饱和砂土的三剪统一弹塑性边界面模型研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：学号：４０６０１２６１５０１７南昌大学硕士研究生学位论文饱和砂土的三剪统一弹塑性边界面模型研究ｒｏａｃｈｅｓｈｅＴｒ－－ＡｐｐｔｏｔｉｐｌｅＳｈｅａｒＵｎｉｆｉｅｄＥｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｉｔＢｏｕｎｄｉｎｙｇＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌｆｏｒＳａｔｕｒａｔｅｄＳａｎｄ董肖龙培养单位（院、系）：建筑工程学院：指导教师姓名、职称＿胡小荣教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：岩土工程论文答辩日期：答辩委员会主席：

2、评阅人：僻爲尤年月日国家自然科学基金（10862004，11362016）资助项目摘要摘要地铁埋深较大，除地铁建造施工过程中对土体产生的静力作用外，在地铁运行期间土体主要受到动荷载的作用。本文针对南昌地铁饱和砂土在静动荷载作用下的变形特性，基于三剪统一强度准则采用边界面理论研究不同密实度条件下饱和砂土的本构模型。在修正剑桥模型中引入考虑密实砂土相变孔隙比的状态参量，以反映土体在荷载作用下表现出的剪胀和应变软化特性。为解决修正剑桥模型不能考虑全应力状态和黏聚力对土体应力应变特性影响的缺点，将三

3、剪统一强度准则与上述模型相结合，通过等量代换和坐标平移两种方法得到可以反映土体受力时中间主应力效应、应力区间效应、拉压差和黏聚力对土体应力应变特性的屈服面方程。在边界面理论的基础上建立了饱和砂土三剪统一边界面弹塑性本构模型。为验证所建模型的正确性，取南昌地铁某车站进出口底板下砂土为试验土样，通过掺入细黏土颗粒设定砂土质量含泥量为0%、5%、10%以考虑黏聚力的影响，在围压为100kPa、200kPa、400kPa时分别进行了排水和不排水条件下的常规三轴试验；采用逐级加载的方式进行了等向固结压缩试验，最大

4、等向固结压力为1600kPa。在设定砂土质量含泥量为0%、5%、10%，围压为100kPa、200kPa、400kPa，频率为0.5Hz、1Hz、2Hz，振幅为30kPa、40kpa、50kPa等条件下分别进行单一变量不排水单轴循环荷载试验。依据相关试验确定模型参数。对比试验数据与数值计算数据，结果表明新模型在常规三轴应力状态和不排水循环动三轴应力状态下均能够反映饱和砂土的应力应变特性。最后，依据新模型的应力应变关系，采用Fortran软件编制了相关数值计算程序，设定真三轴应力状态进行了数值实验。研究分

5、析了在单调荷载作用下中间主应力影响系数对土体力学和变形特性的影响，在循环荷载作用下中间主应力、最小主应力、土的含泥量和循环应力幅值对土体受力和变形的作用。关键词：饱和砂土；边界面模型；三剪统一强度理论；三轴试验；动三轴试验IAbstractABSTRACTSoilsaroundthesubwaytunnelsatgreatdeptharesubjectedtothestaticloadsduringtheconstructionanddynamicloadsduringtheoperation.Inth

6、ispaper,theconstitutivemodelofsaturatedsandwithdifferentcompactnessisstudiedbasedontheboundingsurfacemodelandthetriple-shearunifiedstrengththeoryinaccordancewiththedeformationcharacteristicsofsaturatedsandundertheactionofdynamicandstaticloadsinNanchangme

7、troproject.ThestateparameterconsideringthephasetransformationvoidratioofdensesandareintroducedinthemodifiedCambridgemodeltoreflectthedilatancyandstrainsofteningcharacteristicsofthesoilunderloads.InordertosolvetheproblemthatthemodifiedCambridgemodelcannot

8、considertheeffectoffullstressstateandcohesiveforceonthestressandstraincharacteristicsofsoil,thetriple-shearunifiedyieldcriterioniscombinedwiththeabovemodels.Bymeansofthemethodsoftheequicalentsubstitutionandthecoordinatetra