正常固结非饱和黏性土的三剪统一边界面模型研究
发布时间：2021-02-07 08:54
交通发展给人们带来了诸多便利,但对自然环境也产生了不利的影响:轨道地基土体在动荷载长期作用下产生了不可恢复的累积变形。通过查阅相关文献发现,以往学者以自然条件下非饱和状态的土体作为研究对象,为解决静动荷载对土体产生变形而建立的本构模型相对较少。本文以此为创新点展开研究,研究内容及结论分为以下五点:（1）在三剪统一强度理论的基础上,本文引入非饱和土单应力变量理论和双应力变量理论,提出了非饱和土单应力变量三剪强度准则与非饱和土双应力变量三剪强度准则,并对其进行了π平面极限线分析和子午线分析。同时,在所提准则基础上,本文分别采用等量代换法和坐标平移法推导出可以反映中间主应力效应、全应力状态、有效黏聚力等特性的四种破坏应力比,并用推导出的破坏应力比替换掉修正剑桥模型中的破坏应力比,从而克服了修正剑桥模型中破坏应力比为定值的不足。（2）通过用非饱和状态时土的屈服应力替代修正剑桥模型中的饱和状态时土的屈服应力,得出非饱和土的修正剑桥模型,并分别代入在单应力变量下、双应力变量下采用等量代换法和坐标平移法推导出的四种破坏应力比,进一步推导出相应的四种椭圆方程。再结合边界面理论思想,建立非饱和土三剪边界...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 非饱和土的本构模型研究现状
1.2.2 三剪统一强度准则的发展及其应用
1.2.3 基于边界面理论的本构模型研究
1.3 本文的主要研究内容及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新点
1.3.3 技术路线
第2章 非饱和土三剪统一强度理论
2.1 概述
2.2 三剪统一强度理论
2.3 非饱和土三剪强度准则及特征分析
2.3.1 单应力变量非饱和土强度准则
2.3.2 单应力变量非饱和土强度准则特征分析
2.3.3 双应力变量非饱和土强度准则
2.3.4 双应力变量非饱和土强度准则特征分析
2.4 非饱和土真三轴实验结果验证
2.4.1 非饱和黏土砂（SP-SC）柔性真三轴实验验证
2.4.2 非饱和黄土刚柔混合型真三轴实验验证
2.5 破坏应力比的推导
2.5.1 单应力变量下的破坏应力比
2.5.2 双应力变量下的破坏应力比
2.6 本章小结
第3章 非饱和土的三剪弹塑性边界面模型
3.1 概述
3.2 非饱和土的修正剑桥模型
3.3 非饱和土三剪边界面弹塑性本构模型
3.3.1 边界面方程及其演化
3.3.2 流动法则及映射准则
3.3.3 塑性模量
3.3.4 弹塑性本构关系
3.4 本章小结
第4章 本构模型的非饱和三轴试验验证
4.1 概述
4.2 模型参数的确定
4.2.1 基本土工试验
4.2.2 单应力变量法有效应力参数的确定
4.2.3 压缩回弹试验
4.2.4 固结直剪试验
4.2.5 参数汇总
4.3 非饱和三轴试验验证
4.3.1 非饱和土三轴试验
4.3.2 排水条件下非饱和土三维力学特性关系式
4.3.3 排水条件下模拟计算结果与试验结果对比
4.4 本章小结
第5章 本构模型的非饱和循环动三轴试验验证
5.1 概述
5.2 非饱和循环动三轴试验验证
5.2.1 循环荷载条件下所需参数的确定
5.2.2 非饱和黄土循环动三轴试验验证
5.2.3 非饱和黏质粉土循环动三轴试验验证
5.3 本章小结
第6章 本构模型的真三轴模拟
6.1 概述
6.2 真三轴应力状态下三维力学特性关系式
6.3 真三轴应力状态下单调加载模拟
6.4 真三轴应力状态下循环加载模拟
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录一: 单应力变量下等量代换法数值计算程序框图
附录二: 单应力变量下坐标平移法数值计算程序框图
附录三: 双应力变量下等量代换法数值计算程序框图
附录四: 双应力变量下坐标平移法数值计算程序框图
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和土三剪强度准则及验证[J]. 陈昊,胡小荣. 岩土力学. 2020(07)
[2]控制吸力循环荷载下非饱和黏性土的弹塑性双面模型[J]. 李潇旋,李涛,彭丽云. 岩土力学. 2020(02)
[3]基于三剪统一屈服准则的边坡稳定性计算[J]. 陈特,陈光海. 土工基础. 2018(05)
[4]正常固结原状饱和黏性土的本构模型研究[J]. 胡小荣,董肖龙,陈晓宇. 应用力学学报. 2019(01)
[5]适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型[J]. 董建勋,刘海笑,李洲. 岩土力学. 2019(02)
[6]不同应力路径下非饱和黄土结构特性及其本构模型研究[J]. 庞旭卿,张腾. 铁道科学与工程学报. 2018(05)
[7]非饱和土的黏弹塑性本构模型研究[J]. 李冬,刘艳. 北京工业大学学报. 2018(03)
[8]超固结饱和黏性土的弹塑性本构模型及三轴试验模拟[J]. 胡小荣,董肖龙,陈晓宇,胡勃阳. 应用力学学报. 2018(01)
[9]基于等含水率试验结果的非饱和原状黄土本构模型[J]. 胡海军,崔玉军,骆亚生. 西安理工大学学报. 2017(04)
[10]一种改进的饱和黏土运动硬化边界面模型[J]. 姚海慧,王建华. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(12)
博士论文
[1]原状饱和黄土的各向异性边界面模型[D]. 马文国.兰州大学 2017
[2]饱和砂土基于相变状态的循环本构模型的研究[D]. 赵春雷.北京交通大学 2015
[3]饱和黄土动力本构模型及地铁隧道周围土层变形分析[D]. 崔广芹.西安建筑科技大学 2014
[4]膨胀性非饱和土的本构模型的研究[D]. 李舰.北京交通大学 2014
[5]适用于饱和黏土循环动力分析的边界面塑性模型及应用[D]. 胡存.天津大学 2012
[6]非饱和黄土动力本构模型及其在地铁车站地震反应分析中的应用[D]. 秦立科.长安大学 2010
[7]膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D]. 孙文静.上海大学 2009
[8]预剪对饱和松砂剪切特性的影响及亚塑性边界面本构模型改进[D]. 张振东.大连理工大学 2008
[9]砂土的剪胀性及本构模型的研究[D]. 迟明杰.北京交通大学 2008
[10]饱和软粘土动力本构模型研究与地铁隧道长期振陷分析[D]. 刘明.同济大学 2006
硕士论文
[1]饱和砂土三剪统一弹塑性边界面本构模型的ABAQUS子程序开发[D]. 吴镇成.南昌大学 2019
[2]饱和密实含泥砂土力学特性的PFC3D颗粒流模拟[D]. 王尔豪.南昌大学 2019
[3]非饱和土的三剪统一弹塑性本构模型研究[D]. 章志荣.南昌大学 2019
[4]非饱和土SFG弹塑性本构模型的改进与验证[D]. 邓子千.南昌大学 2019
[5]非饱和黄土土水特性与真三轴屈服及强度变形特性试验研究[D]. 王娇.西安理工大学 2018
[6]饱和砂土的三剪统一弹塑性边界面模型研究[D]. 董肖龙.南昌大学 2018
[7]适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型[D]. 董建勋.天津大学 2018
[8]基于扰动状态理论的饱和黏性土三剪统一结构性本构模型研究[D]. 陈晓宇.南昌大学 2017
[9]黄泛区非饱和砂质粉土本构关系研究[D]. 徐安全.河南大学 2017
[10]中密实砂土的三剪统一剪胀性本构模型及ABAQUS的二次开发[D]. 赵磊.南昌大学 2016
本文编号：3021990
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 非饱和土的本构模型研究现状
1.2.2 三剪统一强度准则的发展及其应用
1.2.3 基于边界面理论的本构模型研究
1.3 本文的主要研究内容及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新点
1.3.3 技术路线
第2章 非饱和土三剪统一强度理论
2.1 概述
2.2 三剪统一强度理论
2.3 非饱和土三剪强度准则及特征分析
2.3.1 单应力变量非饱和土强度准则
2.3.2 单应力变量非饱和土强度准则特征分析
2.3.3 双应力变量非饱和土强度准则
2.3.4 双应力变量非饱和土强度准则特征分析
2.4 非饱和土真三轴实验结果验证
2.4.1 非饱和黏土砂（SP-SC）柔性真三轴实验验证
2.4.2 非饱和黄土刚柔混合型真三轴实验验证
2.5 破坏应力比的推导
2.5.1 单应力变量下的破坏应力比
2.5.2 双应力变量下的破坏应力比
2.6 本章小结
第3章 非饱和土的三剪弹塑性边界面模型
3.1 概述
3.2 非饱和土的修正剑桥模型
3.3 非饱和土三剪边界面弹塑性本构模型
3.3.1 边界面方程及其演化
3.3.2 流动法则及映射准则
3.3.3 塑性模量
3.3.4 弹塑性本构关系
3.4 本章小结
第4章 本构模型的非饱和三轴试验验证
4.1 概述
4.2 模型参数的确定
4.2.1 基本土工试验
4.2.2 单应力变量法有效应力参数的确定
4.2.3 压缩回弹试验
4.2.4 固结直剪试验
4.2.5 参数汇总
4.3 非饱和三轴试验验证
4.3.1 非饱和土三轴试验
4.3.2 排水条件下非饱和土三维力学特性关系式
4.3.3 排水条件下模拟计算结果与试验结果对比
4.4 本章小结
第5章 本构模型的非饱和循环动三轴试验验证
5.1 概述
5.2 非饱和循环动三轴试验验证
5.2.1 循环荷载条件下所需参数的确定
5.2.2 非饱和黄土循环动三轴试验验证
5.2.3 非饱和黏质粉土循环动三轴试验验证
5.3 本章小结
第6章 本构模型的真三轴模拟
6.1 概述
6.2 真三轴应力状态下三维力学特性关系式
6.3 真三轴应力状态下单调加载模拟
6.4 真三轴应力状态下循环加载模拟
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录一: 单应力变量下等量代换法数值计算程序框图
附录二: 单应力变量下坐标平移法数值计算程序框图
附录三: 双应力变量下等量代换法数值计算程序框图
附录四: 双应力变量下坐标平移法数值计算程序框图
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和土三剪强度准则及验证[J]. 陈昊,胡小荣. 岩土力学. 2020(07)
[2]控制吸力循环荷载下非饱和黏性土的弹塑性双面模型[J]. 李潇旋,李涛,彭丽云. 岩土力学. 2020(02)
[3]基于三剪统一屈服准则的边坡稳定性计算[J]. 陈特,陈光海. 土工基础. 2018(05)
[4]正常固结原状饱和黏性土的本构模型研究[J]. 胡小荣,董肖龙,陈晓宇. 应用力学学报. 2019(01)
[5]适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型[J]. 董建勋,刘海笑,李洲. 岩土力学. 2019(02)
[6]不同应力路径下非饱和黄土结构特性及其本构模型研究[J]. 庞旭卿,张腾. 铁道科学与工程学报. 2018(05)
[7]非饱和土的黏弹塑性本构模型研究[J]. 李冬,刘艳. 北京工业大学学报. 2018(03)
[8]超固结饱和黏性土的弹塑性本构模型及三轴试验模拟[J]. 胡小荣,董肖龙,陈晓宇,胡勃阳. 应用力学学报. 2018(01)
[9]基于等含水率试验结果的非饱和原状黄土本构模型[J]. 胡海军,崔玉军,骆亚生. 西安理工大学学报. 2017(04)
[10]一种改进的饱和黏土运动硬化边界面模型[J]. 姚海慧,王建华. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(12)
博士论文
[1]原状饱和黄土的各向异性边界面模型[D]. 马文国.兰州大学 2017
[2]饱和砂土基于相变状态的循环本构模型的研究[D]. 赵春雷.北京交通大学 2015
[3]饱和黄土动力本构模型及地铁隧道周围土层变形分析[D]. 崔广芹.西安建筑科技大学 2014
[4]膨胀性非饱和土的本构模型的研究[D]. 李舰.北京交通大学 2014
[5]适用于饱和黏土循环动力分析的边界面塑性模型及应用[D]. 胡存.天津大学 2012
[6]非饱和黄土动力本构模型及其在地铁车站地震反应分析中的应用[D]. 秦立科.长安大学 2010
[7]膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D]. 孙文静.上海大学 2009
[8]预剪对饱和松砂剪切特性的影响及亚塑性边界面本构模型改进[D]. 张振东.大连理工大学 2008
[9]砂土的剪胀性及本构模型的研究[D]. 迟明杰.北京交通大学 2008
[10]饱和软粘土动力本构模型研究与地铁隧道长期振陷分析[D]. 刘明.同济大学 2006
硕士论文
[1]饱和砂土三剪统一弹塑性边界面本构模型的ABAQUS子程序开发[D]. 吴镇成.南昌大学 2019
[2]饱和密实含泥砂土力学特性的PFC3D颗粒流模拟[D]. 王尔豪.南昌大学 2019
[3]非饱和土的三剪统一弹塑性本构模型研究[D]. 章志荣.南昌大学 2019
[4]非饱和土SFG弹塑性本构模型的改进与验证[D]. 邓子千.南昌大学 2019
[5]非饱和黄土土水特性与真三轴屈服及强度变形特性试验研究[D]. 王娇.西安理工大学 2018
[6]饱和砂土的三剪统一弹塑性边界面模型研究[D]. 董肖龙.南昌大学 2018
[7]适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型[D]. 董建勋.天津大学 2018
[8]基于扰动状态理论的饱和黏性土三剪统一结构性本构模型研究[D]. 陈晓宇.南昌大学 2017
[9]黄泛区非饱和砂质粉土本构关系研究[D]. 徐安全.河南大学 2017
[10]中密实砂土的三剪统一剪胀性本构模型及ABAQUS的二次开发[D]. 赵磊.南昌大学 2016
本文编号：3021990
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