土体热力学模型的改进及三轴试验有限元分析.pdf

第39卷第1期同济大学学报(自然科学版)V01．39No．1

2011年1月JOURNAL0FTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Jan．2011

文章编号：0253—374X(2011)01—0007—06DOI：10．3969／j．issn．0253—374x．2011．01．002

土体热力学模型的改进及三轴试验有限元分析

李学丰，孔亮，花丽坤

(1．同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2．青岛理工大学理学院，山东青岛266033)

摘要：基于土体本构模拟的热力学方法，分析了Collins土体用热力学方法建立岩土材料的本构关系抛弃了

热力学本构模型，针对其硬化定律的不足，引入统一硬化参传统弹塑性建模的一些不合理做法l】]，有较好的数

量进行改进，将其扩展为能反映砂土和黏土变形特性的统一学和物理基础，已成为国内外研究的热点之一[2．

热力学模型．运用建立三维临界状态模型的方法将改进模型Collins将该方法系统化后提出了一个土体的热力学

三维化，并针对常规三轴实验试样的轴对称变形特点，编制

模型．该模型通过参数的不同取值，可得到包括修正

了改进前、后的土体热力学模型的有限元程序．对上海粉细

剑桥模型和类似于Lade屈服面在内不同的屈服面

砂常规三轴实验的有限元模拟分析表明模拟与试验变形一

形式，具有较大的适应性．然而该模型以塑性体积应

致，初步验证了模型的合理性和有效性．

变为硬化参量，采用与修正剑桥模型相同的硬化定

关键词：本构模型；热力学；统一硬化参数；有限元

律，导致该模型具有修正剑桥模型的一些缺点，如不

中图分类号：TU441文献标识码：A

能反映剪胀，不能较好反映超固结土与中密砂的变

形特性等．姚仰平等推导并建立了一个适用于砂土

ImprovementofThermomechanicalModelfor

和黏土的统一且与应力路径无关的硬化参数，并发

SoilandItsFEMAnalysisofTriaxialTest

展了统一硬化模型__】卜坞]．鉴于土体热力学模型坚实

的数学与物理基础以及统一硬化参数的基本特性，

LIXuefeng，KONGLiang。，HUALikun

(1．DepartmentofGeotechnicalEngineering，TongjiUniversity，本文基于土体热力学建模的基本思路，针对Collins

Shanghai200092，China；2．SchoolofSciences，QingdaoTechnological土体热力学模型的硬化定理的不足，引入统一硬化

University，Qingdao266033，China)参数进行改进，将其扩展为既适用于黏土也适用与

砂土的统一热力学模型．然后将统一模型三维化，针

Abstract：Basedonthethermomechanicalapproachto

establishelastic-pla