基于土體各向異性的土石壩應(yīng)力應(yīng)變分析.pdf

1、大量實(shí)驗(yàn)表明,巖土材料具有明顯的各向異性,它是巖土材料最重要的特性之一,也是巖土材料區(qū)別于金屬等其它材料的一個(gè)典型特性,具體體現(xiàn)為材料在不同方向上的力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特性及應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的不同。巖土體的散粒體結(jié)構(gòu)特性是其各向異性產(chǎn)生的內(nèi)在原因,而復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)是各向異性產(chǎn)生的客觀條件,應(yīng)力狀態(tài)對(duì)土體顆粒的定向排列或微觀運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生約束效應(yīng),從而表現(xiàn)出原生或次生各向異性。工程計(jì)算中是否考慮各向異性對(duì)其計(jì)算結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性有著極其重要的影響。<

2、br>　　土石壩是一種巖土材料的集合體,因此,各向異性也是其重要的工程特性之一。目前,常規(guī)的土石壩應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算都是基于各向同性的,這種方法對(duì)結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的中低壩具有一定的適用性,計(jì)算結(jié)果的精度尚能滿足一定的工程要求,但隨著越來越多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高土石壩的建設(shè),各向異性特性對(duì)壩體的應(yīng)力變形影響也越來越大,因此各向異性在大壩的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算中不容忽視。
　　本文以此為出發(fā)點(diǎn),首先對(duì)巖土材料的各向異性理論及其國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹和分析,并

3、從柔度矩陣角度出發(fā)對(duì)各向異性特性進(jìn)行研究。通過理論分析與矩陣運(yùn)算,得到了各向同性、橫觀各向同性、正交各向異性、單對(duì)稱各向異性彈性體的柔度矩陣,遮是后期計(jì)算各向異性條件下土石壩應(yīng)力應(yīng)變特性的理論依據(jù)。
　　其次對(duì)工程中比較常用的有限元計(jì)算方法及堆石體常用的鄧肯一張本構(gòu)模型進(jìn)行研究,并基于鄧肯一張模型和各向異性柔度矩陣的特征,借助ABAQUS材料本構(gòu)的二次開發(fā)平臺(tái)-UMAT子程序,實(shí)現(xiàn)了基于橫觀各向同性和各向異性的鄧肯,張模型的二次開