砂土的三維非共軸臨界狀態(tài)本構(gòu)理論研究.pdf

1、同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院博士學(xué)位論文砂土的三維非共軸臨界狀態(tài)本構(gòu)理論研究姓名：扈萍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：黃茂松20080801摘要相關(guān)砂土臨界狀態(tài)概念，將適合于粉細(xì)砂的砂土本構(gòu)模型進(jìn)行了改進(jìn)，建立了針對(duì)中粗砂的三維臨界狀態(tài)本構(gòu)模型。該模型只需采用一組材料參數(shù)便可描述不同圍壓不同密實(shí)度下砂土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，對(duì)剪切試驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的剪脹剪縮特性也可以進(jìn)行很好的描述。通過(guò)對(duì)Toyoura砂各向等壓和各向不等壓條件下三軸壓縮不

2、排水試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值模擬，說(shuō)明了模型的合理性以及存在的不足；4在三維臨界狀態(tài)模型中引入擴(kuò)展了的基于三維應(yīng)力空間的Rudnicki和Rice非共軸理論，并推導(dǎo)了三維非共軸本構(gòu)的彈塑性剛度矩陣。對(duì)Toyoura砂的單剪試驗(yàn)和空心圓柱扭剪試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與共軸模型的模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，非共軸塑性流動(dòng)理論的引入可以描述出主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中主應(yīng)力和主應(yīng)變率不共主軸的現(xiàn)象，并能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)非共軸角的變化趨勢(shì)，彌補(bǔ)了共軸模型在這方面的缺陷；

3、5針對(duì)傳統(tǒng)本構(gòu)理論無(wú)法解釋剪切帶角度隨初始圍壓增加而減少這一規(guī)律的局限性，采用三維臨界狀態(tài)本構(gòu)模型對(duì)Hostun砂的平面應(yīng)變排水試驗(yàn)進(jìn)行了應(yīng)變局部化分析。首先利用Hostun砂的有關(guān)三軸排水試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了擬合，然后分別采用共軸理論和非共軸理論對(duì)Hostun砂的平面應(yīng)變排水試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，砂土的三維臨界狀態(tài)本構(gòu)模型能夠合理地描述材料初始狀態(tài)對(duì)砂土變形局部化的影響，尤其是初始有效圍壓對(duì)剪破角的影響。同共軸理論相比