考慮卸載擾動(dòng)狀態(tài)的3D彈粘塑性本構(gòu)模型及其應(yīng)用.pdf

1、擾動(dòng)狀態(tài)理論(DSC)認(rèn)為實(shí)際狀態(tài)應(yīng)該是相對(duì)完整狀態(tài)和完全調(diào)整狀態(tài)以擾動(dòng)函數(shù)作為權(quán)值相加的平均體現(xiàn)。本文針對(duì)軟土卸荷流變問(wèn)題，采用擾動(dòng)狀態(tài)理論，從室內(nèi)卸荷試驗(yàn)入手，建立了從一維到三維的卸荷流變本構(gòu)模型。本文主要工作和研究成果如下： 1.通過(guò)有限元模擬，設(shè)計(jì)了基坑不同擾動(dòng)區(qū)域應(yīng)力路徑室內(nèi)流變?cè)囼?yàn)。試驗(yàn)主要結(jié)論是：①一維卸荷試驗(yàn)中，土體卸荷后孔隙比與時(shí)間對(duì)數(shù)成線性關(guān)系，且斜率基本相同；卸荷比一定時(shí)，隆起模量隨時(shí)間呈指數(shù)衰減；卸荷后的

2、隆起模量遠(yuǎn)大于加荷時(shí)的壓縮模量，其最小比值介于2-7之間。②不論是被動(dòng)區(qū)土的卸荷蠕變還是主動(dòng)區(qū)土的卸荷蠕變，都隨著卸荷水平的增大而出現(xiàn)瞬時(shí)變形和蠕變的三個(gè)階段(衰減蠕變，等速蠕變和加速蠕變)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上海軟土一般不出現(xiàn)從蠕變的第二階段(等速蠕變階段)直接進(jìn)入蠕變第三階段(加速蠕變階段)的現(xiàn)象。③無(wú)論是基坑被動(dòng)區(qū)的三向卸荷還是主動(dòng)區(qū)的側(cè)向卸荷，卸荷時(shí)均引起孔壓的下降，但在卸荷結(jié)束時(shí)孔壓均增大，上升到正值。開挖工程最危險(xiǎn)時(shí)刻不是出現(xiàn)在施工

3、竣工時(shí)，而是出現(xiàn)在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間蠕變后，其孔壓達(dá)到最大時(shí)。 2.利用土體卸荷室內(nèi)試驗(yàn)規(guī)律和殷建華提出的等效時(shí)間概念，推導(dǎo)了分步卸荷和連續(xù)卸荷的一維彈粘塑性本構(gòu)方程。卸荷下的彈粘塑性本構(gòu)模型和Yin-Graham模型可以歸一化為一維(加載，卸載)彈粘塑性本構(gòu)模型。 3.采用廣義Kelvin元件模型代表軟土流變的相對(duì)完整狀態(tài)，并將其推廣到三向應(yīng)力狀態(tài)；根據(jù)等效時(shí)間概念，采用修正劍橋模型作為屈服面方程和相關(guān)聯(lián)的流變法則，建立了軟

4、土卸荷下三維彈粘塑性模型。并將其作為完全調(diào)整狀態(tài)；修正了Desai提出的擾動(dòng)函數(shù)，在擾動(dòng)函數(shù)中考慮體應(yīng)變和剪應(yīng)變的影響，采用DSC理論，建立了軟土卸荷下的三維擾動(dòng)狀態(tài)模型。 4.將卸荷流變的擾動(dòng)狀態(tài)模型應(yīng)用到近鄰地鐵隧道的深基坑工程中。利用FLAC3D建立了三維數(shù)值模型，對(duì)基坑進(jìn)行了全過(guò)程動(dòng)態(tài)施工模擬。計(jì)算結(jié)果表明：①坑內(nèi)不同區(qū)域開挖對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜靈敏度不一樣。開挖墻間留土流變速率顯著增加，需分段，限時(shí)，平衡對(duì)稱開挖。②模型可以