土体微观力学解析模型：进展及发展.pdf

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1、第35卷第6期岩土工程学报Vo1．35No．62013焦6月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringJune2013土体微观力学解析模型：进展及发展尹振宇(上海交通大学土木工程系，上海200240)摘要：基于土体的微观结构分析基础上而建立的本构模型，不仅可以反映土体的应力一应变关系，而且可以揭示土体变形和强度发展的微观机理。为此，总结了当前考虑土体微观结构的力学本构模拟方法，并分为三大类别：①考虑微观分布特征的宏观模型；②基于非连续数值计算法的微观土力学模型；③取代

2、表性体积在微观颗粒接触面方向上进行积分的解析模型。文中分析总结了不同方法之间的优缺点，并指出就目前阶段而言，微观力学解析方法不仅可以很好地考虑土的微观结构及其变化，还可以比较容易地应用于工程实践。为此，结合笔者及其合作伙伴近年来在砂土及黏土静、动力本构模拟上的研究成果，重点介绍了这种解析模型的框架以及能取得的模拟效果。最后，展示了微观力学模型在黏土流变特性及粗细颗粒混合土力学特性模拟上的最新扩展。关键词：黏土；砂土；微观结构：各向异性；弹塑性；本构模型中图分类号：1rIJ43文献标识码：A文章编号：10

3、00—4548(2013)06—0993—17作者简介：尹振宇(1975一)，男，浙江瑞安人，博士，研究员，博士生导师，主要从事土体本构关系的建立及应用方面的研究与教学工作。E-mail：zhenyu．yin@gmail．com。Micromeehanics-basedanalyticalmodelforsoils：reviewanddevelopmentYINZhen-yu(DepartmentofCivilEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai

4、200240，China)Abstract：Diferentapproachesofmechanicalmodelingaccountingforthemicrostructureofsoilsaleusedtodevelopstress-strainmodelsforgranularmaterials．Threetypicalapproachesaleclassified：macromodelwithfabrictensorofmicrostructure,distinctelementorparti

5、cleflowmethod，andmicro-planeormicro-contactanalyticalmethod．Thereviewforthedevelopmentofaboveapproachesisfirstpresented．Theiradvantagesanddeficienciesarediscussed．Itcanbeconcludedthatatthecurrentstage，themicromeehanics—basedanalyticalmodelingmethodcanwel

6、lconsiderthemicrostructureofsoilsandbeappliedinengineeringpractice．Therefore．thisapproachispresentedtogetherwiththeresearchesdoneduringlastseveralyearsbyauthorandhisrelatedresearchgroupsformodelingthebehaviorsofsandandclay．Somenewdevelopmentsofthemodelin

7、gofstrain—ratedependencyofclayandmechanicalbehaviorsofcoarse-finegrainmixturearefinallypresented．Keywords：clay；,sand；microstructure；anisotropy；,elastoplasticity；constitutivemodel0引言关系缺乏对土体的微观结构本质的了解，不能有效的随着计算理论和试验手段的发展，土体本构关系解释土体发生变形、强度变化的深层次原因。因此，的研究日益深

8、入。土体作为一种极为复杂的材料，其这一类本构模型往往只能抓住土体的一个特定的力学应力一应变关系取决于多种因素，包括土体的基本矿特征，其适用范围很有限，且数学的成分远远大于物物成分、沉积或制样方式、应力历史等。通常，人们理本质的成分。对土的本构模型的发展多是基于宏观或唯象学角度而然而，基于土体的微观结构分析基础上而建立的进行的。近年来，通过采用室内试验一数据分析一建本构模型，不仅可以反映土体的应力一应变关系，而立数学、力学模型的方法，在理论上