›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (1): 293-298.

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不同应力路径下超固结黏土试样变形局部化分析

甄文战,孙德安,段 博   

  1. 上海大学 土木工程系,上海 200072
  • 收稿日期:2009-09-07 出版日期:2011-01-10 发布日期:2011-01-19
  • 作者简介:甄文战,男,1982年生,博士生,主要从事岩土工程数值计算分析的研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 10972130)。

Analysis of strain localization in overconsolidated clay specimens along different stress paths

ZHEN Wen-zhan,SUN De-an,DUAN Bo   

  1. Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China
  • Received:2009-09-07 Online:2011-01-10 Published:2011-01-19

摘要:

基于改进伏斯列夫面超固结黏土三维本构模型,利用有限元软件ABAQUS材料子程序接口,采用回映应力更新算法,实现了该模型在有限元分析中的应用。通过该模型与比奥固结理论的耦合,对超固结比为8的超固结黏土在三轴压缩、三轴伸长及平面应变应力条件下的变形局部化问题,进行了水-土耦合弹塑性有限元分析。分析结果表明:剪切带带内、带外点经历不同应力路径;剪切带带外单元经历了体缩、剪胀及被吸水体缩过程,而剪切带带内单元一直保持剪胀趋势;剪切带的形成伴随着剪胀,剪切带内、外出现了负的孔压,且孔压的分布也具有局部化特性。关于剪切带带内、外的孔隙水压及体变变化趋势与剪切速率有关,而平面应变介于三轴压缩与三轴伸长之间,但平面应变较早出现剪切带。孔隙水的迁移速度影响剪切带带内单元的剪胀,进而影响剪切带的形成及发展;而围压和弱单元位置也对剪切带的形成也有影响。

关键词: 超固结土, 孔压, 剪胀, 三维应力, 剪切带

Abstract:

An improved Hvorslev envelope-based three-dimensional elastoplastic model for overconsolidated clay was proposed by Yao et al (2009). The return mapping algorithm is adopted in order to implement the model into a finite element analysis software ABAQUS through the user material subroutine (UMAT) interface. By coupling the model with Biot’s consolidation theory, three dimensional coupled analyses of an overconsolidated clay specimen in triaxial compression and extension and plane strain stresses are performed. The numerical results show that, different stress paths are seen inside and outside the shear band. The elements in the vicinities of the shear band take on volume contraction, dilatancy and contraction due to being sucked, while the elements inside the shear band keep the dilatancy during shearing. Dilatancy is accompanied by the development of the shear band, so the negative pore pressure appears inside the shear band and their vicinities. The changes in the pore pressure and volumetric strain in plane strain are between triaxial compression and extension stresses and depend on the shear velocity, but the shear bands early occur in plane strain condition. The migration of the pore water controls the formation and development of the shear band. The confining pressure and location of the weak element also play an important effect on the formation of shear bands.

Key words: overconsolidated clay, pore pressure, dilatancy, three-dimensional stress, shear band

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[1] 孙红, 宋春雨, 滕慕薇, 葛修润. 加荷条件下软黏土的孔隙演化特征[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 141-146.
[2] 张晨阳, 谌民, 胡明鉴, 王新志, 唐健健, . 细颗粒组分含量对钙质砂抗剪强度的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 195-202.
[3] 唐晓武, 柳江南, 杨晓秋, 俞悦. 开孔管桩动孔压消散特性的理论研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3335-3343.
[4] 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.
[5] 张峰, 陈国兴, 吴琪, 周正龙. 波浪荷载下饱和粉土不排水动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2695-2702.
[6] 李建朋, 高岭, 母焕胜. 高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2119-2126.
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[8] 何子露, 刘威, 何思明, 闫帅星, . 饱和松散堆积体快速滑动的剪胀效应 机制与过程模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2389-2396.
[9] 付龙龙, 周顺华, 田志尧, 田哲侃, . 双轴压缩条件下颗粒材料中力链的演化[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2427-2434.
[10] 赵丁凤, 梁 珂, 陈国兴, 熊 浩, 周正龙, . 剪切-体积应变耦合的孔压增量模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1832-1840.
[11] 王凤云, 钱德玲, . 基于统一强度理论深埋圆形隧道围岩的剪胀分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1966-1976.
[12] 夏唐代, 郑晴晴, 陈秀良, . 基于累积动应力水平的间歇加载下超孔压预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1483-1490.
[13] 周 辉, 程广坦, 朱 勇, 陈 珺, 卢景景, 崔国建, 杨聘卿, . 大理岩规则齿形结构面剪切特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 852-860.
[14] 陆 勇, 周国庆, 杨冬英, 宋家庆, . 砂土剪胀软化、剪缩硬化统一本构的显式计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 978-986.
[15] 丁伯阳, 宋宥整. 饱和土地下源u-P形式解答动力响应计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 474-480.
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[1] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[2] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[4] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[5] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[6] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[7] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[8] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[9] 刘振平,贺怀建,朱发华. 基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究[J]. , 2009, 30(S1): 260 -266 .
[10] 魏厚振,颜荣涛,韦昌富,吴二林,陈 盼,田慧会. 含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述[J]. , 2011, 32(8): 2287 -2294 .