循环荷载下非饱和结构性黄土的损伤模型

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1、第27卷第4期岩石力学与工程学报Vol.27No.42008年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2008循环荷载下非饱和结构性黄土的损伤模型1，2，331，233杨超，崔玉军，黄茂松，J.M.PEREIRA，J.P.KARAM(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092；2.同济大学地下建筑与工程系，上海200092；3.法国路桥大学CERMES实验室，法国巴黎77455)摘要：在边界面弹塑性模型基础上，借助胶结体损伤理论与非饱和土力学，提出一个可以描述循环荷载作用下非饱和黄土力学特性的弹塑性本构模型。在损伤

2、模型中，定义胶结体弹性衰减规律，将结构损伤与应变增量的绝对累计值联系起来；并利用土的持水曲线建立常含水量下吸力与土体应力之间的耦合作用关系。通过与循环三轴试验结果的比较，表明该模型能够较好地模拟非饱和黄土在循环荷载作用下的力学特性。关键词：土力学；黄土；损伤；循环荷载；边界面；本构模型；试验验证中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)04–0805–06DAMAGEMODELFORUNSATURATEDSTRUCTURALLOESSUNDERCYCLICLOADING1，2，331，233YANGChao，CUIYujun，HUANGMaosong，J.M.P

3、EREIRA，J.P.KARAM(1.KeyLaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofEducation，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2.DepartmentofGeotechnicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；3.CERMES，EcoleNationaledesPontsetChaussees，Paris77455，France)Abstract：Basedontheboundarysurfa

4、ceelastoplasticmodel，thecementeddamagetheoryandthebasicBarcelonamodelforunsaturatedloess，anelastoplasticdamagemodelforunsaturatedloessundercyclicloadingisproposed.Firstly，thelawforbondsdegradationisgiven，wherethestructuredamageandtheaccumulationofabsolutevaluesofstrainincrementsarecombined.Then，thew

5、ater-retentioncurveisemployedtoconsiderthecouplingofsuctionsandstressesunderconstantwatercondition.Finally，triaxialtestsundercyclicloadingarecarriedout；thecomparisonbetweenexperimentalresultsandmodelsimulationsshowsthattheproposedmodeliscapableofdescribingmechanicalbehaviorsofunsaturatedloessundercy

6、clicloading.Keywords：soilmechanics；loess；damage；cyclicloading；boundarysurface；constitutivemodel；experimentalvalidation非饱和状态的强结构性黄土。因此，对该类土体在1引言循环荷载下的力学性能预测成为一个研究重点。结构性土具有结构强度，即土固定颗粒的特定法国高速铁路(TGV)北线穿越广阔的黄土地排列以及相互接触处由孔隙水中析出沉淀物引起的带。在2001年冬季至2002年春季的多雨季节，该胶结作用等产生的附加强度。对土体结构性数学铁路附近出现了多个坍陷坑，最深可达7m，这给模型及其损

7、伤理论的研究已经成为当今土力学研[1][2]列车的运行带来了极大的安全隐患。经现场观测究的重点。已有研究结果表明，结构性土体中胶和室内试验研究发现，该区域内的土体为长期处于结体的损伤破坏，能够改变土体原有屈服面的大小收稿日期：2007–09–09；修回日期：2008–02–20基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET–04–0371)作者简介：杨超(1979–)，男，2002年毕业于河