各向异性土的 UH 模型

admin · 发表于 2022-8-24 18:28:32

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由于土体在天然沉积过程中受到重力的影响，土颗粒长轴倾向于沿水平沉积面呈优势排列，使得土体在不同方向上的物理力学性质不同，即各向异性。只有深入理解各向异性对土体强度和应力应变特性的影响，揭示各向异性土的破坏和变形机理，建立合理描述土体各向异性的本构模型，才能为边坡失稳、地基变形、地面沉降等土工题目分析提供更加科学的理论依据。本论文从土的各向异性研究方法对比、奥林匹克森林公园原状土试验和各向异性土的试验规律总结入手，以考虑空间滑动面和各向异性土沉积面最小夹角对土的强度影响为切入点，研究土的材料各向异性对土强度和应力应变特性的影响，取得如下主要研究成果：(1)基于SMP准则的各向异性变换应力方法：深入分析了土的各向异性控制因素，基于横观各向同性土破坏时空间滑动面和沉积面最小夹角越小土强度越低的试验规律，建立了横观各向同性土峰值强度的线性计算公式；通过对初始变换应力方法的改进，提出了一个基于SMP准则考虑土材料各向异性影响的变换应力方法，在各向异性变换应力空间将土体材料的各向异性按各向同性处理；(2)横观各向同性土的强度准则：在建立基于SMP准则的各向异性变换应力的过程中隐含了横观各向同性土的强度准则；通过与SMP准则对比深入分析了横观各向同性土强度准则的基本特性，并分别采用横观各向同性的砂土和黏土试验数据验证该强度准则，验证结果表明横观各向同性土的强度准则能够合理地反映横观各向同性土的强度特性；(3)各向异性土的UH模型：在超固结土本构模型中引入了各向异性变换应力张量、相对应力比、状态应力比以及考虑土体材料各向异性的特征状态应力比，建立了各向异性土的UH模型；采用K0固结高岭土及原状黏土试验数据进行了模型验证，验证结果表明各向异性土的UH模型能够反映K0结初始各向异性和土体材料各向异性对土的应力应变特性的影响；分析了土体材料各向异性在应力主轴循环旋转效应中所发挥的作用，与已有砂土试验结果的对比表明各向异性土的UH模型可以定性地描述纯应力主轴循环旋转条件下各向异性砂土的基本变形规律。

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