fortran語言編制計算程序，對各向同性條件下非飽和土變形特性進行預(yù)測。結(jié)果表明:在某一確定溫度下，吸力增加

4、引起土體的屈服應(yīng)力的增大，當溫度升高時，吸力對土體的強化作用依然存在;在某一確定吸力下，溫度增加引起土體屈服應(yīng)力的減小，當吸力增加時，溫度對土體的弱化作用依然存在。通過模型預(yù)測與試驗數(shù)據(jù)的對比，驗證了本文所提模型在等向壓縮條件下的適用性。
　　(2)基于非飽和土熱-水-力耦合本構(gòu)模型，對三軸剪切條件下吸力和溫度對非飽和土變形性質(zhì)的影響進行了預(yù)測和分析。基于上述本構(gòu)模型，利用Fortran的語言編制計算程序，對三軸剪切條件下非飽和土