考慮小應(yīng)變特性土體本構(gòu)模型及應(yīng)用研究.pdf

1、大量現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)表明：實(shí)際工程(如地鐵、深基坑等)中，除極小一部分區(qū)域外，巖土體應(yīng)變都很小，主要集中在0.01～0.3％之間。由于室內(nèi)測試儀器精度的限制，對小應(yīng)變條件下土體特性認(rèn)識不足，隨著室內(nèi)試驗儀器精度的提高，近年來土體在小應(yīng)變條件下的特性才逐漸被認(rèn)知，同時一些傳統(tǒng)的本構(gòu)模型難以合理地或有效地反映土體的這些特征，且土體在小應(yīng)變區(qū)域內(nèi)所表現(xiàn)出的本質(zhì)特性對正確預(yù)測地下工程施工對周圍環(huán)境的影響起到至關(guān)重要的作用，因此提出或修正一些有適用性

2、和針對性、且能夠考慮小應(yīng)變條件下土體特性的本構(gòu)模型是十分必要和有意義的，同時也具有重要的理論價值和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價值。本文主要研究工作包括： 1.利用英國GDS公司生產(chǎn)同時配備高精度局部位移傳感器的STDTTS+UNSAT(7kN/1700kPa)型號高級應(yīng)力路徑三軸測試系統(tǒng)對小應(yīng)變條件下土體在地下空間開發(fā)中特定應(yīng)力路徑下的特性進(jìn)行了針對性試驗，分析了小應(yīng)變條件下土體模量與應(yīng)力路徑的相關(guān)性、模量隨應(yīng)變增加而衰減的規(guī)律以及土體在小

3、應(yīng)變條件下表現(xiàn)出的高模量、非線性等特性，同時探討了土體在小應(yīng)變條件出現(xiàn)上述現(xiàn)象的機(jī)理。 2.在臨界狀態(tài)理論和邊界面塑性理論的框架內(nèi)，基于修正劍橋模型的基本思想，通過亞塑性理論、各向異性張量以及模量分段描述的概念建立一個能夠考慮土體在小應(yīng)變條件下的高模量、非線性、各向異性以及初始模量與應(yīng)力路徑相關(guān)性的各向異性邊界面模型。 3.結(jié)合FLAC3D應(yīng)用程序的特點(diǎn)，盡管采用幾何非線性理論可以處理實(shí)際問題中的非線性問題，但其沒有包含

4、可以處理小應(yīng)變條件下土體特性的本構(gòu)模型，利用Visual C++6.0編譯了本文模型的動態(tài)數(shù)據(jù)鏈接庫，實(shí)現(xiàn)了本文模型的程序化，進(jìn)而利用本文試驗結(jié)果及他人試驗結(jié)果驗證了所開發(fā)模型的合理性與正確性，并詳細(xì)地論述了模型參數(shù)對小應(yīng)變條件下土體特性的影響。 4.在對南京地鐵1號線張府園～新街口區(qū)間的實(shí)測資料分析的基礎(chǔ)上，采用基于本文模型而編制的地鐵盾構(gòu)施工三維模擬程序?qū)ζ溥M(jìn)行計算分析，驗證本文模型對城市地鐵盾構(gòu)施工引起地表變形分析的可行性