非饱和原状土的弹塑性损伤本构模型

自然界所存在的原状土具有一定的结构性,与室内重塑土在加载过程中所表现出的力学特性(如变形和强度)具有明显的差异.本文以复合体损伤理论为基础,建立了适用于非饱和原状土的弹塑性损伤本构模型,并给出了损伤变量λ的演化规律.其主要思想是把土材料看作由相对完整的土和相对破碎土两部分混合而成,二者的力学性能不同,且在受力过程中,相对完整的土逐渐转化为相对破碎的土,故分别采用弹性和弹塑性模型描述.该模型所采用的参数(除结构性参数β、α以外)均可以直接通过实验确定.结果表明,该模型能够较好描述非饱和原状土的应力-应变特性,尤其是应变软化现象,且所给出的扰动变量演化规律也能够较好描述土结构性退化规律.

基于扰动变量的非饱和原状土本构模型

该文根据复合材料均匀化理论的思想建立了考虑水的滞后性与应力-应变特性相耦合的非饱和原状土本构模型。复合材料均匀化理论的主要思想是将变形的岩土材料视为由相对完整状态土(RISP)和完全调整状态土(FASP)混合而成的复合材料,RISP和FASP的力学性能分别与原状土和重塑土的力学性能相同。另外,在土体的变形过程中,RISP将逐渐转变成FASP,故二者的变形特性应分别采用不同的本构模型描述。该文则分别采用了弹性和弹塑性本构关系描述,土材料的总体应力-应变本构关系即可通过均匀化理论得到。该文对水滞后性的描述则采用了Wei给出的边界面模型。非饱和原状土结构性的退化采用扰动变量D来描述,该文已给出了其随变形变化的演化规律。该文模型共有16个参数,其中新引入的结构性参数衰减指数α和峰值因子β则主要描述了结构性对土材料力学性能的影响,该文对二者的影响分别进行了分析。通过对比模型预测结果和实验结果以及结构性参数分析发现,该模型能够较好的描述非饱和原状土的应力-应变特性,尤其是应变软化现象,且所给出的扰动变量演化规律也能够较好的描述土结构性的退化规律。

含水率与土样异向对原状非饱和黄土土-水特征影响试验研究

利用压力板对不同初始含水率与不同渗水方向的原状非饱和Q3黄土进行脱湿试验,分析不同初始含水率与不同渗水方向对原状非饱和Q3黄土土水特征的影响。研究表明:在相同的初始含水率情况下,基质吸力对土样不同方向渗水情况的影响基本相同;在渗水方向相同的情况下,随着基质吸力的增大,体积含水量逐渐降低,基质吸力增大到一定程度后,不同初始含水率对土-水特征曲线的影响几乎一样。

原状非饱和风积土的结构性参数与强度指标关系的试验研究

利用TSW-40型土壤真三轴仪对不同干密度与不同含水率的原状非饱和风积土、重塑性非饱和风积土和原状饱和风积土试样进行三轴剪切试验,探讨了原状非饱和风积土的结构性参数与强度指标的关系。研究结果表明:非饱和风积土结构性参数比mε/mε0与w呈现负相关性函数关系,与ρd呈现线性正相关性函数关系,非饱和风积土强度指标比(tanφ/tanφ0,c/c0)与结构性参数比mε/mε0均满足二次抛物线函数关系;构造出能综合反映非饱和风积土结构性影响因素的定量指标——综合结构状态变量Pcs,结合原状风积土天然含水率下的强度指标,可在较大范围求解给定结构状态下非饱和风积土的强度指标。