纳米硅水泥土弹塑性有限元分析

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1、万方数据第30卷第1期2009年1月岩土力学RockandSoilMechanics、，01．30No．1Jan．2009文章稿号I1000--7598--(2009)01一0143—04纳米硅水泥土弹塑性有限元分析王立峰1，黄洪勉2(1．浙江科技学院土木系，杭州310012：2．浙江省瑞安市规划建设局，湘江瑞安325200)摘要t试验表明水泥土中掺入适量的纳米硅材料可以大幅度地提高水泥土的抗压强度。在试验的基础上，得出纳米硅水泥土的屈服条件后，采用相关联的流动法则和塑性功硬化条件，建立了纳米硅

2、水泥土的弹塑性本构关系方程。在此基础上，以空间轴对称为研究对象，采用三角形截面的圆环单元，应用虚功原理建立了轴对称条件下纳米硅水泥土有限元方程，用增量刚度法求解，且用Matlab软件编制了有限元程序，在三轴试验条件下验证了该程序的合理性。以某机场水泥土搅拌桩地基处理方法作为工程背景，应用不同纳米硅掺量的水泥土作为地基处理的新材料，与传统水泥土进行了比较，计算结果表明，纳米硅作为水泥土外加剂用于地基处理可有效地减少地基沉降，提高地基承载力，在相同上覆压力下纳米硅水泥土处理后的地基沉降小于普通水泥土

3、材料。关键词：纳米；水泥土；弹塑性；有限元中图分类号lTu471．8；O242．21文献标识码IAElastoplasticfiniteelementanalysisofnanometersiliconandcement．stabilizedsoilsWANGLi。fen91，HUANGHong—mian2(1．DepartmentofCivilEngineering，ZhqiangUniversityofScienceandTechnology,Hangzhou310012，China；2．R

4、ui’anPlanningandConstructionBureauofZhejiangProvince，Rui’an325200．China)Abstract：Testsshowaddingproprietynanometersilicontocement-stabilizedsoilsCanimprovecompressivestrengthofcement-stabilizedsoilsgreatly．Basedontests。constitutivemodelofnanometersil

5、iconandcement—stabilizedsoilsisproposedbyusingtheyieldcriterionattainedbytests，relatedflowrulesandplasticworkhardeningrules．Theauthorsdeducefiniteelementequationsinconditionsofspatialaxisymmetryapplyingmeansofincrementalstiffnessbyuseofannuluselement

6、oftriangularcross—sectionandprincipleofvirtualwork；andgiveMatlabprograms；andtherationalityofprogramsisverifiedbytriaxialtests．Regardedasnewkindofgeotechnicalmaterial，nanometersiliconandcement-stabilizedsoilsareusedingroundimprovementinairfieldproject

7、insteadofroutinecement-stabilized，andcompareditsusewithroutinecement-stabilizedsoils．Theresultsshowthatnanometersiliconandcement—stabilizedsoilsCandecreasegroundsettlementandimprovegroundbearingcapacity．Bornonthesameoverlyingpressure，thesettlementofn

8、anometersiliconandcement-stabilizedsoilsislessthanthatofroutinecement—stabilizedsoils．Keywords：nanometer；cement-stabilizedsoils；elastoplasticity；finiteelements1引言已有的研究成果表明，在适宜的纳米硅掺量下水泥土能够大幅度提高水泥土的强度，可有效改善水泥土的宏观力学性能Il-3】，作为一种岩土工程材料它具有非线性、弹塑性和各向异性等性状。笔