強度理論在凍土本構(gòu)模型中的應(yīng)用.pdf

1、本文通過對現(xiàn)有強度理論的分析比較同時結(jié)合凍土的強度和變形規(guī)律，并基于微、細觀試驗結(jié)果探討分析了凍土強度弱化以及凍土蠕變變形的內(nèi)在機理。主要得出以下結(jié)論： 1.對現(xiàn)有強度理論進行系統(tǒng)的比較、分析得出結(jié)論：統(tǒng)一強度理論具有明確的物理意義，可以充分反映出各種不同材料的性質(zhì)，可以充分考慮作用在雙剪應(yīng)力單元體上的所有應(yīng)力分量對材料的屈服或破壞的不同影響，可以正確反映中間主應(yīng)力的分段效應(yīng)，并且可以全域靈活地適應(yīng)于各種不同材料不同程度的中問主

2、應(yīng)力效應(yīng)。最后在結(jié)合凍土的強度和變形特征的基礎(chǔ)上。利用統(tǒng)一強度理論提出凍土的本構(gòu)模型。 2.隨圍壓的增大，凍土的強度增加，但隨圍壓的進一步增大強度出現(xiàn)降低的趨勢，也就是說圍壓的增大可以抑制凍土的膨脹軟化效應(yīng)，也可以誘導(dǎo)凍土的膨脹軟化現(xiàn)象。強度隨圍壓的變化趨勢基本上呈拋物線型分布?；诮y(tǒng)一強度理論對原有凍土拋物線型屈服準則進行改進。 3.圍壓作用下，影響凍結(jié)砂土強度弱化的主要原因是孔隙冰的壓融、礦物顆粒細化和微裂隙的發(fā)育；

3、影響凍結(jié)粉質(zhì)粘土強度弱化的主要原因是孔隙冰的壓融、微裂隙的發(fā)育。這些過程不是獨立存在的，而是共同影響、共同作用導(dǎo)致了凍土強度的弱化。 4.凍結(jié)粘性土的變形特點為：加荷初期試樣體積收縮，但隨著荷載的進一步增大而變?yōu)榕蛎?，直至試驗結(jié)束。軸應(yīng)變隨偏應(yīng)力的增大而增大，表現(xiàn)出明顯的粘塑性特征。應(yīng)力—應(yīng)變曲線上的準彈性段、屈服段和粘塑性段分別對應(yīng)體變曲線上的體縮段、體縮量最大處和膨脹段。在同一圍壓下，隨負溫的增大，相同條件下的凍結(jié)粘性土的軸

4、向變形減小、體縮量增大、膨脹量減??；在同一負溫下，相同條件下的軸向變形和體縮量隨圍壓的增大而減小、膨脹量隨圍壓的增大而增大。根據(jù)試驗結(jié)果，給出了考慮體變的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。 5.凍土蠕變過程中其體積變形不為零，且剪應(yīng)力強度明顯影響著凍土的體積變形。凍土的蠕變變形不僅取決于剪應(yīng)力強度，而且與平均法向應(yīng)力密切相關(guān)。因此存在平均法向應(yīng)力的影響同時在體變不為零時，按照傳統(tǒng)的方法直接從單軸應(yīng)力狀態(tài)的蠕變方程推算出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的蠕變參數(shù)，即

5、使在單一曲線假定下也是不可行的。 6.研究了凍土的瞬時變形特征和凍土的蠕變及蠕變強度，給出了單軸應(yīng)力下，復(fù)雜應(yīng)力下的蠕變本構(gòu)模型，并基于流變元件給出了凍土的流變本構(gòu)方程的微分形式、積分形式，凍土的非線性蠕變方程，等效剪應(yīng)力和等效剪應(yīng)變的本構(gòu)方程，并進行了對比分析，以便使其更加準確的應(yīng)用于工程實踐中。 7.引入最小耗能原理對凍土本構(gòu)模型進行研究。在結(jié)合凍土耗散勢函數(shù)并進行合理簡化的基礎(chǔ)上，由最小耗能原理推出凍土本構(gòu)模型。該