首页 理论教育 土体弹塑性本构模型研究的局限性与挑战

土体弹塑性本构模型研究的局限性与挑战

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:由以上的分析可知,现有本构理论在表述土体本构特性方面还存在局限性,以广义虎克定律为基础的模型不能反映土的剪胀性,弹塑性理论中的一些假设与土的一些试验结果还不尽如意,且现有的弹塑性模型一般都较为复杂,其被应用和接受的程度还远不及以广义虎克定律为基础的邓肯—张模型,因此,土体弹塑性本构模型的研究近来进展不大,正如沈珠江[104]所形容的目前“弹塑性理论的研究正处于新的跃进前的暂时停滞状态”。

土体弹塑性本构模型研究的局限性与挑战

由以上的分析可知,现有本构理论在表述土体本构特性方面还存在局限性,以广义虎克定律为基础的模型不能反映土的剪胀性,弹塑性理论中的一些假设与土的一些试验结果还不尽如意,且现有的弹塑性模型一般都较为复杂,其被应用和接受的程度还远不及以广义虎克定律为基础的邓肯—张模型,因此,土体弹塑性本构模型的研究近来进展不大,正如沈珠江[104]所形容的目前“弹塑性理论的研究正处于新的跃进前的暂时停滞状态”。笔者认为[90],现有土体本构模型的理论是建立于金属材料试验基础上的,而金属材料相对于岩土材料是一种简单材料,把复杂材料的本构模型建立于简单材料的理论基础上必然是受到限制的,虽然人们根据岩土力学特性进行了许多改进,取得了很多重要的成果,但总是受到其理论基本假定的制约[45],因此,若不在理论上发展适合于岩土材料的新的本构理论,而仅是在现有的金属材料理论上来建模,则岩土材料本构模型的研究是较难有更大的发展的。突破现有传统理论的限制,建立适合于岩土材料的本构理论而同时又包含了传统理论作为其特例的研究,为岩土本构模型提供新的和更一般的理论并在此基础上建立简单实用模型是本书总的目的。为此,进行了如下的工作:

(1)从数学角度上,分析本构模型需要解决的数学问题,系统地研究了建立本构模型的坐标直接变换法。

(2)利用数学的矢量张量理论,建立更一般的岩土材料本构理论——广义位势理论或多重势面理论及张量普遍形式定律。

(3)利用新的广义位势理论统一现有的各种本构理论,并揭示传统理论的数学实质,由此而得到统一的本构理论体系

(4)利用新的理论建立应力空间和应变空间的简化模型,该简化模型比传统弹塑性模型具有更广的表述能力,如可以表述塑性应变增量方向不具有唯一性和具有唯一性的情况,而参数的确定可不用推求塑性势函数,且在一定的假设条件下又可以像邓肯—张模型那样简单地确定参数,因而具有较好的表述能力同时又具有邓肯—张模型的简单性,以便为工程提供简便实用的模型。(www.xing528.com)

(5)利用室内试验对模型的特性进行验证,并建立了一个应变空间上的数值弹塑性本构模型,该模型在一定的假设条件下,只用Et、μt两个参数即可表达而又可反映土体的剪胀性。

(6)采用数值方法对在新理论基础上建立的弹塑性模型在反映土的剪胀性方面与试验结果和邓肯—张模型进行了系统的比较,充分论证了新理论新模型的优越性,给出了可供有限元等数值计算的弹塑性矩阵公式。

(7)把简化模型用于三峡工程二期围堰的应力应变分析,并与各种模型的结果进行比较,证明模型的可用性、优越性;并用不同的本构模型,对各种防渗墙方案进行系统的计算分析,比较了各模型、各方案的结果,建议了采用的防渗墙方案,为方案的合理选择提供科学的依据。比较了防渗墙最后实测位移的结果和新的弹塑性模型及邓肯—张模型的计算结果,证明新的弹塑性模型的计算结果更接近实测结果。

(8)最后还利用离心模型试验验证了新模型的可用性。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈