土的三维临界状态模型.ppt

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1、土的三维临界状态模型姚仰平北京航空航天大学2004.5.291剑桥模型特点1是最典型和简单的临界状态模型2控制两端、合理插值中间部分（模型参数）两端:临界状态和等向压缩状态插值:通过屈服面，以塑性体积应变为等值硬化进行插值2qp0临界状态线等向压缩线3土的特性及Cam-ClayModel的局限性：（1）压硬性（或摩擦特性）—基本特性能模拟准三维摩擦特性三维化？—变换应力方法（2）剪胀性（剪切体缩或体胀）—基本特性能模拟剪切体缩剪切体胀？—统一的硬化参数（3）应变软化特性不能模拟加载软化（密砂排水）？—将峰值强度表示成密度的函数卸载软化（松砂不排水）？—选用新的屈服面4

2、1土的特性1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性5剪切强度：初始模量：1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性6三轴压缩条件下1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性7三轴压缩条件下剪切强度公式：1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性8一般应力条件下1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性9一般应力条件下剪切强度公式：1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性10一般应力条件下1.1压硬性（或摩擦特性）—基本特性11正常固结粘土或特松砂1.2剪胀性（剪切体缩或体胀）—基本特性12超固结粘土或砂土（中密到密）1.2剪胀性（剪切体缩或体胀）—基本特性131.3软化特性（加载软化或卸载软化）14

3、2Cam-ClayModel的局限性Cam-ClayModel是反应压硬性和剪胀性最简单和物理意义最明确的弹塑性模型。但其研究条件：常规三轴条件下的正常固结粘土。（1）压硬性方面，在平面上，不能反应三轴压缩状态以外的强度、屈服特性；（2）剪胀性方面，只能反应剪切体缩，不能反应剪切体积膨胀；（3）软、硬化方面，只能反应硬化，不能反应软化。153土的临界状态模型的一般化方法3.1三维化？—变换应力方法3.2剪切体胀？—统一的硬化参数3.3应变软化？—峰值强度、新的屈服面163.1三维化？—变换应力方法1718（2）屈服—广义Mises准则；破坏—Mohr-Coulomb

4、准则存在问题：a)Mohr-Coulomb准则没有考虑中主应力对强度的影响b)-平面上屈服线不总是圆19202122（2）变换应力1（基于SMP准则，没考虑分叉）2324（2）变换应力2（基于SMP准则，考虑分叉）25262728293031323334353.2剪切体胀？—统一的硬化参数探讨建立一般意义上的确定应力路径无关的硬化参数的方法36硬化参数应力路径无关性的等值条件：a从同一应力点出发沿着不同的应力路径加荷到同一屈服面上的不同点应满足硬化参数等值；b从同一应力点出发沿着不同的应力路径加荷到屈服面上的同一点其硬化参数也应等值。3738新硬化参数的应力路径无关

5、性39(4)新硬化参数用于弹塑性模型粘土和砂土40414243443.3应变软化？—砂土的临界状态模型特点：峰值强度、新的屈服面45（1）临界状态线46（2）状态参量及峰值强度47（3）峰值强度、硬化参数的变化规律48（4）新的屈服面49（5）等向压缩的模拟50（6）K0压缩的预测51（7）不排水条件下的预测52不排水条件下的预测53不排水条件下的预测54（8）排水条件下的预测55排水条件下的预测56结论：1通过用变换应力代替普通应力用新的硬化参数代替塑性体积应变使剑桥模型这样的临界状态模型能在更大范围下模拟土的应力应变特性（三维特性、剪切体积胀缩性）2通过建立峰值强

6、度与状态量的关系建立新的屈服面可模拟土在排水和不排水下的软化特性3结合考虑粗粒土、K0固结土、超固结土、非饱和土及循环荷载下的特殊性也可模拟这些特性57k0土剑桥模型土性参数：4个土性参数:58非饱和土剑桥模型基本扩展：用变换应力代替普通应力用新的硬化参数代替塑性体积应变具体模型：通过将吸力引入强度、屈服面及等向压缩等关系式，即可简单地预测非饱和土的应力应变关系，包括饱和湿化后变形特性。59报告人：姚仰平60