岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (2): 517-528.doi: 10.16285/j.rsm.2017.1514

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

真三轴条件下原状黄土的非线性本构模型

方瑾瑾1,冯以鑫2,赵伟龙1,王立平1,余永强1   

  1. 1. 河南理工大学 土木工程学院,河南 焦作 454000;2. 河南理工大学 基建处,河南 焦作 454000
  • 收稿日期:2017-10-23 出版日期:2019-02-11 发布日期:2019-02-14
  • 通讯作者: 余永强,男,1972年生,博士,教授,主要从事岩土及爆破等方面的研究工作。E-mail: yyq@hpu.edu.cn E-mail:286137393@qq.com
  • 作者简介:方瑾瑾,女,1984年生,博士,讲师,主要从事黄土力学方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51808197);河南理工大学博士基金(No. B2018-64);河南省高等学校重点科研项目(No. 19A560010)

Nonlinear constitutive model for intact loess in true tri-axial tests

FANG Jin-jin1, FENG Yi-xin2, ZHAO Wei-long1, WANG Li-ping1, YU Yong-qiong1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454000, China; 2. Infrastructure Department, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454000, China
  • Received:2017-10-23 Online:2019-02-11 Published:2019-02-14
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51808197), the Doctorate Fund of Henan Polytechnic University (B2018-64) and the Key Research Project of Colleges and Universities in Henan Province (19A560010).

摘要: 为了研究复杂应力条件下非饱和原状黄土的非线性本构模型,通过考虑真三轴条件下中主应力和吸力对大主应变的影响,提出了一个考虑中主应力影响的非饱和原状黄土的非线性本构模型。该模型包含12个参数,均可由常含水率非饱和土真三轴试验确定。研究了中主应力对土体变形和强度的影响,探讨了模型参数的变化规律。初始吸力一定时,土体的黏聚力随着中主应力的增大而增大,而内摩擦角随着中主应力的增大呈线性减小趋势。当吸力小于162 kPa时,吸力摩擦角等于21.8°;当吸力大于162 kPa时,吸力摩擦角等于5.5°。初始吸力相同时,不同中主应力条件下土体的体积模量可取为常数。利用该模型预估了常含水率真三轴等向固结试验的吸力变化规律,理论结果与试验结果比较接近。但是对于真三轴剪切试验吸力的预估还需要进行深入探讨。

关键词: 非线性本构模型, 非饱和土真三轴仪, 中主应力, 参数

Abstract: To study the nonlinear constitutive model of unsaturated intact loess under the condition of complex stress, by considering the effects of the intermediate principal stress and suction on the major principal strain under the condition of true triaxial test, a nonlinear constitutive model considering the effects of the intermediate principal stress for unsaturated intact loess is developed. The model contains 12 parameters, which can be determined by the true triaxial tests of unsaturated soil with constant water content. The effect of the intermediate principal stress on the deformation and strength of soil is studied, and the change rules of the model parameters are discussed. When the initial suction is constant, the cohesion of the soil enlarges with the increase of the intermediate principal stress, while the internal friction angle decreases linearly with the increase of the intermediate principal stress. When the suction is less than 162 kPa, the suction friction angle is equal to 21.8°. If the suction is greater than 162 kPa, the suction friction angle is equal to 5.5°. When the initial suction is the same, the bulk modulus of the soil under the condition of different intermediate principal stresses can be taken as a constant. The model is used to predict the variation of suction in the true triaxial isotropic consolidation test with constant moisture content. The theoretical results are found close to the experimental results. However, the prediction of suction of true triaxial shear test still needs to be further explored.

Key words: nonlinear constitutive model, unsaturated soil true tri-axial apparatus, intermediate principal stress, parameter

中图分类号: 

  • TU 431
[1] 刘勇健, 傅杨攀, 赖明洋, 李彰明, 方昊圆, 谢治堃, . 冲击荷载下土体动力响应与加载速率效应研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2485-2494.
[2] 骆祚森, 朱作祥, 苏卿, 李建林, 邓华锋, 杨超, . 基于平行黏结模型的水-岩作用下砂岩蠕变模拟及损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2445-2457.
[3] 刘国锋, 冯坤, 晏长根, 丰光亮, 徐鼎平, 周迟, . 考虑力学参数不确定性的岩质边坡开挖卸荷响应概率评价[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2115-2128.
[4] 沈扬, 邓珏, 翁禾, 阳龙. 分级加卸载下南海珊瑚泥一维固结长期变形试验及模型研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 685-696.
[5] 王泽驰, 邵帅, 魏军政, 邵生俊, 沈晓钧, 吴昊, . 考虑中主应力变化的原状黄土变形特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 854-860.
[6] 彭赟, 胡明鉴, 阿颖, 王雪晴, . 珊瑚砂热物理参数测试与预测模型对比分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 884-895.
[7] 许明, 余小越, 赵元平, 胡家驹, 张潇婷, . 顺倾层状碎裂结构岩质边坡地震动力响应及破坏模式分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 362-372.
[8] 黄献文, 姚直书, 蔡海兵, 李凯奇, 唐楚轩, . 基于微观结构重塑的非饱和冻土导热系数预测[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 193-205.
[9] 白时雨, 王文军, 谢新宇, 朱德良, . 考虑扰动影响的土体小应变硬化模型参数试验研究及其在基坑工程中的应用[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 206-216.
[10] 贾宝新, 陈国栋, 刘丰溥, . 高温下岩石损伤本构模型及其验证[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 63-73.
[11] 汪洋, 陈文化. 基于裂隙形状函数的自然环境高温下花岗岩 裂隙尖部非线性温度场[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 267-274.
[12] 胡贺祥, 姚仰平, 罗汀, 金晓飞, . 基于Lade-Duncan准则的平面应变强度公式[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 389-396.
[13] 雷华阳, 张文振, 霍海峰, 冯双喜, 李其昂, 刘汉磊, . 水汽补给下砂土冻胀量与微观结构参数关联研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2337-2346.
[14] 朱彦鹏, 吴林平, 施多邦, 赵壮福, 吕向向, 段新国, . 基于Pasternak地基模型的非线性土抗力−桩 身侧向位移曲线在基坑支护桩中的应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2581-2591.
[15] 江巍, 欧阳晔, 闫金洲, 王志俭, 刘立鹏, . 边坡岩土体抗剪强度的逆向迭代修正反演方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2287-2295.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李 奎,高 波. 地铁隧道下穿小河和桥梁的施工方案研究[J]. , 2010, 31(5): 1509 -1516 .
[2] 杨 冰,杨 军,常 在,甘厚义,宋二祥. 土石混合体压缩性的三维颗粒力学研究[J]. , 2010, 31(5): 1645 -1650 .
[3] 肖世国,鲜 飞,王唤龙. 一种微型桩组合抗滑结构内力分析方法[J]. , 2010, 31(8): 2553 -2559 .
[4] 叶海林,郑颖人,黄润秋,杜修力,李安洪,许江波. 强度折减动力分析法在滑坡抗滑桩抗震设计中的应用研究[J]. , 2010, 31(S1): 317 -323 .
[5] 张志沛,彭 惠,饶 晓. 软土地基注浆扩散过程数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 652 -0655 .
[6] 吴礼舟 ,张利民 ,黄润秋. 成层非饱和土渗流的耦合解析解[J]. , 2011, 32(8): 2391 -2396 .
[7] 刘 润 ,王秀妍 ,刘月辉 ,王武刚. 点支撑缺陷下海底埋管热屈曲分析[J]. , 2011, 32(S2): 64 -69 .
[8] 梁耀哲. 刚性桩复合地基的主动土压力分析[J]. , 2012, 33(S1): 25 -29 .
[9] 韩建新 ,李术才 ,李树忱 ,杨为民 ,汪 雷 . 基于强度参数演化行为的岩石峰后应力-应变关系研究[J]. , 2013, 34(2): 342 -346 .
[10] 黄 达 ,岑夺丰 ,黄润秋 . 单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟[J]. , 2013, 34(2): 535 -545 .