砂土的三維非共軸臨界狀態(tài)本構理論研究.pdf

1、同濟大學土木工程學院博士學位論文砂土的三維非共軸臨界狀態(tài)本構理論研究姓名：扈萍申請學位級別：博士專業(yè)：巖土工程指導教師：黃茂松20080801摘要相關砂土臨界狀態(tài)概念，將適合于粉細砂的砂土本構模型進行了改進，建立了針對中粗砂的三維臨界狀態(tài)本構模型。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度下砂土的應力應變關系，對剪切試驗過程中表現(xiàn)出來的剪脹剪縮特性也可以進行很好的描述。通過對Toyoura砂各向等壓和各向不等壓條件下三軸壓縮不

2、排水試驗結果的數(shù)值模擬，說明了模型的合理性以及存在的不足；4在三維臨界狀態(tài)模型中引入擴展了的基于三維應力空間的Rudnicki和Rice非共軸理論，并推導了三維非共軸本構的彈塑性剛度矩陣。對Toyoura砂的單剪試驗和空心圓柱扭剪試驗進行了數(shù)值模擬，并與共軸模型的模擬結果進行了對比。結果表明，非共軸塑性流動理論的引入可以描述出主應力軸旋轉過程中主應力和主應變率不共主軸的現(xiàn)象，并能準確預測非共軸角的變化趨勢，彌補了共軸模型在這方面的缺陷；

3、5針對傳統(tǒng)本構理論無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)本構模型對Hostun砂的平面應變排水試驗進行了應變局部化分析。首先利用Hostun砂的有關三軸排水試驗結果對模型參數(shù)進行了擬合，然后分別采用共軸理論和非共軸理論對Hostun砂的平面應變排水試驗結果進行了數(shù)值模擬。結果表明，砂土的三維臨界狀態(tài)本構模型能夠合理地描述材料初始狀態(tài)對砂土變形局部化的影響，尤其是初始有效圍壓對剪破角的影響。同共軸理論相比