密砂單調(diào)剪切特性的試驗研究及其本構(gòu)模型的數(shù)值驗證.pdf

1、對海洋工程的建設是當今社會發(fā)展的熱點之一。而在海洋構(gòu)筑物的施工過程中，海床土體內(nèi)部的應力狀態(tài)是復雜多變的。波浪荷載、風荷載，都會使海床土體內(nèi)部的應力狀態(tài)發(fā)生改變，包括主應力的大小、方向。因此在實際工程中必須考慮主應力大小、方向變化對地基土體穩(wěn)定性的影響。
　　為了研究主應力方向?qū)４驳撞棵軐嵣巴良羟刑匦缘挠绊懀么筮B理工大學的“土工靜力-動力液壓三軸-扭轉(zhuǎn)剪切儀”，在不同初始固結(jié)應力、不同主應力方向角條件下，進行了多組應力控制式

2、不排水單調(diào)剪切試驗。
　　通過試驗研究表明:主應力方向角對于密砂的有效應力路徑和應力-應變關系均具有十分顯著的影響。隨著主應力方向角的增大，砂土達到相變點時的孔隙水壓力逐漸增大，廣義剪應力逐漸減小，最終的有效偏應力比峰值逐漸降低;在剪切過程中，飽和密砂的應力-應變關系始終表現(xiàn)為應變硬化效應，隨著主應力方向角的增大，應變硬化效應逐漸減弱，但并未出現(xiàn)松砂對應的應變軟化現(xiàn)象;隨著初始固結(jié)應力的增大，砂土達到相變點所需的廣義剪應力隨之增大

3、，砂土在相變點時的孔隙水壓力也越大;對于主應力方向角相同，初始固結(jié)應力大小不同的情況，在有效應力路徑曲線上，砂土最終的穩(wěn)定狀態(tài)趨向于同一條直線，且主應力方向角越大，直線的斜率越小。
　　通過試驗得出的應力比-應變關系曲線，將應力比峰值與主應力方向角相關聯(lián)，對修正劍橋模型進行改進，建立了一個能夠反映主應力方向變化對砂土單調(diào)剪切特性影響的本構(gòu)關系式。再利用Abaqus中的用戶自定義子程序功能將改進后的本構(gòu)關系式嵌入其中，在Abaqus

4、中建立一個單元體模型，對其進行與試驗加載路徑相同的數(shù)值模擬分析。
　　將數(shù)值模擬分析結(jié)果與試驗結(jié)果對比得出:改進后的本構(gòu)模型可以反映出主應力方向?qū)ι巴恋膯握{(diào)剪切特性的一些影響，但不完全。隨著主應力方向角的增大，砂土應變硬化效應逐漸降低，砂土達到破壞面時的廣義剪應力逐漸減小，但對于砂土前期剪縮性反映偏大，且不能反映出砂土相變之后的剪脹特性;改進后的本構(gòu)模型可以較好的反映出主應力方向?qū)ι巴劣行珣Ρ扰c廣義剪應變之間的關系的影響，數(shù)值