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1、第21卷第3期岩 土 力 学Vol.21No.32000年9月RockandSoilMechanicsSept.2000文章编号:1000275982(2000)0320222205初始应力各向异性土的弹塑性模型123孙德安,姚仰平,殷宗泽(1.名古屋工业大学VBL,日本;2.北京航空航天大学土木系,北京 100083;3.河海大学岩土工程所,江苏南京 210098)摘要:剑桥模型沿球应力轴(p轴)等向塑性体变硬化;在日本广泛采用的关口—太田模型沿初始固结线(K0线)不等向塑性体变硬化。三轴试验数据表明:自K0状态向伸长方向剪切时,前者方法计算的体积应变偏小,而后者
2、方法计算的体积应变偏大。作者提出一种介于上述两者之间、考虑初始应力各向异性(如K0固结)的不等向塑性体变硬化弹塑性模型。为了使模型在三维应力下较好地反映土的强度和变形特性,模型的剪切屈服准则使用SMP准则。模型的土性参数与剑桥模型一样,其预测值与粘土实测值的比较表明,提出的模型是简单合理的,可望在实际工程计算中得到使用。关 键 词:弹塑性模型;K02固结;各向异性中图分类号:TU43文献标识码:A作者简介:孙德安,男,1963年生,博士,现从事岩土材料的变形强度特性及本构关系的研究工作。Anelasto2plasticmodelforsoilwithinitiallyst
3、ress2inducedanisotropy123SUNDe2an,YAOYang2ping,YINZong2ze(1.VBL,NagoyaInstituteofTechnology,Japan)(2.DepartmentofCivilEngineering,BeijingUniversityofAeronautics&Astronautics,Beijing100083,China)(3.InstituteofGeotechnicalEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)Abstract:Inthispaper,
4、anelasto2plasticmodelisproposedforsoilwithinitiallystress2inducedanisotropy.Thehardeningaxisinthepre2sentedmodelisbetweentheaxesoftheCam2claymodelandtheSekiguchi2Ohtamodel.AtransformedstressbasedontheSMPcriterionisusedformakingthemodelbecomeareasonablethree2dimensionalmodel.Comparisonswit
5、hexperimentaldatafromdrainedsheartestsonK0normallyconsolidatedclayindifferentstresspathsshowthattheproposedmodelgivesexcellentpredictions.Therefore,themodelismorerealisticthantheCam2claymodelortheSekiguchi2Ohtamodelinpredictingthedeformationandstrengthofsoils.KeyWords:elastoplasticmodel;K
6、02consolidation;anisotropy计算时,因弹性区偏大,而导致计算精度较差。如图1 引 言2所示,以三轴试验为例进行分析,p为平均主应力,(σa-σr)为轴向应力与侧向应力之差,粗实线为剑桥[1]Roscoe等人提出的剑桥模型简单明快地预测了模型的屈服线,点划线为K0固结线,虚线为临界状态包括压缩和剪切变形特性在内的土的力学性状,成为线。设加荷前土体为处于K0固结应力状态的A点,为岩土材料的经典弹塑性模型,并在世界范围内被广泛了叙述简单,假定p为定值从A点开始的应力路径,为应用于工程之中。但是,实际工程中的地基在修筑建AB时,即往三轴压缩方向剪切,用剑
7、桥模型预测,一开筑物之前一般处于K0状态,修筑建筑物对地基的作用始就处于弹塑性状态,比较符合土的变形特性。当应力可大致分为垂直方向增加附加荷载和卸载两种,图1路径为ACD时,即往三轴伸长方向剪切,用剑桥模型为在两种受力条件下地基中典型应力路径的示意图。预测,AC段为弹性状态,从C点才开始进入弹塑性状垂直方向加载时,地基土的平均应力增加,而偏差应力态,计算结果与实测结果的偏差较大。其原因是剑桥模(σz-σx)的变化规律随部位而不同。有自K0状态增型采用沿球应力轴(p轴)等向塑性体变硬化的假定。加(如图1(c)中),也有减少的(如
