考虑应力路径和加载速率效应砂土的弹黏塑性本构模型

摘要：

利用室内多应力路径平面应变压缩试验结果,分析和研究密实砂土变形和强度特征的应力路径和加载速率效应.试验结果表明:一方面,不可恢复体积应变和剪切应变都具有明显的应力路径相关性,因而在传统塑性理论中将其作为硬化参量存在不合理性;另一方面,砂土的应力-应变特性与加载速率的变化存在着显著的关系.加载速率效应与蠕变和应力松弛一样均是砂土黏性的外在反映,其最重要的特征之一是加载速率发生突变时,应力也发生相应的突变,并呈现出刚性很大、近似弹性的特性.对试验结果的进一步分析发现,一种修正的不可恢复应变能W ir*及相关的函数与应力路径不相关.将W ir*作为硬化参量,并在非线性三要素模型的理论框架下,提出一种基于能量的砂土弹黏塑性本构模型.该模型可以考虑应力路径、压力水平、固有各向异性、孔隙比等因素对砂土变形和强度特征的影响,以及应变局部化和加载速率变化所产生的黏性特性.将上述模型嵌入到有限元程序中,并对平面应变压缩试验进行模拟计算,验证模型的精确性.研究结果表明,与现有的砂土本构模型相比,所提出的模型能更好地模拟应力路径及加载速率变化对砂土变形和强度特征的影响.

关键词：土力学、砂土、弹黏塑性、应力路径、加载速率、硬化参量

所属期刊栏目：28

分类号：TU441(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目50679056;教育部新世纪优秀人材支持计划基金项目NCET-06-0378;上海市曙光计划基金项目05SG25;教育部留学回国人员科研启动基金

在线出版日期：2009-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：929-938