岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 97-109.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0288
王番1,郅彬1,刘恩龙2,王小婵3,邓博团1,李金华1,张辉1
WANG Pan1, ZHI Bin1, LIU En-long2, WANG Xiao-chan3, DENG Bo-tuan1, LI Jin-hua1, ZHANG Hui1
摘要: 建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-应变非均匀分布特征,提高了模型对变形的预测精度,其在数学形式上同剑桥模型类似。首先,通过热力学能量守恒定律,确定结构性黄土压缩变形过程中的结构破损功数学表达式,并发现结构性黄土局部损伤耗散的热力学行为主要来源:(1)破损集合体与未破损集合体之间的相互摩擦作用;(2)未破损集合体向破损集合体转换时,部分细观结构破损的不可逆热力学行为。基于此认识,建立了考虑胶结破损热力学行为的宏-细观本构模型框架,并通过分析结构性黄土变形机制(摩擦+胶结+破损共同作用),确定其自由能、耗散能和破损耗散能表达式;推导了一个考虑体积破损和剪切破损演化规律的损伤屈服函数及本构关系。通过所建立本构关系对已有试验数据进行预测,验证其合理性。
中图分类号: TU 411| [1] | 侯克鹏, 江帆, 张超, 龚晶汉, . 土石混合体−基岩接触面剪切的基覆面形态效应[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 271-284. |
| [2] | 赵凯, 马洪岭, 施锡林, 李银平, 杨春和, . 基于蠕变疲劳本构模型的压气蓄能盐穴长期稳定性评估[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 1-12. |
| [3] | 屈俊童, 时启壮, 郭颖杰, 张 翔, 刘 熠, 蒋德阳. 冻融循环作用下冰碛土力学特性及损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2859-2872. |
| [4] | 杨爱武, 程姝晓, 梁振振, 华谦谦, 杨少朋. 高含水率吹填土大变形固结与流变叠加效应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 1977-1987. |
| [5] | 都海龙, 金爱兵, 秦文静, 商瑞豪, 王传江, 马赛, . 单轴压缩下水泥注浆煤岩力学性能及损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1521-1533. |
| [6] | 武孝天, 姚仰平, 魏然, 崔文杰. 基于统一硬化模型的隧道施工引发土体变形数值模拟[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 1013-1024. |
| [7] | 王桂林, 王力, 王润秋, 任甲山, . 干湿循环后贯通型锯齿状红砂岩节理面剪切本构模型[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 706-720. |
| [8] | 张春顺, 林正鸿, 杨典森, 陈嘉瑞, . 考虑初始级配影响的粗粒土非线性弹性模型研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 750-760. |
| [9] | 童森杰, 黄茂松, 时振昊, 王滨. 砂土全应变范围非线性特性对贯入大变形问题的影响分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(12): 3707-3714. |
| [10] | 杨楠, 邓亚虹, 刘雪娅, 慕焕东. 黄土蠕变变形特征及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(12): 3797-3810. |
| [11] | 耿潇威, 陈成, 孙中华, 黎伟, 王勇, 徐梦冰, 余颂, . 基于广义位势理论的考虑组构各向异性的砂土本构模型[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3175-3186. |
| [12] | 杨科, 于祥, 何祥, 侯永强, 张连富, . 不同含水状态矸石胶结充填体能量演化与损伤特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 26-42. |
| [13] | 薛阳, 苗发盛, 吴益平, 温韬, 王艳昆, . 土体本构模型参数的不确定性评估研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2797-2807. |
| [14] | 周攀, 李镜培, 李盼盼, 刘耕云, 张超哲, . 基于界面本构模型的砂土中单桩荷载−沉降响应预测方法[J]. 岩土力学, 2024, 45(6): 1686-1698. |
| [15] | 郅彬, 王尚杰. 干湿-冻融循环下黄土力学特性及损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1092-1102. |
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