考虑土结构性和各向异性影响的天然沉积软粘土本构关系研究

摘要

本文在修正剑桥模型的基础上提出了一个物理意义明确、参数易于确定、计算比较简单，并且能够较为合理地模拟天然沉积土压缩系数随应力水平变化和各向异性导致屈服面倾斜的天然沉积软粘土的弹塑性模型。 论文的主要工作和创新点如下： 1）基于天然沉积软粘土的压缩特性，提出了天然沉积软粘土的ln v-lnp'双线性压缩模型，建立了可以定量描述天然沉积软粘土压缩曲线的数学表达式，并采用对数应变形式，将目前被土力学模型广泛应用的小变形弹塑性理论发展到有限变形理论之中，弥补了小变形弹塑性理论预测士体变形时的缺陷。 2）提出结构性参数比来反映天然沉积软粘土在受力过程中应力面的位置，描述结构性丧失的过程。 3）结合前人构建正常屈服面/结构屈服面二应力边界面模型的思路，考虑硬化规则中塑性体积变形和剪切变形的共同影响，通过本文提出的双线性压缩模型给出了天然沉积软粘土各向异性的有限变形硬化规律，提出一个考虑天然沉积软粘土特性的弹塑性模型； 4）选取了典型的江苏连云港软粘土和Bothkennar软粘土为对象，通过与已有的试验数据比较，验证采用本文提出的天然沉积软粘土模型进行模拟计算的合理性和有效性。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 天然沉积软粘土的压缩性状与屈服特征

1.3 结构性本构模型的研究方法

1.4 本文的主要工作

第二章 国内外研究现状

2.1 引言

2.2 关于剑桥模型和修正剑桥模型

2.2.1 修正剑桥模型的屈服函数

2.2.2 修正剑桥模型的应力应变关系

2.2.3 对剑桥模型的评价

2.3 考虑结构性影响的结构性土本构模型

2.4 考虑各向异性影响的土体本构模型

2.5 小结

第三章 天然沉积软粘土的有限变形硬化规律

3.1 引言

3.2 天然沉积软粘土的v-logp’压缩曲线

3.3 基于天然沉积软粘土v-logp’压缩曲线的小变形硬化规律

3.3.1 小变形理论

3.3.2 硬化规律

3.4 天然沉积软粘土的双线性压缩模型

3.4.1 天然沉积软粘土的双对数固结压缩曲线

3.4.2 模型的建立

3.4.3 结构性状态参数

3.5 天然沉积软粘土的有限变形硬化规律

3.5 小结

第四章 天然沉积软粘土的弹塑性模型

4.1 前言

4.2 天然沉积软粘土屈服面

4.2.1 应力参数介绍

4.2.2 关口-太田模型及其对剑桥模型的修正

4.2.3 天然沉积软粘土旋转屈服面方程

4.3 天然沉积软粘土弹塑性本构模型的建立

4.3.1 边界面模型

4.3.2 屈服函数

4.3.3 硬化规律

4.3.4 流动法则

4.3.5 应力应变关系

4.4 小结

第五章 天然沉积软粘土的本构模型验证

5.1 天然沉积软粘土本构模型计算流程

5.2 模型参数分析

5.2.1 弹性体积模量K’和弹性剪切模量G’

5.2.2 压缩系数p，γ，μ

5.2.3 结构屈服应力p’y

5.2.4 结构性状态参数C

5.2.5 各向异性参数ηNCL

5.3 三轴试验的模拟

5.3.1 江苏连云港软粘土试验概况

5.3.2 试验结果及参数确定

5.3.3 连云港软粘土计算与试验结果对比

5.3.4 Bothkennar粘土三轴试验的模拟

5.5 小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 开展下一步研究工作的建议

参考文献

作者攻读硕士学位期问的科研和获奖情况

致谢