考慮顆粒破碎的粗粒土本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、本文在土體的能量平衡方程中引入顆粒破碎耗能，進(jìn)而根據(jù)能量方程建立了考慮顆粒破碎的粗粒土本構(gòu)模型。 論文根據(jù)堆石料的三軸試驗(yàn)成果，研究了粗粒土三軸剪切過程中的顆粒破碎規(guī)律和破碎耗能，提出了相關(guān)計(jì)算公式。并結(jié)合三軸試驗(yàn)，根據(jù)剪切過程中的能量平衡關(guān)系，建立了考慮顆粒破碎影響的摩擦系數(shù)公式，確定了模型參數(shù)，驗(yàn)證了模型的有效性。 論文研究了破碎參量的合理表達(dá)方式，并擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到了破碎耗能與破碎參量的關(guān)系式。將破碎耗能引入

2、剪切過程中的能量平衡方程，采用關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，推導(dǎo)得到了考慮顆粒破碎的屈服函數(shù)。研究確定了硬化規(guī)律，建立了本構(gòu)模型。采用變異粒子群優(yōu)化算法擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了模型參數(shù)。通過與試驗(yàn)曲線比較，認(rèn)為提出的模型能夠很好地反映粗粒土的應(yīng)力-應(yīng)變-體變關(guān)系。 粗粒土剪切特性不僅受顆粒破碎的影響，而且受其內(nèi)部狀態(tài)的影響。針對(duì)粗粒土的這一特點(diǎn)，論文建立了非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則本構(gòu)模型。采用Pender建立的等應(yīng)力比屈服函數(shù)描述粗粒土的剪切屈服特性，并根

3、據(jù)考慮顆粒破碎耗能的能量平衡方程推導(dǎo)流動(dòng)法則。采用Chavez提出的v-p平面的臨界狀態(tài)線，定義當(dāng)前孔隙比與當(dāng)前應(yīng)力對(duì)應(yīng)的臨界孔隙比之差作為狀態(tài)參量。在Wood建立的硬化規(guī)律中引入破碎耗能參量和狀態(tài)參量，描述土體的應(yīng)變軟化現(xiàn)象，建立同時(shí)考慮顆粒破碎和內(nèi)部狀態(tài)影響的粗粒土本構(gòu)關(guān)系。 為了彌補(bǔ)相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則本構(gòu)模型無法描述粗粒土狀態(tài)依賴特性的不足，通過建立模型參數(shù)與初始狀態(tài)參量之間的聯(lián)系，將內(nèi)部狀態(tài)對(duì)剪切特性的影響引入所建立的相關(guān)聯(lián)