基于SMP准则的双屈服面弹塑性模型的三维化

１　引　　言*仅有一个屈服面的弹塑性模型（如修正剑桥模型［１］）,不能很好地模拟土的剪胀性及ｐ（平均主应力）减小和ｑ（偏应力）不变的应力路径下的应力应变关系,为克服这些缺点,许多人提出了双屈服面模型。殷宗泽提出的双屈服面模型［２］也属于这一类,由于该模型在国内已得到一定的应用,所以对该模型进行进一步改进,使之能较好地预测三维应力状态下土的应力应变关系。目前现有的大多数土的弹塑性模型只有在三轴压缩应力条件下得到验证,然后用ｐ＝σｉｉ／３和ｑ＝３（σｉｊ－ｐδｉｊ）（σｉｊ－ｐδｉｊ）／２（σｉｊ为应力张量,δｉｊ为Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ符号）把模型推广到三维应力状态。用此法定义的ｐ和ｑ推广的三维模型     

不同溶液下弱膨胀土的抗剪强度研究

为了研究氯化钠溶液对膨胀土强度的影响,以宁明弱膨胀土为研究对象,对经不同浓度氯化钠溶液饱和后的试样进行直剪试验。试验结果发现,由于试样孔隙中氯化钠盐溶液的存在,改变了弱膨胀土的峰值和残余剪切强度, 即经1 mol/L氯化钠溶液饱和的试样剪切强度小于蒸馏水饱和试样的剪切强度,氯化钠溶液降低了试样的黏聚强度和摩擦强度。认为造成上述结果的原因为,氯化钠溶液降低了位于剪切面上的颗粒与颗粒之间的作用力,使得相互阻碍作用降低,剪切面容易形成,表现为剪切强度降低。     

考虑孔隙比和水力路径影响的非饱和土土水特性研究

以非膨胀性黏土为试验研究的对象,利用压力板法研究了初始孔隙比对不同水力路径下非饱和压实土土水特性的影响。试验结果表明,不同初始孔隙比土水特征曲线均存在明显的滞洄现象;当吸力大于某一值时,以含水率与吸力关系表示的话,不同初始孔隙比主脱湿土水曲线几乎重叠;以饱和度与吸力关系表示,初始孔隙比对土水特征曲线存在较大的影响。还提出归一化处理全吸力范围内不同初始孔隙比土水特征曲线的方法。最后,在归一化的处理方法基础上,提出了考虑初始孔隙比影响的非饱和土滞洄特性的模拟方法,并利用相关实测数据加以验证。     

黏土和砂土简单的三维本构模型(英文)

把修正剑桥模型推广为适合于黏土和砂土的简单、统一三维本构模型是基于以下两点提出的 :第一点 ,把由笔者已提出的基于SMP准则的一个变换应力张量用于修正剑桥模型使其简单实现了三维化 ,改进的模型对于黏土实现了从剪切屈服到剪切破坏的统一及临界状态理论同SMP准则的结合 ;第二点 ,为了建立对于黏土和砂土简单、统一的本构模型 ,推导出了一个新的硬化参数 ,新硬化参数不仅能描述砂土不同程度的剪胀性 ,对于正常固结黏土又能退化成塑性体积应变 ,所提硬化参数的合理性也被各种路径下分别在三轴压缩和三轴伸长下的试验结果所证实。所提模型的计算参数仅为 5个常规试验参数 ,易于确定     

不同制样方法非饱和土的持水特性研究

以一种黏土为研究对象,对其压实样和预固结样进行一系列的持水特性试验和压汞试验,研究了不同制样方法对持水特性和内部孔隙结构分布的影响及在不同各向等应力作用下的持水特性。结果表明:预固结样的内部孔隙分布为单峰孔隙结构,孔隙大小分布较为均匀;压实样则为双峰孔隙结构,但压实样在20 k Pa的竖向压力作用下浸水饱和后,其内部孔隙分布变为单峰孔隙结构。此外,在相同各向等应力条件下初始孔隙比相近的预固结样和压实样的持水特性试验结果表明,预固结样的进气值要比压实样的大,其原因是前者孔隙分布较均匀;其次,受各向等应力越大的预固结样其进气值越大。最后,利用压汞试验的结果对预固结样和压实样的脱湿段的持水曲线进行了推算,并与实测值进行了对比。     

红黏土的土水特性及其孔隙分布

以桂林红黏土为研究对象,采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液蒸气平衡法3种方法研究在全吸力范围内原状样和压实样的土水特性,并结合压汞试验研究其孔隙分布。试验结果表明:当吸力约小于10 MPa时原状样的土水特征曲线略低于压实样,主要原因是原状样内部裂隙随吸力的增加而不断发展;当吸力约大于10 MPa时两者的土水特征曲线几乎重合。原状和压实桂林红黏土样的土水特征曲线与典型的土水特征曲线不同,即在过渡段均不是单一直线。此外,原状样为单峰孔隙结构,压实样则为双峰孔隙结构,原状样的最终收缩变形量比压实样大。不同干密度的压实样内部颗粒间孔隙分布几乎相同,而积聚体间孔隙或积聚体内孔隙相对较大孔隙存在差异;由此可解释在高吸力范围内不同干密度压实样的含水率与吸力关系土水特征曲线几乎重合;以饱和度与吸力关系表示时,干密度越大,土水特征曲线越高。     

砂的临界状态本构模型局部化分叉分析

摘要：局部化分叉的发生与材料本构模型及材料参数的选择密切相关，基于砂的临界状态本构模型考虑了平均有效应力水平及孔隙比的影响，能合理地反映不同密度和应力水平下砂的变形特性。通过对该模型在平面应变状态下变形局部化分叉解析表明：在围压一定时，分叉出现在应力应变关系硬化阶段，分叉点对应的应力比及剪切带倾角均随孔隙比的增加而减小；密砂及松砂分叉点对应的应力比分别在临界状态线的上侧和下侧；而且峰值应力比与分叉应力比差值基本不变，但松砂较密砂差值大。在初始孔隙比一定时，密砂分叉点对应的应力比及剪切带倾角随着初始有效围压的增大而减小，而松砂分叉时的应力比及剪切带倾角基本不受围压影响。最后，为了验证解析解的正确性，采用回映应力更新算法，编写了有限元材料子程序，把该模型嵌入有限元软件ABAQUS。通过对多单元立方体试样数值模拟结果与解析解的对比，解析解与数值模拟结果基本一致。     

饱和高庙子膨润土的渗透特性

在核废料深层地质处置工程中,膨润土的渗透特性是需要考虑的重要因素之一。对浸水饱和的高庙子钙基膨润土压实试样进行压缩试验,利用时间平方根法测定压缩试验中每级荷载下的固结系数,然后用太沙基一维固结理论计算土的饱和渗透系数。试验研究表明:在弹塑性阶段,计算所得饱和渗透系数随竖向应力的增大而减小,在双对数坐标下,计算渗透系数与竖向应力呈线性关系;孔隙比对渗透性起着主导作用,在半对数坐标下,计算渗透系数随孔隙比的减小而线性减小,由该线性关系得到的某一孔隙比下的计算渗透系数与公开发表的相同孔隙比的高庙子钙基膨润土的渗透系数接近。研究结果及相关文献证明应用固结理论方法间接推算膨润土饱和渗透系数的方法是可行的,该方法适用于低渗透性黏土的饱和渗透系数的量测。     

固废焚烧炉渣的压缩破碎特性试验研究

对上海市某固废焚烧厂产生的炉渣进行了不同最大竖向压力下(即200~3 200 k Pa)的压缩试验,对所有试样在试验前后进行了颗粒大小分析试验。由试验结果可知,施加的最大竖向压力小于试样的屈服应力时,压力对压缩后试样的颗粒级配曲线影响不大;若最大竖向压力大于试样的屈服应力,炉渣颗粒会发生较明显的破碎,压力对压缩后试样的颗粒级配曲线影响较大。此外,炉渣试样在试验过程中易发生破碎的粒径主要集中在最大粒径组。最后,用Hardin模型对试验炉渣的破碎特性进行了分析。