基于模糊集塑性理論的砂土本構描述與數(shù)值模擬.pdf

1、通過對構筑物和地基受地震作用而發(fā)生較大破壞的震后分析得知，其中由于砂土地基失效所造成地破壞占較大比重，從而引起了世界各國學者的重視。然而，人們對砂土的變形特征研究卻遠不能滿足當前工程的需要，因此有必要對砂土的變形機理進行深一步的研究。本文圍繞砂土的變形特性，試圖建立能夠恰當反映砂土力學特性的本構模型。本文所建立的砂土本構模型，以模糊集塑性理論為基礎，通過一個直觀的幾何圖形即會員函數(shù)，來清晰的描述巖土顆粒材料循環(huán)塑性加載卸載的全過程。此模

2、型與傳統(tǒng)的彈塑性本構模型相比，更直觀且便于操作。
　　本研究主要內容包括：⑴對不同密度的試驗砂土進行了常規(guī)三軸壓縮試驗，通過對試驗結果的分析可以得出，砂土的體積應變隨圍壓不同會產生不同程度的剪脹和剪縮；剪切開始，砂土先呈體縮變形，隨外力的增大而出現(xiàn)剪脹；砂土在低圍壓下更易于剪脹；松砂相對來說易于剪縮，而密砂則易于剪脹。⑵在模糊集塑性理論的基礎上，建立了一個模糊集塑性砂土本構模型，利用Matlab編寫程序與試驗砂土的常規(guī)三軸壓縮試驗

3、結果進行了對比，充分驗證了本文所建立的砂土本構模型的正確性和有效性。⑶利用上述已驗證的模糊集塑性砂土本構模型，探討了砂土在四條不同應力路徑（TE、TC、RTE、CTC）下的力學特性。雖然砂土的最終破壞形態(tài)很相似，但是不同的應力路徑對土體的強度有很大的影響，土體的強度按被動三軸壓縮（應力路徑CTC）、等p壓縮（應力路徑TC），等p拉伸（應力路徑TE）以及主動壓縮時（應力路徑RTE）依次遞減，且三軸主動壓縮試驗（應力路徑RTE）的峰值強度較

4、三軸被動壓縮試驗（應力路徑CTC）降低了約70％。不同應力路徑對砂土的變形也有很大的影響。對于同一初始狀態(tài)的砂土，在三軸試驗中，其剪脹性按應力路徑RTE，TE，TC，CTC依次降低，同一偏應變對應的體應變數(shù)值依次減少。對于同一種砂土，就剪脹性而言，三軸拉伸試驗比三軸壓縮試驗表現(xiàn)得小的多，有時甚至沒有剪脹。⑷通過與試驗結果比較，砂土的偏應力-偏應變關系曲線、體積應變-偏應變的關系曲線、以及平均應力-體積應變關系曲線的擬合結果較為理想，可以