非线性本构模型优化方案

在第二种方法中，陈永辉将该复合土体近似地作为横观各向同性来研究，并应用非线性弹性模型，建立加筋复合土体单元的弹性非线性本构模型。在这个本构模型中引入了“等效摩擦附加应力”的概念来模拟土与加筋体之间复杂的界面作用，它等效于土与土工织物的相互摩擦力，并推导了不同情况下，摩擦等效侧向附加应力（σadsi，i=x，y）的求解公式。这样就得到了以σadsi表达的加筋复合体弹性非线性本构关系中的参数，包括复合体竖向和水平向模量，竖向和水平向泊松比，以及竖向剪切模量5个独立参数Ex，Ez，μx，μz，Gz，进行求解（陈永辉，2000）。

采用该模型对一个加筋堤的实例进行了有限元分析，得到的计算结果与实测资料对比表明，两者的沉降曲线符合良好，如图5.22所示。

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图5.22　加筋堤的有限元分析与实测资料对比

（a）路堤设计断面示意图（单位：m）：（b）施工加载过程；（c）沉降与时间关系曲线；（d）土压力分布图

在用有限元法进行稳定分析时，假定土工织物筋材的模量和拉伸强度为常数。计算表明，此堤未加筋时，其刚竣工时的安全系数FS=0.99，且塑性区已连成一大片，表明它将失稳，用瑞典条分法计算的FS=0.947。当加筋后，两者的安全系数分别提高至1.14和1.021。有限元法比较接近于实测成果，但仍偏保守，因为没有考虑由于土体对筋材的约束作用，使筋材强度增加的效能。