岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 527-534.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0165

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究

邓子千1, 2,陈嘉帅1,王建伟3,刘小文1   

  1. 1. 南昌大学 建筑工程学院,江西 南昌 330031;2. 江西省交通设计研究院有限公司,江西 南昌 330052; 3. 江西省安全生产科学技术研究中心,江西 南昌 330001
  • 收稿日期:2019-01-25 修回日期:2019-05-17 出版日期:2020-02-11 发布日期:2020-02-08
  • 通讯作者: 刘小文,男,1968年生,博士,教授,主要从事岩土工程性质、边坡稳定性分析及治理等教学与科研工作。E-mail: cnliuxiaowen@126.com E-mail: 379720580@qq.com
  • 作者简介:邓子千,男,1993年生,硕士研究生,主要从事非饱和土试验、理论、数值分析方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51268046,No. 51468041);江西省自然科学基金(No. 20151BAB203037);南昌大学研究生创新专项资金 (No. CX2018060)。

Constitutive model and experimental study of uniform yield surface based on SFG model

DENG Zi-qian1, 2, CHEN Jia-shuai1, WANG Jian-wei3, LIU Xiao-wen1   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330031, China; 2. Communications Design & Research Institute Co., Ltd. of Jiangxi Province, Nanchang, Jiangxi 330052, China; 3. Science & Technology Research Center of Safety Production, Jiangxi Province, Nanchang, Jiangxi 330001, China
  • Received:2019-01-25 Revised:2019-05-17 Online:2020-02-11 Published:2020-02-08
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51268046, 51468041), the Natural Science Foundation of Jiangxi Province of China (20151BAB203037) and the Graduate Innovation Special Fund of Nanchang University (CX2018060).

摘要: 将SFG模型中的加载湿陷屈服面(LC屈服面)与BBM模型中提出的吸力增加屈服面(SI屈服面)统一成为单独光滑的屈服面,基于弹塑性理论框架,推导出相应的弹塑性本构模型。通过非饱和固结直剪试验对江西红土的模型计算参数的应力-应变曲线与试验结果进行对比。结果表明:模型对多种应力路径下非饱和三轴试验的计算结果与相应试验的测定结果较为吻合,验证了模型能较好地模拟非饱和土在多种应力路径下的体应变行为。统一屈服面简化了加载湿陷屈服面与吸力增加屈服面之间的耦合分析,解决了因双屈服面的不连续而造成计算不便问题,拓宽了SFG模型的适用性。

关键词: 非饱和土, SFG本构模型, 统一屈服面

Abstract: In this paper, the loading wet yield surface (LC yield surface) in the SFG model and the suction increasing yield surface (SI yield surface) proposed in the BBM model are unified into a single smooth yield surface. The corresponding elasto-plastic constitutive model is derived under the framework of elasto-plastic theory. The model calculation parameters of Jiangxi red clay were determined by unsaturated consolidation direct shear test. The calculation parameters are entered into the model program and the stress path of the unsaturated triaxial test is calculated by the program and compared against experimental results in a published paper. Based on stress-strain curves calculated from the comparison model and test results, we draw a conclusion that the calculation results of the unsaturated triaxial test model under different stress paths are in good agreement with the experimental results. It is verified that the model can better simulate the volumetric strain behavior of unsaturated soil under various stress paths than other models. Uniform yield surface simplifies the coupling analysis between loading wet yield surface and suction increasing yield surface. Our model solves the problem of inconvenience caused by the discontinuity of the double yield surface, and broadens the applicability of the SFG model.

Key words: unsaturated soil, SFG constitutive model, uniform yield surface

中图分类号: 

  • TU 449
[1] 宋朝阳, 赵成刚, 韦昌富, 马田田, . 非饱和土平均粒间应力的计算及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2665-2674.
[2] 杨志浩, 岳祖润, 冯怀平, . 非饱和粉土路基内水分迁移规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2241-2251.
[3] 陈昊, 胡小荣. 非饱和土三剪强度准则及验证[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2380-2388.
[4] 文伟, 赖远明, 尤哲敏, 李积锋, . 基于Pitzer离子模型的盐渍非饱和土孔隙 相对湿度计算[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1944-1952.
[5] 陶帅, 董毅, 韦昌富, . 环境湿度可控的土体小应变刚度试验系统[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2132-2142.
[6] 柳鸿博, 周凤玺, 岳国栋, 郝磊超. 非饱和土中热弹性波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1613-1624.
[7] 孙银磊, 汤连生, 刘洁, . 非饱和土微观结构与粒间吸力的研究进展[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1095-1122.
[8] 李潇旋, 李涛, 李舰, 张涛. 循环荷载下非饱和结构性黏土的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1153-1160.
[9] 李华, 李同录, 江睿君, 范江文. 基于滤纸法的非饱和渗透性曲线测试[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 895-904.
[10] 程涛, 晏克勤, 胡仁杰, 郑俊杰, 张欢, 陈合龙, 江志杰, 刘强, . 非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 453-460.
[11] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[12] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[13] 蔡国庆, 吴天驰, 王亚南, 刘祎, 李舰, 赵成刚, . 双孔结构非饱和压实土微观结构演化模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3583-3590.
[14] 陈可, 曹文贵, 陈贺. 基于孔隙胀缩的土−水特征曲线滞后增量模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3236-3244.
[15] 刘祎, 蔡国庆, 李舰, 赵成刚, . 一个统一描述饱和−非饱和土温度效应的 热−弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3279-3288.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王 刚,李术才,王明斌. 渗透压力作用下加锚裂隙岩体围岩稳定性研究[J]. , 2009, 30(9): 2843 -2849 .
[2] 周 华,王国进,傅少君,邹丽春,陈胜宏. 小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析[J]. , 2009, 30(4): 1175 -1180 .
[3] 罗 强 ,王忠涛 ,栾茂田 ,杨蕴明 ,陈培震. 非共轴本构模型在地基承载力数值计算中若干影响因素的探讨[J]. , 2011, 32(S1): 732 -0737 .
[4] 石 崇 ,徐卫亚 ,张 玉 ,李德亮 ,刘 和. 基于元胞自动机模型的堆积体动力学参数研究[J]. , 2011, 32(6): 1795 -1800 .
[5] 王云岗 ,章 光 ,胡 琦. 斜桩基础受力特性研究[J]. , 2011, 32(7): 2184 -2190 .
[6] 龚维明,黄 挺,戴国亮. 海上风电机高桩基础关键参数试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 115 -121 .
[7] 汪成兵. 均质岩体中隧道围岩破坏过程的试验与数值模拟[J]. , 2012, 33(1): 103 -108 .
[8] 邓华锋,朱 敏,李建林,王 宇,罗 骞,原先凡. 砂岩Ⅰ型断裂韧度及其与强度参数的相关性研究[J]. , 2012, 33(12): 3585 -3591 .
[9] 刘礼领,殷坤龙. 暴雨型滑坡降水入渗机理分析[J]. , 2008, 29(4): 1061 -1066 .
[10] 梁 冰 ,赵 颖 ,薛 强 ,刘 磊 . 土壤中污染物迁移转化规律的数值模拟研究[J]. , 2008, 29(9): 2373 -2377 .