一种无粘性土的修正空间滑动面本构模型及试验验证

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鉴于荷载作用下土的变形特性非常复杂,影响因素众多,土的应力-应变本构关系就成为岩土工程中的核心问题。而岩土工程中的很多问题都属于空间问题,空间破坏的形式一般都是剪切破坏,因此解决岩土的空间破坏问题,首先是解决岩土的空间破坏面位置上的抗剪强度的通式问题。对空间应力破坏情况,岩土滑移面的位置及空间面上的抗剪强度如何确定的问题一直都没引起许多学者的重视,也很少有人进行深入得研究。本文以现有空间滑动面本构模型存在的缺点进行分析,提出了修正的空间滑动面本构模型并进行试验验证。因此,以此为研究对象,具有重要的理论意义和工程应用价值。空间滑动面本构模型是一种能够较好反映无黏性土强度与变形特性的本构模型。但因该模型假定空间滑动面上的应变比与应力比之间为直线关系,从而导致其不适应于低应力水平、也不能反映土逐渐趋于破坏的特性。本文针对上述缺陷,提出了一种修正方法,并通过常规三轴试验和真三轴条件下的平面应变试验,验证了修正模型的合理性。本文利用无黏性土做常规三轴排水压缩试验和平面应变试验,通过整理试验数据,绘制应力比与应变增量比关系曲线和应力比与应变增量比。分析应力比与应变增量比及剪应变之间关系。利用试验数据确定了修正的空间滑动面本构模型中的4个参数之后,求出修正的空间滑动面本构模型的方程式。然后比较在不同围压条件下,修正模型的试验结果和计算结果。依据不同围压条件下三轴试验及平面试验结果,还分析了无黏性土的应力应变关系及体积变化特性等。论文得到的主要结果如下:1.将现有空间滑动面本构模型中空间滑动面上的应力比与剪应变之间修正为双曲线关系后,经分析及应力比与剪应变关系曲线都表明:修正模型不仅适应于整个应力及应变的可能变化范围,也能够反映土随荷载增加逐渐趋于破坏的特性。2.多种条件下修正模型计算结果与三轴试验及平面应变试验结果的比较表明,本文修正方法是基本可行的。
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