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《饱和土体动力本构模型研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、文章编号:100726069(2004)0120138211饱和土体动力本构模型研究进展李亮赵成刚(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:饱和土体的动力本构模型对于土体的动力反应计算分析和岩土工程初边值问题的求解发挥着重要的作用。本文对饱和砂土和饱和粘土动力本构模型的研究进展情况进行了较为详细的综述,并对其未来发展的一些方向和有待进一步研究的问题作了介绍。关键词:饱和砂土;饱和粘土;动力反应;本构模型中图分类号:TU435文献标识码:AAdvancesontheresearchofdyna
2、micconstitutivemodelsofsaturatedsoilsLILiangZHAOCheng2gang(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Thedynamicconstitutivemodelsofsaturatedsoilsplayanimportantroletothecalculationofthedynamicre2sponseo
3、fsoilsandthesolutiontogeotechnicalinitialandboundaryvalueproblems.Inthispaper,theadvancesontheresearchofthedynamicconstitutivemodelsofthesaturatedsandandclayarereviewedandsummarizedindetail,andsuggestionsareprovidedforfuturedevelopmentsandstudies.Keywords
4、:saturatedsand;saturatedclay;dynamicresponse;constitutivemodels1引言实际岩土工程中的许多问题都可以归结为求解一定偏微分方程的初边界值问题,但要使这种问题的解答切合实际,在很大程度上取决于描述土体特性的本构模型的选择。在饱和土体动力反应的计算分析中,选取适当的土体动力本构模型以准确反映土体在动荷载作用下的动力特性,对于计算结果的正确性具有重要的影响。土体的动力本构模型即动荷载作用下土体的应力—应变关系,是表征土体的动力学特性的基本关系,是土动力
5、学研究的核心问题之一,也是分析土体动力失稳过程一系列特性的基础。饱和土体的实际动本构关系是极其复杂的,它在不同的荷载条件、土性条件及排水条件下会表现出极不相同的动本构特性。由于饱和土体动本构特性的复杂性,要建立一个能够适用于各种不同条件的动本构模型的普遍形式是不切实际的,其切实的方法是对于不同的工程问题,应该根据土体的具体条件和不同要求,有选择地舍弃部分次要因素,保留所有主要因素,建立一个能够基本反映实际情况的动本构模型。由于国内外学者们的共同努力,使得饱和土体动力本构模型的研究得到了较大的发展,取得了丰
6、硕的成果1～3。本文将对国内外饱和土体动力本构模型的研究进展情况进行比较详细的综述,并对其未来发展的方向和有待进收稿日期:2003-05-12;修订日期:2003-08-13基金项目:国家自然科学基金资助项目(50178005)作者简介:李亮(1975-),男,山西太谷人,博士研究生,主要从事土动力学研究.1期李亮等:饱和土体动力本构模型研究进展139一步研究的问题作一个简要的介绍。2饱和土体动力本构模型研究进展综述到目前为止,具体建立的饱和土体动力本构模型的数量已经相当可观,它们大致可以分为两大类,即基
7、于粘弹性理论的模型和基于弹塑性理论的模型。2.1基于粘弹性理论的土体动力本构模型自1968年Seed提出用等价线性方法近似考虑土的非线性以来,粘弹性理论已有了较大的发展。土体的粘弹性动力本构模型由骨干曲线和滞回曲线构成。骨干曲线表示最大剪应力与最大剪应变之间的关系,反映了动应变的非线性;滞回曲线表示某一个应力循环内各时刻剪应力与剪应变的关系,描述卸载与再加载时应力—应变的规律,反映了应变对应力的滞后性,两者一起反映了土体应力—应变关系的全过程。在土体的动力反应分析中,常用的粘弹性模型有等效线性模型和曼辛(
8、Masing)型非线性模型两大类。等效线性模型把土体视为粘弹性材料,不寻求滞回曲线的具体数学表达式,不建立具体的应力—应变关系,而是给出等效弹性模量和等效阻尼比随剪应变幅值和有效应力状态变化的表达式。曼辛型非线性模型则根据不同的加载、卸载和再加载条件直接给出动应力—应变的表达式。在给出初始加载条件下的的动应力—应变关系式(骨干曲线方程)后,再利用曼辛二倍法得出卸荷和再加荷条件下的动应力—应变关系,以构成滞回曲线方程。Hardi
