基于相变状态的砂土本构模型的研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2013／21(3)-0337-08基于相变状态的砂土本构模型的研究木张卫华赵成刚傅方(北京交通大学土木建筑工程学院北京100044)摘要为了很好地描述砂土的应力应变特征，通常利用以临界状态孔隙比为基础的状态参数建立弹塑性本构关系，但是对于密砂排水试验，临界状态参数很难测到。相变状态作为一特征状态，相关参数较容易测得。因此，本文定义了以相变状态孔隙比为基础的状态参数，并引入砂土的剪胀和边界应力比表达式建立砂土的弹塑性本构模

2、型。最后，利用本文提出的模型参数得到的密砂模拟结果与试验结果相吻合，较好地反映了密砂的应变强化和软化力学特征。关键词砂土相变状态状态参量剪胀本构模型中图分类号：TU47文献标识码：A、hPHASETRANSFoIATIoNSTATEBASEDCoNSTITUTIVEMoDELFoRSANDSZHANGWeihuaZHAOChenggangFUFang(SchoolofCivilEngineering，BengJiaotongUniversity，Beijing100044)AbstractTodescrib

3、ewellthestress—stainbehaviourofsands，generally，astateparameterisused．Itisbasedonthecriticalstatevoidtoestablishedtheelastoplasticconstitutiverelations．However，itisdificulttoobtainthecrit—icalstateparameterintriaxialdrainedtestsfordensesands．Thephasetransfo

4、rmationstateisacharacteristicstate．Itsrelatedparametersareeasytomeasure．Sothispaperdefinesthestateparameterthatisbasedonthephasetransformationstatevoid．Itintroducesthestressrationexpressionsfordilatancyandboundary，andestablishestheelastoplasticconstitutive

5、modelforsands．Finally，basedon,theprovidedmodelparameters，thesimulatedresultsfitwellwiththetestresultsandrealisticallyreflectthestrainhardeningandsofteningcharacteristicsfordensesands．KeywordsSands，Phasetransformationstate，Stateparameter，Dilatancy，Constitut

6、ivemode孔隙水压力变化为0)。图1a清楚地表明，相变状1引言态时的应力比是一个变化的量，并不等于临界状态应力比。砂土越“松散”，相变越大，越接砂土的相变状态在排水试验(或不排水试近于临界状态应力比。图1b也清楚地表明，砂土越验)中扮演了很重要的角色，排水条件下，砂土在相“松散”，e．1ogp相变线越接近临界状态线。变状态处的体积变化为零(对于不排水情况，则是以排水试验为例(图2)，松砂与密砂在三轴排十收稿Et期：2012—08—20；收到修改稿日期：2012—10—12．第一作者简介：张卫华，主要从事

7、砂土本构关系的研究．Email：zwh2530@gmail．corn338JournalofEngineeringGeology工程地质学报20138iIII：图1a．相变应力比；b．相变状态时的e—l0gP关系伴随着材料状态的变化密砂Fig．1Variationin(a)thephasetransformationstressta—Iltioand(b)therelationshipbetweeneandlogpinthephasetransfbnnationstatewithmateria1state[

8、]图2三轴排水试验条件下砂土的力学行为Fig．2Mechanicalbehaviorofsandsundertriaxialdrainedconditions水试验中，首先表现为剪缩，由于二者初始密度不同，在剪切过程中体变规律发生变化，密砂的剪缩过分砂土松密程度分界点或更确切地说划分砂土变形程很短，到达相变状态点后，随即转入剪胀阶段，直的变化趋势的分界点，从实验或实际的角度看是一至达到临界状态而破坏。对于松砂，其