超固结粘土的二元介质模型

为了分析超固结粘土边坡的变形和稳定的需要,在岩土破损力学的框架内建议了一个适用于这类土的二元介质模型。该模型考虑了土体内在的不均一性,把它看作由结构块和结构带组成的复合体,两者共同分担外荷载,模型包含10参数,并拟定了这些参数的测定方法。通过模拟三轴试验的计算表明,该模型可以反映London粘土的应力-应变特征。     

结构性粘土的堆砌体模型

天然粘土一般都具有结构性, 其变形过程必然伴随着结构的破坏。 提出了一种新型的堆砌体模型, 用以描述这种结构破坏现象。 这一模型把变形过程中的结构性土看作不同大小土块的集合体, 总的变形将由土块的弹性变形、土块之间滑动引起的塑性变形和土块破碎引起的损伤变形三部分组成。 塑性变形常用屈服函数描述, 损伤变形则可以引入一种类似的损伤函数加以描述。推导了相应的应力应变关系式并提出了模型参数的测定方法。     

统一硬化模型与下加载面模型的理论关系

Hashiguchi下加载面本构模型是国际上具有较大影响力的超固结土本构模型之一。因此,选取该模型进行理论和构建方法分析,并与UH模型进行对比。对比结果表明,Hashiguchi下加载面模型通过定义单一的数学公式来拟合超固结土内变量的变化规律,从而得到了超固结土应力−应变关系的公式;而统一硬化（unified hardening,简称UH）模型掌握了超固结土体的强度特性,因而能够更准确、合理地描述超固结土的应力−应变关系。相较于Hashiguchi下加载面本构模型,UH模型在理论上更为先进。同时,两个模型的试验预测与试验数据的对比也验证了UH模型在数值计算上的正确性与优越性。     

超固结粘土的剪切带数值模拟

基于中井的子负荷面本构关系模型,采用高精度的隐式应力积分算法,研究了平面应变试验中超固结粘土试样的变形局部化问题。模拟了不同的加载速度和边界约束条件,得到了超固结比为8的藤森粘土土体内部明显可见的X型剪切带和单一型剪切带。结果表明：土体的剪胀特性、孔隙水在土体内的移动规律以及边界约束条件对剪切带的形成和发展起着控制作用。     

软粘土的各向异性和小应变条件下的本构模型(ASM)

以能量方程为基础推导出各向异性和小应变条件下弹塑性的本构方程,并将屈服面与修正桥模型和试验测得的屈服面进行了对比,表明新的屈服面比修正剑桥模型更接近试验结果,采用从初始应力到状态边界面的距离为参数的系数来修正硬化准则以模拟土体小应谱条件下的应力－应变特征。将新的本构模型编入有限元程序,对小应变试验进行了计算分析,计算结果表明,新的模型比修正剑桥模型能更好地反映土体的主要力学特性。     

基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究

将SFG模型中的加载湿陷屈服面(LC屈服面)与BBM模型中提出的吸力增加屈服面(SI屈服面)统一成为单独光滑的屈服面,基于弹塑性理论框架,推导出相应的弹塑性本构模型。通过非饱和固结直剪试验对江西红土的模型计算参数的应力-应变曲线与试验结果进行对比。结果表明:模型对多种应力路径下非饱和三轴试验的计算结果与相应试验的测定结果较为吻合,验证了模型能较好地模拟非饱和土在多种应力路径下的体应变行为。统一屈服面简化了加载湿陷屈服面与吸力增加屈服面之间的耦合分析,解决了因双屈服面的不连续而造成计算不便问题,拓宽了SFG模型的适用性。     

土体弹塑性本构模型研究概述

土的本构模型是对土体进行研究和土工数值分析的关键。本文对土体弹塑性本构模型的发展过程加以介绍，并侧重介绍了近年来正在发展中的模型。     

基于旋转运动硬化理论的修正剑桥模型的改进

修正剑桥模型是最早建立和得到广泛承认的经典土体弹塑性模型之一,但不能模拟应力路径转折时土体的应力-应变特性以及应力引起的各向异性。将旋转运动硬化理论引入到剑桥模型中,给出了椭圆屈服面的旋转运动硬化机制,在不增加任何模型参数的情况下,把等向硬化的修正剑桥模型扩展为旋转运动硬化模型。扩展的新模型既保留了单调加载时的等向硬化的特性,又能反映应力路径转折时土体的本构特性与应力诱发的各向异性,初步验证了模型的有效性。     

不同应力路径下砂土的神经网络弹塑性本构模型研究

基于多种应力路径下砂土的加载、卸载和再加载过程的三轴排水试验数据，研究了三种应力路径对屈服面的影响，其结果表明，不同应力路径对砂土的本构模型有着不可忽视的作用。在此基础上，建立了砂土的弹塑性神经网络模型，对相应路径下的本构关系进行了学习。实例分析表明，该模型能够很好地描述具体应力路径下的本构关系，神经网络建模方法具有方便、容错性强的特点，对岩土力学快速、高效数值方法的进一步发展具有重要的参考价值。同时，在这种弹塑性应力-应变关系中，笔者并没有使用塑性势函数，这在目前的弹塑性本构关系的建模中是一种新的尝试。     

膨胀岩土体湿度本构模型的探讨

水在膨胀性岩土中发挥着至关重要的作用,而膨胀岩土体中的水分分布随空间和时间而改变。文中引入折减吸力,通过分析提出膨胀屈服面的概念,并给出相应函数表达形式及硬化规律。从非饱和渗流出发,推导体积可变时的中力分布控制方程,并建立膨胀岩土体湿度应力场理论的耦合方程。     

考虑土体结构性的弹塑性硬化模型

在对人工制备结构性土样等应力比压缩试验结果分析基础上,确定出结构性土体初始屈服面形状和土体初始屈服后塑性应变增量的方向,推导出结构性土体屈服函数的表达式;硬化参数采用塑性功的函数,根据三轴排水剪切试验结果确定出土体的硬化规律。由此构建能反映土体结构性的弹塑性硬化本构模型,并用试验进行了验证。本文提出一种基于试验的建模方法,不依赖经典塑性力学理论的正交流动规则,并建立可考虑土体结构性影响的本构模型,对土体结构性研究具有借鉴意义。     

Model for analysis of fiber-reinforced clayey soil

Fiber-reinforced soils have many applications in improving the response of clayey soils. In this paper, an analytical model for the analysis of fiber-reinforced soil in the framework of modified cam clay model is presented. The analytical model is verified using experimental results from the standard undrained triaxial tests with pore water pressure measurements. Tests have been conducted on clayey soil specimens reinforced with randomly oriented discrete coir fibers with different percentages of fiber contents. Numerical simulations of triaxial compression tests on fiber-reinforced clay specimens were also performed. Results are presented in the form of stress vs. strain curves for plain soil as well as fiber-reinforced soil for various fiber contents based on the model developed. The results demonstrate the applicability of proposed analytical model in predicting the stress strain response of fiber-reinforced soils.     

A hypoplastic constitutive model for clays

This paper presents a new constitutive model for clays. The model is developed on the basis of generalized hypoplasticity principles, which are combined with traditional critical state soil mechanics. The positions of the isotropic normal compression line and the critical state line correspond to the Modified Cam clay model, the Matsuoka–Nakai failure surface is taken as the limit stress criterion and the non‐linear behaviour of soils with different overconsolidation ratios is governed by the generalized hypoplastic formulation. The model requires five constitutive parameters, which correspond to the parameters of the Modified Cam clay model and are simple to calibrate on the basis of standard laboratory experiments. This makes the model particularly suitable for practical applications. The basic model may be simply enhanced by the intergranular strain concept, which allows reproducing the behaviour at very small strains. The model is evaluated on the basis of high quality laboratory experiments on reconstituted London clay. Contrary to a reference hypoplastic relation, the proposed model may be applied to highly overconsolidated clays. Improvement of predictions in the small strain range at different stress levels is also demonstrated. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

非饱和压实土率相关变形特征与时效模型

为研究高填方路堤压实土率相关变形特征,对不同压实度的非饱和压实土分别开展了不同加载速率以及不同围压条件下的CD三轴剪切试验,探讨了不同工况下压实土的剪切强度指标;借助GDS饱和土静态三轴仪的围压控制器来间接测定非饱和压实土体变的途径。试验结果表明：压实土强度及变形特征具有明显的时间相依性,加载速率越大,压实土的抗剪强度越高,超固结变形特性越强,抗剪强度指标黏聚力c值增幅较大、内摩擦角 值增幅较小;低围压下,压实土呈应变软化及剪胀变形,且压实度越高,应变软化及剪胀变形越显著,c值增加明显、 值增加缓慢。采用基于下负荷面的弹黏塑性本构模型对路基压实土的率相关变形特征进行表征,预测结果与试验数据吻合良好,表明该模型适用于高填方路堤长期沉降分析。     

Sensitive bounding surface constitutive model for structured clay

The main purpose of the paper is to present a relatively simple, yet realistic, constitutive model for simulations of structured sensitive clays. The proposed constitutive model can simulate 1‐D and isotropic consolidation, and drained and undrained shear response of sensitive structured clay. The proposed sensitive bounding surface model is based on concepts from the modified Cam clay model 8 and bounding surface plasticity 27 , with the addition of a simple degradation law. The key material parameters are M, λ, κ, and ν from the modified Cam clay framework, h from the bounding surface framework to model a smoothed elasto‐plastic transition, and ω_v, ω_q, and S_sr to model softening associated with destructuration. The model has separate parameters to model destructuration caused by volumetric strain and deviatoric strain. The model is capable of modeling unusual behavior of strain softening during 1‐D compression (i.e., a reduction of effective stress as void ratio decreases). A good match between test results and the model simulation is demonstrated. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种改进的粘土亚塑性本构模型

简要地介绍了Herle和Kolymbas针对黏土建立的亚塑性本构模型的方法。结合黏土的特性以及对响应包络线的分析,详细地列出了HK模型几个尚未解决的问题,并对该模型3个参数分别进行了改进,建立了改进后的HK亚塑性公式以及参数的确定方法。改进后的模型继承了HK模型参数少、易确定以及公式简洁等特点,使HK模型不仅具有严密的数学和力学基础,而且具有较好的实际意义。     

一个考虑循环荷载作用的简化模型

基于塑性硬化模量场理论和多重屈服面模型,结合各向同性硬化准则和移动硬化准则,在新的应力空间建立了一个新型不排水循环荷载作用下的多屈服面模型,并推导了一个适合三轴试验的简化的多屈服面模型。在此基础上,结合一个循环荷载作用下的动孔压模型,进行了饱和软黏土的动三轴模拟试验。结果表明,文中建立的多屈服面模型能够较好地模拟循环三轴试验、直剪试验和平面应变条件下的试验。     

一个考虑土的各向异性的孔压公式及其应用

为了研究粘土的各向异性对孔压生成的影响,在修正剑桥模型的基础上,采用关口-太田应力比概念、结合邢义川-郑颖人方程,构造了一个各向异性旋转屈服面,建立了一个各向异性弹塑性本构模型;据此推导出一个各向异性孔压表达式,该式可以考虑Lode角以及主应力轴的平面旋转对孔压的影响;并采用新的孔压表达式着重分析了三轴应力状态下Lode角旋转以及主应力轴旋转所造成的孔压发展,并对条形荷载下的平面应变各向异性粘土地基中的孔压发展进行了计算。计算结果表明,地基中由于Lode角旋转造成的孔压不明显,但在荷载边角位置主应力轴旋转造成的孔压不容忽视,尤其是在埋深相对较浅的位置。     

结构性粘土的边界面砌块体模型

把天然粘土的变形看作是由结构的破坏引起的。总的变形由结构性粘土的弹性变形、结构面的滑移塑性变形和结构体破损引起的的损伤塑性变形组成。把滑移屈服面看作可以扩大、旋转的运动硬化面,并作为边界面,通过内插塑性模量来描述滑移塑性变形。采用损伤边界面,通过规定加荷或反向加荷产生损伤变形,卸荷不产生损伤变形来描述损伤塑性变形。建立了结构性粘土的边界面砌块体模型,并用试验进行了验证。