›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (12): 3415-3420.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑残余含气量的非饱和土的水力耦合本构模型

马田田,韦昌富,陈 盼,李文涛   

  1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071
  • 收稿日期:2013-09-22 出版日期:2014-12-11 发布日期:2014-12-15
  • 通讯作者: 韦昌富,男,1966年生,博士,教授,博士生导师,主要从事多孔介质理论及其工程应用方面的研究工作。E-mail:cfwei@whrsm.ac.cn E-mail:ttma@whrsm.ac.cn
  • 作者简介:马田田,女,1986年生,博士,助理研究员,主要从事非饱和土方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 11072255);广西自然科学基金(No. 2011 GXNSFE018004)。

Hydro-mechanical coupling constitutive model of unsaturated soils considering effect of air entrapment

MA Tian-tian,WEI Chang-fu,CHEN Pan,LI Wen-tao   

  1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China)
  • Received:2013-09-22 Online:2014-12-11 Published:2014-12-15

摘要: 大量的非饱和土干湿循环试验表明,当土体处于吸湿过程直至吸力降低为0 kPa时,土体并不能达到完全饱和状态,还存在一定的残余气体。在高饱和度时,由于残余气体以封闭气泡的形式分布在土体中,土体呈现较大的压缩性,使其与饱和土的性质不同。在这种状态下,现有的非饱和土本构模型预测到的土饱和度为100%,与试验结果存在一定的偏差。为了使本构模型在高饱和度状态时具有较高的精度,对非饱和土的毛细滞回和塑性变形耦合本构模型进行了修正,使其能够考虑残余含气量的影响。通过预测与实测结果比较,证明了新模型能够有效地模拟残余含气量对非饱和土力学特性的影响。

关键词: 非饱和土, 残余气体, 耦合本构模型, 毛细滞回

Abstract: Sufficient experimental evidence shows that a soil cannot reach the fully saturated condition during wetting process, even the matric suction decreases to 0 kPa, and small amount of air is trapped in the pores, rendering the soil to be more compressible than expected in the early beginning of compression process. At this state, the behavior of the soil is different from that of its saturated counterpart. On the other hand, existing coupling constitutive models of unsaturated soils would predict that the soil becomes fully saturated, which is inconsistent with experimental results. Considering the air entrapment effect, a constitutive model with coupling capillary hysteresis and plastic deformation is modified. Comparison of the simulated results and experimental data illustrates that the new model can effectively address the effect of air entrapment on the behavior of unsaturated soils.

Key words: unsaturated soils, air entrapment, coupling constitutive model, capillary hysteresis

中图分类号: 

  • TU 431
[1] 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.
[2] 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.
[3] 邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[4] 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.
[5] 刘丽, 吴羊, 陈立宏, 刘建坤, . 基于数值模拟的湿润锋前进法测量精度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 341-349.
[6] 周凤玺, 柳鸿博, . 非饱和土中Rayleigh波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3218-3226.
[7] 詹良通, 胡英涛, 刘小川, 陈捷, 王瀚霖, 朱斌, 陈云敏. 非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验 及多物理量联合监测[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2478-2486.
[8] 周凤玺, 高国耀, . 非饱和土中热−湿−盐耦合作用的稳态分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2050-2058.
[9] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[10] 方瑾瑾, 冯以鑫, 赵伟龙, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下原状黄土的非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 517-528.
[11] 杨明辉, 陈贺, 陈可. 基于分形理论的SWCC边界曲线 滞后效应模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3805-3812.
[12] 陈正汉, 郭 楠、. 非饱和土与特殊土力学及工程应用研究的新进展[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 1-54.
[13] 段晓梦,曾立峰, . 非饱和土的承载结构与岩土广义结构性[J]. , 2018, 39(9): 3103-3112.
[14] 李 宣, 孙德安,张俊然,. 吸力历史对非饱和粉土动力变形特性的影响[J]. , 2018, 39(8): 2829-2836.
[15] 徐 筱,赵成刚,蔡国庆,. 区分毛细和吸附作用的非饱和土抗剪强度模型[J]. , 2018, 39(6): 2059-2064.
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] 刘玉成,曹树刚,刘延保. 可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨[J]. , 2010, 31(3): 925 -931 .
[3] 刘恩龙. 岩土破损力学:结构块破损机制与二元介质模型[J]. , 2010, 31(S1): 13 -22 .
[4] 介玉新,杨光华. 基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法[J]. , 2010, 31(S2): 38 -42 .
[5] 杨建民,郑 刚. 基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价[J]. , 2009, 30(1): 261 -264 .
[6] 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 .
[7] 叶 飞,朱合华,何 川. 盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析[J]. , 2009, 30(5): 1307 -1312 .
[8] 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 .
[9] 王云岗 ,章 光 ,胡 琦. 斜桩基础受力特性研究[J]. , 2011, 32(7): 2184 -2190 .
[10] 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 .