›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (7): 1931-1938.doi: 10.16285/j.rsm.2015.07.013

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

堆石料的剪胀特性与广义塑性本构模型

王占军1, 2,陈生水2,傅中志2   

  1. 1. 长江勘测规划设计研究院,湖北 武汉 430010;2. 南京水利科学研究院 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,江苏 南京 210029
  • 收稿日期:2014-02-27 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:王占军,男,1986年生,博士,主要从事土石坝工程研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 51379130,No. 51209141,No. 91215301)。

Dilatancy behaviors and generalized plasticity constitutive model of rockfill materials

WANG Zhan-jun1, 2,CHEN Sheng-shui2,FU Zhong-zhi2   

  1. 1. Changjiang Institute of Survey, Planning, Design and Research, Wuhan, Hubei 430010, China; 2. Key Laboratory of Earth-Rock Dam Failure Mechanism and Safety Control Techniques of Ministry of Water Resources, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210029, China
  • Received:2014-02-27 Online:2015-07-11 Published:2018-06-13

摘要: 以三轴试验成果为基础,考虑颗粒破碎引起堆石料剪胀比与应力比之间的非线性关系,提出了能够反映堆石料低围压剪胀、高围压剪缩特性的剪胀方程。在广义塑性理论框架内构造堆石料的塑性流动方向向量和加载方向向量,引入依赖于密实度与平均应力的压缩参数,构造随平均应力、剪应力比和密实度变化的塑性模量,建立了一个考虑颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型。阐述了该模型10个参数的确定方法,并通过模拟不同围压和不同应力路径下堆石料的三轴压缩试验资料验证了模型与参数的合理性。

关键词: 堆石料, 颗粒破碎, 剪胀性, 广义塑性理论, 弹塑性本构模型

Abstract: Based on the results of triaxial experiments on rockfill materials, a dilatancy equation is derived by considering the nonlinear dependence of the dilatancy stress ratio on the stress ratio (i.e. the ratio of the deviatoric stress to the mean stress). This equation reveals the deformation characteristics of rockfill materials induced by dilatancy appearing at low confining pressure and by shear shrinkage appearing at high confining pressure. Within the framework of the generalized plasticity theory, the plastic flow direction vector and the loading direction vector are deduced. A compression index is determined in terms of compactness-dependent and mean stress-dependent effects. Then the plastic modulus is formulated as a function of the mean stress, the shear stress ratio and the compactness. On the basis of above studies, a new elastoplastic constitutive model is derived by considering the particle breakage of rockfill materials. The methods are addressed to determine ten material parameters of this model. Finally, the proposed model is used to simulate the triaxial tests on rockfill materials under different confining pressures and stress-paths, and the simulation results are good agreement with the experimental data.

Key words: rockfill materials, particle breakage, dilatancy, generalized plasticity theory, elastoplastic constitutive model

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[1] 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.
[2] 李小刚, 朱长歧, 崔翔, 张珀瑜, 王睿, . 含碳酸盐混合砂的三轴剪切试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 123-131.
[3] 刘斯宏, 沈超敏, 毛航宇, 孙 屹. 堆石料状态相关弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2891-2898.
[4] 丁艳辉, 张丙印, 钱晓翔, 殷 殷, 孙 逊. 堆石料湿化变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2975-2981.
[5] 张凌凯, 王睿, 张建民, 唐新军, . 考虑颗粒破碎效应的堆石料静动力本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2547-2554.
[6] 彭宇, 丁选明, 肖杨, 楚剑, 邓玮婷, . 基于染色标定与图像颗粒分割的 钙质砂颗粒破碎特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2663-2672.
[7] 孔宪京, 宁凡伟, 刘京茂, 邹德高, 周晨光, . 应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎的影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2059-2065.
[8] 王 涛, 刘斯宏, 郑守仁, 鲁 洋, . 掺复合浆液堆石料压缩特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1420-1426.
[9] 丁建源, 陈晓斌, 张家生, 刘怡吟, 肖源杰, . 基于对数几率回归模型的粗颗粒土颗粒 破碎过程演化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1465-1473.
[10] 郭万里, 朱俊高, 钱 彬, 张 丹, . 粗粒土的颗粒破碎演化模型及其试验验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1023-1029.
[11] 张小燕, 蔡燕燕, 周浩燃, 杨 洋, 李玉龙, . 珊瑚砂大剪切应变下的剪切特性和分形维数[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 610-615.
[12] 郭万里, 蔡正银, 武颖利, 黄英豪. 粗粒土的颗粒破碎耗能及剪胀方程研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4703-4710.
[13] 郭莹, 刘晓东. 成样方法对饱和粉砂不同应力路径下固结 排水剪切试验结果的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3783-3788.
[14] 王 军, 胡惠丽, 刘飞禹, 蔡袁强, . 粒孔比对筋土界面直剪特性的影响[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 115-122.
[15] 纪文栋,张宇亭,王 洋,裴文斌, . 循环单剪下珊瑚钙质砂和普通硅质砂剪切特性对比研究[J]. , 2018, 39(S1): 282-288.
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[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[7] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[8] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[9] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[10] 金解放 ,李夕兵 ,殷志强 ,邹 洋. 循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究[J]. , 2011, 32(5): 1385 -1393 .