岩土本构综述.docx

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1、文章编号（黑体加粗）：1000－7598－(2003)02―0304―03（编号用TimesNewRoman）饱和土本构模型研究进展摘要：自20世纪50年代以来，随着计算机技术的发展，许多能够描述饱和土体复杂力学行为的本构模型相继被提出来，但由于模型数量较多，很多模型较为复杂，因此不被工程师们所接受。综述近60年来饱和土体静力本构和动力本构的发展情况，对每种模型进行简单的介绍，以求尽可能多的囊括近年来较为成熟的各类模型，便于工程师与科研工作者对这些模型有所了解，并能在工程中进一步完善和应用。关键词：中图分类号：TU4

2、43（TimesNewRoman）文献标识码：AAdvanceinresearchonconstitutivemodelofsaturatedsoilAbstract:since1950’s,withthedevelopmentofcomputerscience,manyconstitutivemodelswereproposedtodescribethecomplicatednatureofsaturatedsoil.However,thenumberofthenewmodelistoolargeandmanyof

3、themarenotacceptedbyengineers.Wereviewthedevelopmentofsaturatedsoilconstitutiveandsoildynamicsconstitutiveinnearly60years,andintroduceasmanyrelevantmaturitymodelsbrieflyaspossiblyinordertomakeengineersandscientistsknowaboutthesemodelsandutilizetheminrealproject

4、s.Keywords:1.引言土作为一个自然形成的天然材料，具有复杂的物理力学性质，普遍认为用统一的土的本构模型完全模拟土的物理力学性质是十分困难的[1]，现有的模型普遍都具有局限性。土体依据颗粒大小，矿物组成等物理性质分为有粘性土与无粘性土，而两类土在力学性质上有很大的不同，尤其是其作为多孔介质材料时，与水发生相互作用，其表现出来的力学性质更是相差甚远。对于同种土不同的含水量也会影响土的力学性质。因此多年来，为了能够较细致的描述土的力学性质，人们一直在针对不同的土给出不同的力学模型，而研究对象也逐渐从饱和土到非饱和

5、土过度。为了适应与更广泛的工程应用，统一的力学模型也是必不可少的。人们运用连续体力学，多孔介质材料力学与混合物理论，给出了土体运动和变形所要满足的各类平衡条件，为了进一步对土体的具体的力学特性进行描述，还需要建立土体的本构方程。对于材料的本构关系的论述最早可追溯到胡克定律，而摩擦型材料需要在线性广义胡克定律的条件下，给出描述摩擦型材料力学特性的莫尔库仑准则。人们最初将土视作为摩擦型材料，因此莫尔库仑模型在很长一段时间被应用到各类岩土工程问题中，直到现在，人们仍然视莫尔库仑准则为土体的破坏准则。在计算机尚不发达的年代，

6、莫尔库仑型理想弹塑性本构模型作为能够模拟摩擦型材料剪切特性的模型起着主导的作用。随着试验技术的发展和越来越多的高精度试验设备的开发，土体越来越多的特性被人们所了解，比如剪胀性，各向异性，结构相关性以及非饱和土的特性在近几十年受到广泛的关注。计算机的发展使得人们可以使用更为复杂的非线性本构关系来描述原本使用莫尔库仑理想弹塑性模型无法描述的土体力学特性[2]。但是许多很好的模型并没有在工程中得以应用，在进行有限元分析时存在诸多问题。本文将对过去几十年来较为成熟的饱和土体静动力本构模型的研究状况进行简单介绍，以便于更多的工

7、程师对这些模型有所了解，并将这些模型应用于实际工程中去。2.土体静力本构模型研究进展土体静力本构模型建立了土体在受到静态荷载作用下应力与应变的关系，对于不同的土体，因其密度，受力状态，排水条件等的不同其表现出的应力应变关系有很大的不同[3]。因此，往往人们在建立土体的本构关系时，会分析其适用条件。土体静力本构模型因其描述的力学特性与模型采用的假设不同，大致可以分为弹性本构模型，弹塑性本构模型，粘弹塑性本构模型，脆性模型和损伤模型等，不同的模型对土体的性质描述的侧重点不同，在采用具体的模型类型时，需要根据实际工程问题来

8、选取。本文主要介绍相对简单并且发展较为成熟的前两类模型。2.1非线性弹性本构模型非线性弹性模型的共同特点是材料的弹性模型参数与应力应变水平之间有关，对线弹性的广义胡克定律进行了推广，建立增量型、全量型或者积分型的本构关系。依据基本假设的不同，又可以分为：Cauchy弹性模型、超弹性模型和亚弹性模型，相对于Cauchy弹性和超弹性模型，亚弹性模型