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1、第32卷第1期北京交通大学学报Vol.32No.12008年2月JOURNALOFBEIJINGJIAOTONGUNIVERSITYFeb.2008文章编号:16730291(2008)01004905基于剑桥模型的砂土剪胀模型迟明杰,赵成刚(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:对于中密砂和密砂,剪胀现象是一个比较显著的特征,相变线是描述剪胀现象的一条特征线,相变线比较容易确定.本文在已有弹塑性模型基础上,对硬化参数进行修正,并引入与相
2、变线相关的状态参量,建立了一个新的剪胀性砂土本构模型.该模型尤其适合于中密砂和密砂,对于松砂则退化为原弹塑性模型.模型包含9个材料参数,参数比较容易确定.数值模拟结果能较好的描述砂土的主要特性.关键词:岩土工程;砂土;本构模型;硬化参数;相变线;状态参量中图分类号:TU4113文献标志码:ADilatantModelofSandBasedontheCamClayModelCHIMingjie;ZHAOChenggang(SchoolofCivilEngineeringandArchitect
3、ure,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Dilatantphenomenonisoneofthekeyfeaturesofmediumdensesandanddensesand,andphasetransitionlinecanbeusedtodescribethisphenomenon.BasedontheCamClaymodel,anelasticplasticmodelisproposed.Tocharacte
4、rthedilatantbehaviorofsandcorrectly,afunctionmodifyingthehardeningparameterisintroduced,andastateparameterinvolvingthevoidratioofphasetransitionissuggested.Themodelincludes9parameters,whichcanbeeasilydetermined.Theprincipalbehaviorsofmediumdensesandan
5、ddensesandhavebeenpreciselyrepresented.Keywords:geotechnicalengineering;sand;constitutivemodel;hardeningparameter;phasetransitionline;stateparameter[1]剪胀性是岩土材料的基本特性之一.英国剑界状态理论,在已有的弹塑性模型基础上引入与相桥大学的Roscoe等人基于饱和正常固结土和重塑变点相关的状态参量,提出一个能够较好反应岩土[2][3]土试验,提出了
6、Camclay弹塑性模型和修正剑材料剪胀性的弹塑性本构模型.[45]桥模型,该模型是反映压硬性和剪缩性最简单、1状态参量及硬化参数的确定物理意义最明确的弹塑性模型之一.剑桥弹塑性模型能够比较成功的描述正常固结土的一些重要特11砂土临界状态线性,但却无法恰当的描述中密及密实砂土相变后的Roscoe等人的试验研究表明,重塑黏土的临界[69]剪胀特性.对于剪胀性材料,其应力应变曲线上状态线在elgp(孔隙比有效应力)平面上为直线,都会出现一个特征点,即体积由剪缩向剪胀过渡的然而对于砂土等
7、无黏性土,由于材料成分以及组构点,该点处体应变增量为零,是土体变形过程中最密与黏性土不同,必然影响应力应变曲线.研究者早[10][1113]实的状态,即相变点,利用相变点能够反映密实就发现临界状态线在elgp平面上并非直线.砂土初始阶段和以后的体变特性.本文作者基于临Li等人(1998)在对早期文献研究的基础上,认为砂收稿日期:20061106基金项目:北京市自然科学基金资助项目(8052015)作者简介:迟明杰(1978),男,山东青岛人,博士生.email:03115049@jtu.e
8、du.cn北京交通大学学报第32卷50土的临界状态线在e(p)平面上近似为直线,建pap=c-!e-e0∀,议采用如下的基本形式作为砂土的临界孔隙比计算pmin[14]公式其中:当e-e0>0时!e-e0∀=e-e0;当e-e0p#0时!e-e0∀=0.ec=e-c(1)paVerdugo(1996)给出了砂土在不排水时三轴试式中:e,c,为材料常数;pa为单位大气压,通常验的结果
