岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (12): 3707-3714.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1615CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1615
童森杰1,黄茂松2, 3,时振昊2, 3,王滨1
TONG Sen-jie1, HUANG Mao-song2, 3, SHI Zhen-hao2, 3, WANG Bin1
摘要: 静力触探试验(cone penetration test,简称CPT)贯入响应不仅与砂土的应力和密度状态相关,还受不同应变水平(10−5~10−1)下的土体非线性应力−应变关系影响。考虑上述关键土体力学响应对于准确模拟CPT贯入至关重要。为此,在砂土状态相关本构模型中引入颗粒间应变弹性模型(intergranular strain elastic model,简称IGS模型),以描述砂土全应变范围内的非线性力学行为。建立了基于上述本构模型和任意拉格朗日−欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,简称ALE)大变形有限元技术的CPT贯入数值模型。ALE技术解决了土体大变形和网格畸变问题。通过对比1g试验结果,首先验证了上述分析模型的可靠性,然后分析了全应变范围内砂土的非线性力学特征对CPT贯入响应的影响。结果表明,较小应变水平下的砂土非线性应力−应变关系对CPT锥尖阻力有显著影响,而对达到稳定贯入阻力所需贯入深度的影响较小。对锥尖阻力的影响归因于远场土体的高刚度和强约束作用,即土体应变随着与锥尖距离的增加而迅速衰减,进而导致远场土体对临近锥尖核心土体的约束作用。进一步,通过小孔扩张问题探讨了远场土体的约束作用,指出了考虑砂土全应变范围非线性力学特性对此类土体深层挤压破坏大变形问题的重要性。
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