非饱和结构性黄土本构模型的研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2010／18(4)一0548。06非饱和结构性黄土本构模型的研究金旭赵成刚陈铁林(北京交通大学土木建筑学院北京100044)摘要本文在饱和土扰动概念基础上，提出了可以考虑外力和增湿两个扰动因素对非饱和土结构性影响的耦合扰动变量。根据复合材料均匀化理论的思想建立了适用于非饱和结构性黄土的本构模型，并给出了耦合扰动变量的演化方程。通过将BBM模型和本文模型的计算结果分别与已有的实验结果进行对比说明，本文模型能够更好地反映非饱和原状黄土的力学特性。通过对结构性参数卢、进行分

2、析说明，所给出的耦合扰动变量的演化方程能够较好地描述土结构性随变形劣化的规律。关键词扰动变量非饱和黄土结构性劣化模型中图分类号：P642．1文献标识码：ASTUDYoNCoNSTITUTIVEMoDELFoRUNSATURATEDSTRUCTURALLoESSJINXuZHAOChenggangCHENTielin(SchoolofCivilEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044)AbstractOnthebasisofdisturbedstateconceptforsaturatedsoi

3、ls，anewexpressionformofcoupleddisturbingvariableforunsaturatedsoilsisdefinedinthispaper，inwhichbothofdisturbancefactorsthatexternalforceandwettingareconsidered．Moreover，anewconstitutivemodelofunsaturatedintactsoilsisbuildupinaccordancewithhomogenizationtheoryforcompositesmaterial

4、s，andtheevolutionequationofthecoupleddisturbingvariableispro—posed．ComparingthecalculationresultsofBBMandthismodelwiththeexperimentalresultsrespectively，itcanbeseenclearlythatthismodelcarlbettersimulatethemechanicalpropertiesofunsaturatedintactloess．Inaddition，accordingtotheanaly

5、sisresultsoftheinfluenceofstructuralparametersonshearbehavior，thedegradationlawofsoilstructurecanbewelldescribedbytheproposedevolutionequationofcoupleddisturbingvariable．KeywordsDisturbingvariable，Unsaturatedloess，Structure，Degradation，Model等综合特征J，它包括土颗粒的排列特征和联结特1引言征两个方面。这种土结构性对土

6、体变形、强度、固结和渗流都有一定的影响J。正确描述土材料客观土的结构性的概念最早是由Terzaghi提出来本性的数学模型是岩土工程研究的重要内容以及应的。土的结构性主要是指土中颗粒或土颗粒集合体用的必要前提_4]。沈珠江(1996)将土结构性的以及它们之间的孔隙的大小、形状、排列组合及联结研究提到“2l世纪土力学的核心问题”的高度。谢}收稿日期：2010一O1—20；收到修改稿日期：2010—06-30．基金项目：国家“973”资助项目(2010CB732104)；国家自然科学基金资助项目(50778013；50779039)第一作者简介：金旭，岩土工程

7、专业．Email：06115218@bjtu．edu．an18(4)金旭等：非饱和结构性黄土本构模型的研究549定义(1999)认为“土结构性是决定各类土力学性相对完整状态部分土的截面面积为(—)，后受质的一个最为根本的内在因素”。到增湿作用，其完全调整状态部分土的截面面积变黄土是一种典型的非饱和土，广泛分布于我国为(A+A。)，则可得到如下关系：的西北、华北等干旱与半干旱地区。受其自身成分A十A=A+(A一4)—及结构的影响，黄土在浸湿作用下会发生湿陷，且土颗粒间的凝聚力会迅速减少。这种独特的结构：：1一(1一D)(1一D)(2)性将直接影响黄土的力学

8、性状和工程性质，因此，对黄土结构性及其变化规律的研究具有重要的理论意当D=1时，