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1、Vol.42，No.2第42卷第2期April，2016SichuanBuildingMaterials2016年4月膨胀土的本构关系文献综述魏于航,王彬(西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039)摘要:土的本构关系是理论土力学的核心问题之一,程设计提供理论依据。本构模型涉及岩土体的应力-应变-强度关系,本文对膨2．2研究现状胀土的本构关系的特点、研究意义、研究现状、现存问题对于膨胀土的研究越来越多、越来越精细,大多数基等方面进行文献综述。于单应力变量理论(有效应力理论)、双应力变量理论、应力关键词
2、:膨胀土;本构关系;理论和含水量双变量理论的角度,从非饱和土的观点去分析。中图分类号:TU43文献标志码:B其中就有例如两相流体的运动和变形本构模型等。文章编号:1672-4011(2016)02-0026-021)非线性模型。非饱和土的非线性模型可大致分为三DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2016.02.014类:全量型、增量型和混合型。全量型应用状态面的概念,把孔隙比或饱和度与2个LiteratureReviewontheConstitutiveRelationship应力状态
3、变量的关系用三维空间曲面表达或以显式数学公ofexpansivesoils式给出,以Bishop和Fredlund的公式为代表。BIShop等提WEIYuhang,WANGBing出的有效应力公式为:′(ArchitectureandCivilEngineering,XHUUniversity,Chengduσ=σ-ua+x(ua-uw)′610039,China)式中:ua、uw分别为孔隙气压力和孔隙水压力;σ为有效应力;σ为总应力。Abstract:Theconstitutiverelationofso
4、ilisoneofthecore式中引进了有效应力参数x,其大小与非饱和土的结issuesofthetheoryofsoilmechanics,theconstitutivestress构、应力历史、饱和度、问题的性质(是变形问题还是强度strainstrengthrelationmodelrelatestorockandsoil.Inthispa-问题)等因素有关。包承刚指出,Bihsop公式既没有从理论per,theexpansivesoilconstitutivecharacteristics,res
5、earchsig-上加以论证,也没有从试验中加以充分检验。nificance,researchstatus,existingproblemsandotheraspects增量型本构关系把广义Hook定律推广到非饱和土,本oftheliteraturereview.构方程包括土的变形和含水量变化两个方面。Fredlund等Keywords:expansivesoil;constitutiverelation;theory在1993年提出了此模型。陈正汉从理性力学理论出发提出了一个较完整的非饱和土的增量非线性模
6、型,本构关系包1土的本构特征括土的变形和含水量变化两个方面,土中含水量变化的增量本构关系为:在本构模拟过程中必须特别注意土的下列特性:①土d=dp/Kwt+ds/Hwt的组成是由两部分介质组成。相应的应力也由这两部分对εw式中,d为土中水体积变化量;dp为净平均应力增量;应承担。因此在模拟其应力应变关系时也要要采用有效应εwds为基质吸力增量;Kwt、Hwt为与净平均应力、吸力相关的水力的公式;②由于微观结构和沉积环境的影响,原始的岩的切线体变模量。土介质一般是各向异性的;③土的性状与应力轨迹有关。很多科研
7、人员都做了类似上式的研究,如徐永福等人。例如在拉伸与压缩时,材料的本构响应是不同的。这类非线性模型在工程项目中得到了较多的实际应用,因传统的塑性力学理论无法全面的模拟土的不同复杂情为此类模型结构简单,参数较其他模型更容易获取,且模况。上述特征中,土的应力轨迹,土的各种变形等,都无[2]型可以很方便导入到数值分析中模拟。法用塑性理论去解决,在土的本构关系道路上,还有很长2)弹塑性模型。常规的膨胀土模型中最为著名的是膨的距离要走,很多基本的概念和规律必须结合土的基本特[1]胀土G-A模型,该模型结合了Gens和
8、Alonso模型特点,性加以修正。主要分析了膨胀土的特性,该模型在工程上得到了普片的2膨胀土的本构关系应用,也具有很大的科研价值,但同时在很多方面体现了该模型的不周全之处,主要体现在:①计算过于复杂。该2．1研究意义模型分类多,要分别计算变形量,因此会造成计算量大;膨胀土是生活中和工程上常遇到的一种土,此土在所②该模型中参数的确定不够严谨,导致结果的可靠性不高。处环境(温度,应力等)发生改变时,往往会引发土体变形
