基于熱力學(xué)理論的超固結(jié)土本構(gòu)模擬.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)實力和綜合國力的不斷增強(qiáng)，高速公路、鐵路、機(jī)場和堤防工程等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)蓬勃發(fā)展。超固結(jié)土覆蓋區(qū)域廣泛，其工程力學(xué)特性十分復(fù)雜，建立超固結(jié)土本構(gòu)模型，并準(zhǔn)確預(yù)測超固結(jié)黏土地基強(qiáng)度及變形，已成為當(dāng)前巖土工程領(lǐng)域重要研究內(nèi)容。
　　本文以熱力學(xué)原理為基礎(chǔ)，建立了超固結(jié)土在不同固結(jié)應(yīng)力路徑下的本構(gòu)模型。在對修正劍橋模型和α非相關(guān)聯(lián)模型耗散勢函數(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，考慮屈服面的形狀變化和旋轉(zhuǎn)，提出了新的耗散勢函數(shù)，得到了真實應(yīng)力

2、空間的屈服函數(shù)，用于模擬不同固結(jié)應(yīng)力歷史的黏土剪切特性。同時引入邊界面理論來實現(xiàn)加載初期超固結(jié)土的彈塑性響應(yīng)。本論文同時提出了新的旋轉(zhuǎn)硬化準(zhǔn)則，并滿足熱力學(xué)及臨界狀態(tài)理論要求。建立的模型對不同類型土的常規(guī)三軸壓縮試驗進(jìn)行模擬，通過對比等向固結(jié)和各向異性固結(jié)、正常固結(jié)和超固結(jié)條件下的排水和不排水實驗數(shù)據(jù)，驗證了模型的有效性和合理性。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)研究了臨界破壞時屈服面的形狀要求，并以修正劍橋模

3、型和α非相關(guān)聯(lián)模型的耗散勢函數(shù)為基礎(chǔ)，提出了考慮屈服面形狀特性的耗散勢函數(shù)，建立了耗散空間內(nèi)的α-β屈服函數(shù)，獲得了真實應(yīng)力空間的屈服面;(2)在α-β模型中引入邊界面理論來模擬超固結(jié)土加載初期的彈塑性響應(yīng);采用可移動映射中心，并通過合理的剪脹公式，實現(xiàn)了強(qiáng)超固結(jié)土加載初期的剪脹行為;將塑性模量中的臨界狀態(tài)應(yīng)力比用虛峰值應(yīng)力比代替，反映材料的軟化行為;(3)在α-β邊界面模型中引入旋轉(zhuǎn)硬化機(jī)制來，建立了各向異性固結(jié)土的本構(gòu)模型;根據(jù)熱力