飽和砂土物態(tài)動(dòng)力固結(jié)有限元分析研究.pdf

1、本文針對飽和砂土液化破壞問題，基于考慮砂土物態(tài)變化特性的循環(huán)彈塑性本構(gòu)模型及物態(tài)動(dòng)本構(gòu)模型，結(jié)合土體動(dòng)力反應(yīng)分析的動(dòng)量守恒方程、質(zhì)量守恒方程以及描述土骨架的幾何方程、孔隙水滲流定律和土骨架與滲流相互作用的有效應(yīng)力原理3個(gè)基本關(guān)系，詳細(xì)推導(dǎo)了基于飽和砂土物態(tài)動(dòng)本構(gòu)模型和循環(huán)彈塑性本構(gòu)模型的動(dòng)力固結(jié)控制方程組，并進(jìn)行了空間域和時(shí)間域的離散，得到了用有限元法求解的離散方程。開發(fā)了固液兩相介質(zhì)耦合反應(yīng)的動(dòng)力固結(jié)平面有限元計(jì)算分析程序，具有能夠輸

2、入豎向、水平向單個(gè)方向或雙向耦合的諧波及隨機(jī)波的功能以及震后固結(jié)分析的功能，且可以考慮人工粘性邊界。以模型試驗(yàn)砂土堤和碎石樁處理砂土地基為分析對象，進(jìn)行的動(dòng)力反應(yīng)及震后固結(jié)計(jì)算表明，考慮砂土物態(tài)變化特性的動(dòng)本構(gòu)模型能夠有效地預(yù)測循環(huán)荷載作用下土體的動(dòng)孔壓瞬態(tài)波動(dòng)及有效應(yīng)力路徑的循環(huán)變化軌跡，反映了動(dòng)荷作用過程砂土剪縮剪脹的物態(tài)變化；能夠確定動(dòng)力反應(yīng)過程殘余變形的發(fā)展以及震后固結(jié)變形的發(fā)展；能夠模擬碎石樁的顯著排水作用，有效抑制了加固區(qū)域

3、動(dòng)孔隙水壓力的的上升，加固區(qū)始終存在一個(gè)零孔壓區(qū)域；與砂土堤基振動(dòng)臺模型試驗(yàn)結(jié)果對比，循環(huán)彈塑性本構(gòu)模型預(yù)測的動(dòng)孔隙水壓力在加載初期階段上升過快，表明加載初期砂土堤基的塑性變形發(fā)展較大；物態(tài)本構(gòu)模型預(yù)測的動(dòng)孔隙水壓力發(fā)展較慢，它更加符合模型試驗(yàn)測試結(jié)果；引入粘性邊界后，能夠有效降低孔隙水壓力的波動(dòng)性和加速度的放大倍數(shù)，使得邊界單元的動(dòng)力反應(yīng)趨于合理。上述結(jié)果驗(yàn)證了物態(tài)動(dòng)力固結(jié)分析程序的可靠性和正確性。本文的研究實(shí)現(xiàn)了飽和砂土物態(tài)本構(gòu)模型