›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S1): 31-37.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S1.006

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

硬化土模型体积屈服机制及其本构积分算法研究

黄伯麒1,朱合华1, 2, 3   

  1. 1. 同济大学 土木工程学院地下建筑与工程系,上海 200092; 2. 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;3. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092
  • 收稿日期:2015-03-09 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:黄伯麒,男,1989年生,硕士研究生,主要从事岩土工程数值计算方面研究
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(No.2011CB013800)。

Volumetric yielding mechanism of hardening-soil model and its constitutive integration algorithm

HUANG Bo-qi1, ZHU He-hua1, 2, 3   

  1. 1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • Received:2015-03-09 Online:2015-07-11 Published:2018-06-14

摘要: 剪切-体积双屈服机制的硬化土(Hardening-Soil)模型能够相对准确地反映土体复杂应力路径的影响在岩土工程中已得到广泛的应用,国内的相关研究对于其体积屈服机制的理解上普遍存在着偏差,相关文献对于其内部控制参数解法的描述并不正确,无法体现该模型准确模拟单轴压缩及K0固结特性等方面的优势。笔者从对其体积屈服和硬化内部控制参数的物理意义的着手,解释了该模型体积屈服机制的工作过程,并进一步给出了其内部控制参数的显式解析算法及推导过程。针对于该模型的非线性弹性-多屈服机制塑性所导致的数值求解复杂性,给出了其基于改进欧拉中点法的本构积分算法,结合相关研究的参考试验及数值计算结果进行了验证。

关键词: 硬化土模型, 体积屈服机制, 理论解析, 本构积分算法

Abstract: Hardening-soil model, which was based on shear and volumetric yielding mechanism, has been widely applied to geotechnical engineering due to its relative accuracy in the reflection of complex stress path of the soil. However, misunderstanding of its volumetric mechanism widely existed in related domestic research. And the description of its inner parameter solution algorithm is not correct, thus its advantage in simulating the uniaxial compression and K0 consolidation process cannot be reflected. Based on the discussion of the meaning of its inner parameters which controlled its volumetric yielding and hardening, its volumetric yield mechanism is explained in detail; and the explicit analytical solution of these two parameters is also given. Furthermore, a modified Euler mid-point integration method is employed for the constitutive integration procedure since there exists numerical implementation difficulty caused by both of nonlinear elasticity and multi-yield surface plasticity of HS model, and the above work has also been testified by the experimental and numerical results of relevant reference.

Key words: hardening-soil model, volumetric yielding mechanism, theoretical analysis, constitutive integration algorithm

中图分类号: 

  • TU 443
[1] 陈泰江, 向欣, 章广成, . 基于线黏弹性接触的落石冲击地面参量理论研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2410-2420.
[2] 朱旻, 陈湘生, 张国涛, 庞小朝, 苏栋, 刘继强, . 花岗岩残积土硬化土模型参数反演及工程应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1061-1072.
[3] 刘昌, 张顶立, 张素磊, 房倩, 方黄城, . 考虑围岩流变及衬砌劣化特性的隧道 长期服役性能解析[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2795-2807.
[4] 康 成, 梅国雄, 梁荣柱, 吴文兵, 方宇翔, 柯宅邦, . 地表临时堆载诱发下既有盾构隧道纵向变形分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4605-4616.
[5] 庞小朝,黄俊杰,苏 栋,肖文海,顾问天,刘 斌,. 深圳地区原状花岗岩残积土硬化土模型参数的试验研究[J]. , 2018, 39(11): 4079-4085.
[6] 张治国,马兵兵,黄茂松,徐晓洋,. 山区滑坡诱发既有隧道受力变形影响分析[J]. , 2018, 39(10): 3555-3564.
[7] 张治国,徐晓洋,姜蕴娟,赵其华,. 隧道正交穿越滑坡体的安全距离及稳定性分析[J]. , 2017, 38(11): 3278-3286.
[8] 罗云川,谢凌志 ,袁 炽 ,武志德,. 卧式椭球盐岩储气库理论解及设计参数分析[J]. , 2016, 37(S1): 415-423.
[9] 詹云刚,袁凡凡,栾茂田. 基于次加载面理论改进的ALPHA 模型及其数值实施[J]. , 2010, 31(2): 407-415.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[2] 梁桂兰,徐卫亚,谈小龙. 基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J]. , 2010, 31(2): 535 -540 .
[3] 马文涛. 基于灰色最小二乘支持向量机的边坡位移预测[J]. , 2010, 31(5): 1670 -1674 .
[4] 于琳琳,徐学燕,邱明国,闫自利,李鹏飞. 冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响[J]. , 2010, 31(8): 2448 -2452 .
[5] 王 伟,刘必灯,周正华,王玉石,赵纪生. 刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法[J]. , 2010, 31(12): 3928 -3933 .
[6] 王海波,徐 明,宋二祥. 基于硬化土模型的小应变本构模型研究[J]. , 2011, 32(1): 39 -43 .
[7] 曹光栩,宋二祥,徐 明. 山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法[J]. , 2011, 32(S1): 1 -5 .
[8] 刘华丽 ,朱大勇 ,钱七虎 ,李宏伟. 边坡三维端部效应分析[J]. , 2011, 32(6): 1905 -1909 .
[9] 刘年平 ,王宏图 ,袁志刚 ,刘竟成. 砂土液化预测的Fisher判别模型及应用[J]. , 2012, 33(2): 554 -557 .
[10] 王卫东 ,李永辉 ,吴江斌 . 超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟[J]. , 2012, 33(12): 3818 -3824 .