基于細(xì)觀破損原理的結(jié)構(gòu)性非飽和土本構(gòu)模型研究.pdf

1、天然土體多具有一定的結(jié)構(gòu)性，其力學(xué)特性與室內(nèi)重塑土相比相差較大。對結(jié)構(gòu)性土的變形特性的研究目前已成為巖土力學(xué)研究的一個熱門課題。沈珠江院士認(rèn)為：“21世紀(jì)土力學(xué)的核心問題是土體結(jié)構(gòu)性的數(shù)學(xué)模型”。另一方面，工程中遇到的土大多數(shù)處于非飽和狀態(tài)，因此建立一個綜合考慮土的結(jié)構(gòu)性和非飽和性的本構(gòu)模型非常必要。本文總結(jié)了結(jié)構(gòu)性土本構(gòu)模型與非飽和土本構(gòu)模型當(dāng)前研究狀況，將二元介質(zhì)思想引入非飽和土中，提出了一個新的考慮土的結(jié)構(gòu)性的非飽和土本構(gòu)模型。

2、 基于膠結(jié)結(jié)構(gòu)性土的細(xì)觀特征與細(xì)觀抽象，提出了以顆粒接觸膠結(jié)特性來區(qū)分結(jié)構(gòu)性土的膠結(jié)元和摩擦元，定義了可反映結(jié)構(gòu)性土顆粒細(xì)觀接觸特性變化的破損變量。以離散介質(zhì)力學(xué)宏細(xì)觀積分方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了適用于膠結(jié)結(jié)構(gòu)性土二元介質(zhì)模型的基本方程。 分析研究了非飽和土在等向壓縮條件下的試驗(yàn)，在Gallipoli D模型基礎(chǔ)上使用了兩個直接與吸力力學(xué)行為有關(guān)的變量：平均土骨架應(yīng)力p和一個標(biāo)量ξ（該標(biāo)量與單位固相體積中彎液面的數(shù)量及彎液面在顆

3、粒接觸的法向應(yīng)力相關(guān)）。并依據(jù)彈塑性理論推導(dǎo)得到了非飽和土塑性部分應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的增量計(jì)算公式，該表達(dá)式的控制變量為dp和dξ，在計(jì)算時本文對dp、dξ進(jìn)行微分處理，將dp、dξ寫成與dp、ds有關(guān)的更為簡單也更容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算的控制變量，并且通過對非飽和重塑土的算例計(jì)算了在等向壓縮和干濕循環(huán)兩種工況下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，得到了較好的計(jì)算結(jié)果。 運(yùn)用上述有關(guān)膠結(jié)結(jié)構(gòu)性土的研究成果，基于破損力學(xué)的理論框架，建立了新的結(jié)構(gòu)性土二元介質(zhì)模型。該