從熱力學基本理論出發(fā),研究了海相軟土受力變形過程中的能量耗散。研究中區(qū)分了海相軟土中彈塑性變形引起的能量損失,與因土體內(nèi)部膠結(jié)結(jié)構(gòu)破壞引起的能量損失,引出了結(jié)構(gòu)性膠結(jié)損傷耗能的概念。在Collins的熱力學土體模型的基礎(chǔ)上,針對其不能考慮土體結(jié)構(gòu)性的不足加以改進,構(gòu)造了海相軟土的能量耗散函數(shù)。結(jié)構(gòu)性土體彈塑性模型的屈服軌跡、塑性流動、硬化規(guī)律及彈性規(guī)律均可通過能量耗散函數(shù)推導得到。這種本構(gòu)模型的構(gòu)造方法掘棄了以德魯克公設(shè)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)塑性理論,自動滿足熱力學定律,具有較為嚴密的數(shù)學和力學理論基礎(chǔ)。將本文提出模型的計算結(jié)果與人工制備海相軟土的三軸試驗結(jié)果進行了對比,初步驗證了模型的適應性與有效性。 

【文章來源】：地下空間與工程學報. 2020,16(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

屈服面形狀

依據(jù)提出的土體熱力學模型理論框架，對于等溫變形的巖土體材料，只要確定耗散函數(shù)和自由能函數(shù)這2個函數(shù)，則彈塑性本構(gòu)關(guān)系(包括彈性關(guān)系、屈服條件、流動法則和硬化規(guī)則等)就可以導出[18]，如圖2所示。Collins等[19-21]提出的適用于各向同性土的臨界狀態(tài)模型中耗散增量函數(shù)的通用表達式為:

考慮一單位體積的土體，在外荷載作用下發(fā)生變形，假設(shè)該過程與外界沒有熱交換。由熱力學第一定律可得，對于巖土材料而言，外力做功產(chǎn)生的機械能dw，一部分轉(zhuǎn)化為對應的重塑土(完全破壞土)的外力做功增量dw;另一部分轉(zhuǎn)化為重塑土與海相軟土在相對應變形情況下的損失能量之差dw[27-28]，即把由于海相軟土結(jié)構(gòu)性導致的那部分額外能量損失定義為膠結(jié)損傷耗能，如圖3所示。式中:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]紅黏土在原狀及重塑狀態(tài)下的力學性質(zhì)試驗研究[J]. 張彥召,左雙英,季永新.  地下空間與工程學報. 2017(06)
[2]土體結(jié)構(gòu)性損傷模型研究[J]. 吳和盛,王威龍,周家伍.  地下空間與工程學報. 2014(04)
[3]基于能量方法的結(jié)構(gòu)性土體損傷演化規(guī)律研究[J]. 周家伍,劉元雪,李忠友.  巖土工程學報. 2013(09)
[4]海相軟土成因及其工程特性的研究[J]. 聶年圣,牛瑞森.  工程建設(shè)與設(shè)計. 2010(12)
[5]土體損傷復合體理論的幾個基本問題[J]. 劉元雪,周家伍,李忠友.  地下空間與工程學報. 2010(S2)
[6]重塑及原狀飽和黃土結(jié)構(gòu)性參數(shù)研究[J]. 陳輝,劉明振,宋戰(zhàn)平.  地下空間與工程學報. 2010(03)
[7]海相結(jié)構(gòu)軟土的次固結(jié)研究[J]. 邵光輝,劉松玉.  巖土力學. 2008(08)
[8]模擬土體本構(gòu)特性的熱力學方法[J]. 孔亮,Ian F. Collins.  巖土力學. 2008(07)
[9]人工制備結(jié)構(gòu)性土力學特性試驗研究[J]. 劉恩龍,沈珠江.  巖土力學. 2007(04)
[10]基于能量耗散的土體本構(gòu)關(guān)系及其參數(shù)確定[J]. 秦理曼,遲世春,林皋.  巖石力學與工程學報. 2005(S2)



本文編號：3232549