土体边界面模型在ABAQUS软件中的研发与验证

天然土体一般都处于偏压固结状态,存在着初始各向异性.即使是等压固结土体,在其后的偏压加载过程中,也会产生应力诱发各向异性.土体各向异性对其强度、变形及屈服面倾向都会产生影响.Wheeler弹塑性模型采用旋转硬化来描述土体的各向异性.在Wheeler模型的基础上,结合边界面理论,将Wheeler模型拓展为各向异性边界面模型.模型采用ABAQUS软件的UMAT子程序接口,通过隐式积分算法(图形返回算法)编程实现.采用本模型对高岭土三轴不排水剪切试验进行了模拟,并与试验结果作了对比验证.结果表明:模型能够合理描述具有初始各向异性土体的应力应变行为、孔压曲线及应力路径,并能反映偏压加载下的应力诱发各向异性;模型既可适用于模拟正常固结土,也适用于对中等超固结土的模拟.     

土的应力短时型非线性本构模型

提出了一种新的、适用于正常固结土在静荷作用下的应力矢量型非线性本构模型、该模型不仅能够同时考虑应力的大小和方向变化对变形的作用效应,而且能够很好地描述土的非线笥、硬化性、剪胀剪缩性、非共轴性以及变形与应力路径的相关性等多种主要变形特性。     

上海临港砂质粉土硬化土小应变模型参数研究

硬化土小应变模型(HSS模型)考虑了土体在小应变区域内刚度随应变的非线性变化,是土工数值分析中应用较为广泛的软土本构模型之一。上海地区软土的特性研究已取得了较为丰富的成果,但关于浅层砂质粉土的研究还不够全面。通过三轴固结排水剪切试验,三轴固结加卸载试验,固结试验以及共振柱试验,获得上海临港地区浅层砂质粉土的硬化土小应变本构模型的试验参数,包括土体的初始剪切模量、土体强度参数和加卸载模量等。将试验结果与已有文献的相关数据进行对比分析,试验结果可为上海地区浅层砂质粉土的深基坑工程数值分析提供参考数据,具有工程参考价值。     

粗粒土初始各向异性弹塑性模型

基于黏土的初始各向异性研究成果,提出一个适用于粗粒土的弹塑性模型.该模型屈服面为旋转的椭圆,采用考虑塑性体应变和塑性剪应变耦合的两个硬化参数,即表示屈服面大小的硬化参数κ0和旋转硬化参数α.模型能较好地反映初始及后续各向异性状态下粗粒土的剪胀性.利用双江口堆石坝覆盖层砂卵砾石料,进行了岛固结排水剪和K0固结不排水剪大三轴试验,并用试验结果对模型进行了初步验证.研究结果表明:模型能够合理地预测粗粒土的变形和强度特性.     

一个考虑土体流变的修正剑桥粘弹塑性模型

在修正剑桥模型的基础上，考虑土的流变性，提出一种可较全面地反映土体变形的各种粘弹塑性特征的修正剑桥粘弹塑性模型。进而运用该模型对室内三轴固结排水剪流变试验进行三维有限元模拟，并通过与其他模型的对比分析，初步证明了本构模型的合理性和有效性。     

益阳膨胀土长期压缩特性试验分析

为探究益阳膨胀土次固结系数变化规律,研究土体长期压缩变形特性,得到方便工程运用的本构模型,以单轴固结试验为基础,延长受载周期,取益娄高速膨胀土进行长期一维固结压缩试验,探究固结压力和干密度对膨胀土样长期压缩特性的影响。试验结果表明,土样干密度对次固结系数影响相对较小,具体变化规律表现为次固结系数随干密度的增大而减小。相比之下,固结压力对次固结系数影响较大,且次固结系数随固结压力增大而增大,并呈现对数函数关系。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了益阳膨胀土非线性本构模型,得到了益阳膨胀土压缩量与时间、固结压力和干密度等的关系。本构模型由主固结部分和次固结部分组成,按照此本构关系得出的计算结果与规范修正法结果几乎一致,并且从物理意义、固结过程划分等方面更显清晰。     

含水率波动状态下公明公路路基土劣化微观机理与本构模型

通过固结排水三轴剪切试验、压汞试验和电镜扫描试验探究含水率波动对公明公路路基土力学特性的影响与其劣化微观机理,基于邓肯-张模型提出了一个能够考虑含水率波动影响的路基土经验本构模型。结果表明：含水率波动使得路基土中、大孔隙增多,同时微裂隙得到发展引起试样结构被分割,导致试样剪切应力-应变关系从应变软化向应变硬化型转变,试样剪缩特性提升、剪切强度降低;含水率波动程度越大,试样剪缩特性越明显,剪切强度则越弱;提出的路基土本构模型的计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的有效性和适用性。     

考虑诱发各向异性的花岗岩残积土硬化土模型参数研究

通过花岗岩残积土在原位有效自重应力下的固结(简称K0固结)排水三轴剪切试验和三向等压固结排水三轴剪切试验,分析诱发各向异性状态对花岗岩残积土硬化土模型(HS模型)参数的影响,并探讨K0固结排水三轴剪切试验所得HS模型参数在花岗岩残积土基坑工程数值分析中的适用性.研究结果表明:诱发各向异性对花岗岩残积土HS模型参数产生影响,诱发各向异性状态下的花岗岩残积土HS模型参数应用于实际基坑工程的数值分析可获得更加准确的预测结果.     

密度和压力对砂土变形特性影响的统一模拟

以往的砂土本构模型不能考虑砂土变形特性对密度和固结压力的双重依赖性。该文基于状态参数、起动的峰值强度、状态剪胀方程和应力比与塑性应变的双曲线假定,提出了一个新的砂土本构模型。该模型的突出优点是对于一种砂土只用一组材料参数就能模拟不同密度和固结压力下的应力变形响应。通过对不同密度和固结压力下的固结排水和不排水试验的模拟初步验证了模型的预测能力。     

粘性土应力路径试验

利用GDS多功能三轴仪,对南京河西地区原状粘性土进行了常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径的固结不排水三轴试验,探讨不同应力路径下粘性土的变形和强度特性.实验表明：不同应力路径下土的应力应变关系都呈曲线形态相似的非线性应变硬化型,而土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显;相同应力路径试验得到的有效应力路径形态一致,常规三轴压缩试验中有效应力路径呈S形.