基于SMP破坏准则的饱和砂土弹塑性本构模型

利用土体的塑性流动理论 ,提出了用于描述饱和砂土在单调荷载作用下的应力—应变反应性质的弹塑性本构模型。土体总的变形由三部分组成 :即弹性应变、与体积屈服机制相关的塑性应变和与剪切屈服机制相关的塑性应变 ,其中与剪切屈服机制相关的塑性应变的得出是基于SMP破坏准则。通过将模型预测的结果与试验结果进行对比 ,表明该模型能够较为准确地描述饱和砂土在单调加载条件下的反应性质。

基于SMP破坏准则的土体弹塑性动力本构模型

利用土体的塑性流动理论,提出了用于描述饱和砂土动力反应性质的弹塑性本构模型。土体总的变形由三部分组成:即弹性应变、与体积屈服机制相关的塑性应变和与剪切屈服机制相关的塑性应变。土体在初始加载与卸载和重新加载阶段性质的差别通过采用不同的模型参数加以反映。该模型能够较为准确地描述饱和砂土在单调加载和循环加载条件下的反应性质。

基于SMP破坏准则的岩土平面应变滑移线场理论

选择平面应变破坏时的中间主应力σ2=(σ1σ3)～(1/2)更适合于岩土材料,本文提出了基于SMP破坏准则的岩土平面应变问题的滑移线场理论。该理论与基于Mohr-Coulomb破坏准则的滑移线场理论相比,由于考虑了中间主应力效应,能使土体强度参数提高15%～37%左右。通过算例计算验证表明:基于SMP破坏准则的滑移线Prandtl解比基于Mohr-Coulomb破坏准则的滑移线Prandtl解和Terzaghi解值都偏大;基于SMP破坏准则上限法计算的竖直坑壁临界高度同样比基于Mohr-Coulomb破坏准则计算的临界高度值大。该理论进一步发展了岩土平面应变滑移线场理论体系,应用于工程实际能产生一定的经济效益。

SMP破坏准则在地基承载力计算中的应用

基于SMP破坏准则和佐武的平面应变条件,推导出了无黏性材料的平面应变破坏公式。通过引入黏聚力σ0,推导出了适用于黏性材料的平面应变破坏公式。将该公式引入到地基承载力的计算当中,推导出了基于SMP破坏准则的地基承载力计算公式。将此地基承载力的计算公式得到的计算结果与试验数据进行了对比,结果表明:基于SMP破坏准则的地基承载力值比使用Mohr-Coulomb破坏准则计算的承载力值大。这说明考虑中间主应力的影响效应对于提高地基承载力具有一定的实际意义,可以很好地发挥土体材料的强度。

基于显式有限元方法的两相介质弹塑性动力反应计算分析

针对增量形式的流体饱和两相多孔介质弹塑性波动方程组,运用基于显式逐步积分格式的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,并应用基于SMP破坏准则的弹塑性动力本构模型描述两相介质的动力反应性质,对两相介质在输入地震波作用下的弹塑性动力反应进行计算和分析,将计算结果与相应的弹性动力反应的计算结果进行对比;对本文应用的弹塑性动力本构模型进行参数研究,揭示模型参数的取值对两相介质弹塑性动力反应计算结果的影响。计算结果表明:两相介质弹塑性位移反应与相应的弹性位移反应具有较为显著的差别,表现为二者的峰值与反应时程的波形均有比较明显的差异;本文应用的弹塑性本构模型中的塑性势参数的取值对于两相介质弹塑性位移反应的计算结果具有显著的影响,而初始加载和卸载与重新加载阶段的硬化参数的比值仅影响动力反应结束后的塑性变形的幅值。本文工作表明,时域显式有限元方法是进行流体饱和两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的一种有效的方法。

横观各向同性饱和两相介质弹塑性波动问题研究

针对横观各向同性饱和两相介质的弹塑性波动问题,建立了基于SMP破坏准则的横观各向同性饱和两相介质弹塑性动力本构模型,并建立了横观各向同性饱和两相介质弹塑性波动问题求解的时域显式有限元方法。基于上述本构模型与时域显式有限元方法进行了横观各向同性饱和两相介质弹塑性波动问题的研究。研究结果表明:横观各向同性饱和两相介质的弹塑性动力反应与其弹性动力反应有较为显著的差异,表现在前者的反应峰值相对于后者有较为明显的增大,同时二者反应时程的波形也有较大的差异。数值计算工作同时表明,时域显式有限元方法是进行横观各向同性饱和两相介质弹塑性波动问题计算分析的一种有效方法。