考慮卸載擾動狀態(tài)的3D彈粘塑性本構(gòu)模型及其應(yīng)用.pdf

1、擾動狀態(tài)理論(DSC)認為實際狀態(tài)應(yīng)該是相對完整狀態(tài)和完全調(diào)整狀態(tài)以擾動函數(shù)作為權(quán)值相加的平均體現(xiàn)。本文針對軟土卸荷流變問題，采用擾動狀態(tài)理論，從室內(nèi)卸荷試驗入手，建立了從一維到三維的卸荷流變本構(gòu)模型。本文主要工作和研究成果如下： 1.通過有限元模擬，設(shè)計了基坑不同擾動區(qū)域應(yīng)力路徑室內(nèi)流變試驗。試驗主要結(jié)論是：①一維卸荷試驗中，土體卸荷后孔隙比與時間對數(shù)成線性關(guān)系，且斜率基本相同；卸荷比一定時，隆起模量隨時間呈指數(shù)衰減；卸荷后的

2、隆起模量遠大于加荷時的壓縮模量，其最小比值介于2-7之間。②不論是被動區(qū)土的卸荷蠕變還是主動區(qū)土的卸荷蠕變，都隨著卸荷水平的增大而出現(xiàn)瞬時變形和蠕變的三個階段(衰減蠕變，等速蠕變和加速蠕變)。試驗發(fā)現(xiàn)，上海軟土一般不出現(xiàn)從蠕變的第二階段(等速蠕變階段)直接進入蠕變第三階段(加速蠕變階段)的現(xiàn)象。③無論是基坑被動區(qū)的三向卸荷還是主動區(qū)的側(cè)向卸荷，卸荷時均引起孔壓的下降，但在卸荷結(jié)束時孔壓均增大，上升到正值。開挖工程最危險時刻不是出現(xiàn)在施工

3、竣工時，而是出現(xiàn)在經(jīng)過一段時間蠕變后，其孔壓達到最大時。 2.利用土體卸荷室內(nèi)試驗規(guī)律和殷建華提出的等效時間概念，推導了分步卸荷和連續(xù)卸荷的一維彈粘塑性本構(gòu)方程。卸荷下的彈粘塑性本構(gòu)模型和Yin-Graham模型可以歸一化為一維(加載，卸載)彈粘塑性本構(gòu)模型。 3.采用廣義Kelvin元件模型代表軟土流變的相對完整狀態(tài)，并將其推廣到三向應(yīng)力狀態(tài)；根據(jù)等效時間概念，采用修正劍橋模型作為屈服面方程和相關(guān)聯(lián)的流變法則，建立了軟

4、土卸荷下三維彈粘塑性模型。并將其作為完全調(diào)整狀態(tài)；修正了Desai提出的擾動函數(shù)，在擾動函數(shù)中考慮體應(yīng)變和剪應(yīng)變的影響，采用DSC理論，建立了軟土卸荷下的三維擾動狀態(tài)模型。 4.將卸荷流變的擾動狀態(tài)模型應(yīng)用到近鄰地鐵隧道的深基坑工程中。利用FLAC3D建立了三維數(shù)值模型，對基坑進行了全過程動態(tài)施工模擬。計算結(jié)果表明：①坑內(nèi)不同區(qū)域開挖對圍護結(jié)構(gòu)傾斜靈敏度不一樣。開挖墻間留土流變速率顯著增加，需分段，限時，平衡對稱開挖。②模型可以