岩土材料本构模型的损伤统计理论研究

摘要

岩土材料本构模型的研究一直是岩土工程学科最为重要的问题之一，最近发展起来的损伤统计理论为该研究提供了一种新的研究思路与方法，该理论的核心是根据J.Lemitre应变等价性假说建立的岩土材料损伤模型，由此建立的本构模型无法反映岩土材料损伤部分的承载机理，因而，由此建立的岩土材料的本构模型与工程实际仍存在较大的差距。如何建立起更能反映工程实际的岩土材料损伤模型及损伤本构模型正是本文研究的重点内容，同时也具有重要的理论与工程实用价值。 本文从岩土材料损伤模型的改进入手，引进损伤统计理论，分别根据岩石与饱和土的不同力学特点，对岩土材料本构模型进行了深入的研究，开辟了岩土材料本构模型研究的新理论与方法，并取得了一系列成果。首先，针对J.Lemitre应变等价性假说的局限性，通过深入探讨岩土材料损伤部分的承载机理，建立了新型岩土材料的损伤模型，并对岩土“损伤”的定义进行拓宽；其次，在此基础上，建立了能够反映不同应力状态下岩石软硬化及其相互转化特征的新的岩石损伤统计本构模型，同时初步探讨了岩石软硬化特性转化的临界条件；针对饱和土三种不同试验条件，建立了相应的饱和土损伤统计本构模型，并通过三轴试验，对所建立的岩土材料本构模型进行了验证，取得了良好的效果；最后，在深入研究本文所建立的各种不同形式的岩土损伤统计本构模型内在联系的基础上，建立了岩土材料的归一化损伤统计本构模型，并从理论上论证了本文模型能够反映岩土材料在静水压力下也会发生破坏这一重要特性。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1问题的提出

1.2现有的岩土材料本构模型评述

1.3损伤理论及基于宏观唯象损伤统计理论概述

1.4现有岩土材料损伤本构模型文献评述

1.4.1岩石损伤本构模型的研究现状

1.4.2土的损伤本构模型的研究现状

1.5建立岩土材料损伤统计本构关系的几个核心问题

1.6本文研究思路及主要的研究内容

第2章岩石损伤统计本构模型研究

2.1概述

2.2新的“损伤”定义

2.3新的岩石损伤统计本构模型

2.3.1新的岩石损伤模型

2.3.2损伤部分本构关系与未损伤部分本构关系

2.3.3岩石统计损伤演化方程及其损伤统计本构模型的建立

2.4实例与验证

2.4.1岩石应变软化的损伤统计本构模型试验验证

2.4.2岩石软硬化应变的损伤统计本构模型试验验证

2.5模型参数力学意义的探讨

2.6新模型的特点

第3章饱和土损伤统计本构模型的建立

3.1概述

3.2不固结不排水试验的饱和土损伤统计本构模型

3.2.1不固结不排水情况下饱和土整体力学性质

3.2.2不固结不排水情况下饱和土损伤部分与未损伤部分的力学性质

3.2.3不固结不排水情况下饱和土损伤统计演化方程

3.3固结不排水试验的饱和土损伤统计本构模型

3.3.1固结阶段饱和土整体力学性质

3.3.2固结完成后加载过程中饱和土的损伤模型

3.3.3固结不排水情况下饱和土损伤统计本构模型

3.4固结排水试验的饱和土损伤统计本构模型

3.4.1固结完成后加载过程中饱和土的整体力学性质

3.4.2固结完成后加载过程中饱和土损伤部分与未损伤部分力学性质

3.4.3固结完成后加载过程中饱和土损伤统计本构模型

第4章饱和土损伤统计本构模型试验验证

4.1概述

4.2试验简介

4.2.1试验仪器与试件的制备

4.2.2试验方案与试验过程

4.2.3试验注意事项与数据处理

4.3不固结不排水试验的饱和土损伤统计本构模型验证

4.4固结不排水试验的饱和土损伤统计本构模型验证

4.5固结排水试验饱和土损伤统计本构模型验证

4.6饱和土损伤统计本构模型的特点

第5章岩土材料损伤统计本构模型相关问题研究

5.1概述

5.2岩土材料损伤统计本构模型的归一化研究

5.3静水压力作用下的岩土材料损伤统计本构模型的特性

结论

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间发表的学术论文