基于能量耗散土体本构关系和其参数确定

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1、第24卷增2岩石力学与工程学报Vol.24Supp.22005年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov.，2005基于能量耗散的土体本构关系及其参数确定秦理曼，迟世春，林皋(大连理工大学土木水利学院及海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024)摘要：从热力学基本理论出发，研究了土体受力变形过程中的能量耗散函数，据此构造了土的弹塑性模型。模型的屈服轨迹、塑性流动、硬化规律及弹性规律均可通过自由能函数和耗散增量函数推导得到。研究中区分塑性功与能量耗散，引出了储存塑性功的概念，定性地讨论模型

2、参数的物理意义及其取值。并通过拟合三轴试验曲线，确定了模型参数；将计算的应力–应变曲线及体变曲线或孔压增长与试验结果比较，验证了模型的有效性。这种本构模型的构造方法掘弃了以德鲁克公设为基础的传统塑性理论，自动满足热力学定律，具有较为严密的理论基础。关键词：土力学；塑性；本构方程；热力学；三轴试验中图分类号：TU441文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)增2–5625–09AMODELOFSOILCONSTITUTIVERELATIONBASEDONENERGYDISSIPATIONANDITSPARAMETERSDETERMINATI

3、ONQINLi-man，CHIShi-chun，LINGao(SchoolofCivilandHydraulicEngineeringandStateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：Amodelbasedonideasofthermomechanics，thefirstandsecondlawsofthermodynamics，isintroducedtodescribetheela

4、sto-plasticbehaviorofsoildeformation，andthemethodofdeterminingmodelparametersisprovided.Oncetheformsofthefreeenergyfunctionanddissipationpotentialfunctionhavebeenspecified，thecorrespondingyieldsurface，flowrule，hardeningruleaswellastheelasticitylawarededucedinasystematicmanner.Th

5、eplasticworkanddissipationenergyaredistinguishedexplicitly.Notallplasticworkisdissipated，butsomearestoredandcanberecoveredunderreversedplasticloading.Thephysicalmeaningandrangeofmodelparametersarediscussed.Theparameterscanbedeterminedbyfittingthetriaxialtestcurves，andthegenetica

6、lgorithmisadoptedbyusingobtainedparameters，andagroupofdrainedtriaxialtestsarecomputed，andcomparedwiththeexperimentalresultstoverifythevalidityofthemodel.Themodelautomaticallysatisfiesthelawsofthermodynamics，andthereisnoneedtoinvokeanyotherpostulations.Keywords：soilmechanics；plas

7、ticity；constitutiveequations；thermomechanics；triaxialtests模型；另一种方法是从某些理论假定出发，经严格1引言的数学推导得到，即理论类模型，如剑桥模型。理论类模型总是基于对宏观和微观某些概念的模拟之构造土的本构关系有两种方法：一是试验曲线上，因而能够深刻描述土的一些本质特征。当然即的拟合方法，可得到经验类模型，如Lade-Duncan使是经验类模型也需要一些潜在的理论框架为基收稿日期：2004–03–29；修回日期：2004–05–30基金项目：国家自然科学基金资助项目(50479057)作者简介

8、：秦理曼(1977–)，女，2002年毕业于华北水利水电学院水工结构专业，现为博士研究生，主要