基于耦合应力建立土本构模型的方法

土的平均应力与广义剪应力在引起塑性应变时会相互交叉影响,为此从反映该交叉影响的剪胀试验规律出发,构造了一个能综合考虑平均应力与广义剪应力交叉作用的耦合应力。在对已有的黏土应力应变试验规律分析的基础上,引用微积分学中曲线积分路径无关的充分必要条件,推导确立了黏土塑性体积应变与耦合应力的一维化本构关系。将该推导方法应用于砂土,又建立了砂土的类似一维化弹塑性本构关系。通过耦合应力的建立以及耦合应力与塑性体积应变一维化本构关系的推导,从全新的视角介绍了一种理解和建立土本构模型的方法。     

Ko压密土的湿化试验规律及其描述

通过对取自奥林匹克森林公园的土进行的干燥状态和饱和状态下的‰压缩试验及湿化试验,得出以下结论：在e-lgp图中：1）正常压密干土在各荷载下湿化,其孔隙比均落在饱和泥浆压缩线上;2）同一前期固结压力下,不同超压密比的干土湿化后,其孔隙比也近似落在一条直线上。依据湿化试验的结果,对Ko状态下天然土的湿化行为给出数学描述,并对试验数据进行预测,结果表明：预测结果与试验结果基本吻合。     

应变软化数学描述方法及其应用

应变软化现象普遍存在于岩土本构规律中。对这种类型的演化,可通过增量构造曲线斜率的方法进行描述。具体做法是:首先在平面直角坐标系中定义一条初值为正、单调递减并最终趋与常值的参考线。其次令所描述曲线由坐标原点开始,其增量斜率由函数值与参考曲线函数值的差决定。通过这样的增量曲线构造,初始时所描述曲线函数值增加而参考曲线函数值减小,当二者相遇时所描述曲线函数值不再继续增加,随后所描述曲线因函数值大于参考曲线而减小,最终所描述曲线与参考线一起达到参考线的稳定常量函数值。这种应变软化型演化规律的描述方法隐含于超固结土的统一硬化模型中(UH模型)。同样利用这种描述方法,可以将UH模型的等向压缩描述扩展为对结构性土等向压缩特性的模拟。     

三维胶结结构性土UH模型

为反映胶结对结构性土剪切最终应力比以及剪胀规律的影响,将p–q坐标中静态的临界状态线(CSL)扩展为与CSL平行并随结构性衰减而从左侧移向CSL的动态临界状态线(MCSL),构造与MCSL匹配的屈服面和剪胀方程,从而将以考虑加载体积垮塌为主的结构性土统一硬化(UH)模型扩展为能考虑胶结影响的胶结结构性土UH模型。在此基础上,应用变换应力三维化方法,将所提模型应用到三维应力空间。相对于结构性土UH模型,三维胶结结构性土UH模型增加了1个模型参数描述初始胶结程度。该参数可由无侧限压缩试验近似确定。通过4种结构性土的试验结果与模型预测对照表明,三维胶结结构性土UH模型能够较合理地反映受胶结影响的结构性土等向压缩、常规三轴剪切与真三轴剪切等特性。     

基于SMP准则的土压平衡盾构刀盘扭矩计算研究

由于目前的刀盘扭矩计算公式中没有考虑土体中间主应力的效应,使其理论计算值较实际偏小幅度过大。为此,笔者通过松岗-中井(SMP)准则引入中间主应力对常规三轴试验测得的内摩擦角进行修正,同时对内摩擦角修正前后的数值予以了比较,结果发现,改进后的内摩擦角与原来相比最大可提高约13%。将修正后的内摩擦角代入扭矩计算公式中,得到了土压平衡盾构刀盘扭矩计算修正模型。并针对600 mm模拟土压平衡盾构掘进机进行刀盘扭矩计算及其试验验证,结果表明,该模型的计算结果与试验测得值相吻合,与未考虑中主应力的理论相比其值增加了17%,提高了理论计算结果的精度。     

反映土结构性的扩展剑桥模型

在等向压缩中,结构性土与重塑土的压缩线在屈服点前斜率相当,而在屈服点后结构性土压缩线较重塑土压缩线的斜率绝对值更大.在剪切中,结构垮塌使结构性土较重塑土发生更大的体积收缩.基于此本文对反映重塑土的剑桥模型进行2点扩展,以使其可描述结构性土的变形特性:1)将结构性土在屈服点前视为弹性,而在屈服点后以结构性土等向压缩线(NCL)确定其压缩指数.2)引入一个新参数来调整NCL与临界状态线(CSL)之间的距离以反映受结构性影响的体积变形规律.通过模型预测与结构性土试验数据对照表明,本文所建立的扩展剑桥模型能通过简单的描述较合理地反映结构性土的变形特性.     

K_0压密土的湿化试验规律及其描述

通过对取自奥林匹克森林公园的土进行的干燥状态和饱和状态下的K0压缩试验及湿化试验,得出以下结论:在e-lgp图中:1)正常压密干土在各荷载下湿化,其孔隙比均落在饱和泥浆压缩线上;2)同一前期固结压力下,不同超压密比的干土湿化后,其孔隙比也近似落在一条直线上。依据湿化试验的结果,对K0状态下天然土的湿化行为给出数学描述,并对试验数据进行预测,结果表明:预测结果与试验结果基本吻合。