岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (4): 1288-1300.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0342CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0342

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于下负荷面剑桥模型的统一状态参数模型

马凡1,马文国2,董旭光2,张刚2,赖欲儒1,周波2   

  1. 1.宁夏大学 数学统计学院 宁夏 银川,750021;2.宁夏大学 土木与水利工程学院 宁夏 银川,750021
  • 收稿日期:2025-04-03 接受日期:2025-06-24 出版日期:2026-04-13 发布日期:2026-04-15
  • 通讯作者: 马文国,男,1980年生,博士,副教授,主要从事岩土力学理论、试验及其土遗址保护方面的研究。E-mail: mwg@nxu.edu.cn
  • 作者简介:马凡,男,2000年生,硕士研究生,主要从事岩土力学理论与试验方面的研究。E-mail: 12023130537@stu.nxu.edu.cn
  • 基金资助:
    宁夏自然科学基金(No.2024AAC02023);国家自然科学基金(No.51768059,No.52368050)。

A unified state parameter model based on subloading surface Cambridge model

MA Fan1, MA Wen-guo2, DONG Xu-guang2, ZHANG Gang2, LAI Yu-ru1, ZHOU Bo2   

  1. 1. School of Mathematics and Statistics, Ningxia University, Yinchuan, Ningxia 750021, China; 2. School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University, Yinchuan, Ningxia 750021, China
  • Received:2025-04-03 Accepted:2025-06-24 Online:2026-04-13 Published:2026-04-15
  • Supported by:
    This work was supported by the Natural Science Foundation of Ningxia (2024AAC02023) and the National Natural Science Foundation of China (51768059, 52368050).

摘要: 针对现有黏土和砂土的统一状态参数模型(unified state parameter model for clay and sand,简称CASM)在模拟超固结土力学特性方面存在的局限性,通过引入下负荷面剑桥模型(subloading surface Cambridge model,简称SSC模型)的理论框架,构建了基于下负荷面剑桥与统一状态参数模型的超固结土模型(CASM-o)。该模型既保留了CASM在屈服面与塑性势面方面的优势,又结合了SSC模型针对超固结土的硬化法则,从而能够较好地描述超固结土的力学行为。基于CASM-o,系统分析了4种典型黏土在常规三轴排水、不排水以及平均主应力恒定3种应力路径下的超固结特性。结果表明,CASM-o能够有效捕捉超固结土在三轴排水试验中呈现的应变软化与体积膨胀现象,以及在不排水试验中表现出的应变硬化及负超静孔隙水压力特征。由此验证了CASM-o在不同应力路径下对超固结土力学响应进行模拟的有效性与可靠性。

关键词: 超固结土, CASM, 下负荷面剑桥模型, 应力剪胀关系, 应力路径

Abstract: In response to the limitations of the existing a unified state parameter model for clay and sand (CASM) in simulating the mechanical properties of overconsolidated soil, this paper introduces the theoretical framework of the subloading surface Cambridge (SSC) model and constructs an overconsolidated soil model (CASM-o) based on the SSC and CASM. This model not only retains the advantages of CASM in yield surface and plastic potential surface, but also combines the hardening rule of the SSC model for overconsolidated soil, which can better describe the mechanical behavior of overconsolidated soil. Based on the CASM-o, this paper systematically analyzes the overconsolidation characteristics of four typical clays under three stress paths: conventional triaxial drained, undrained, and constant average principal stress. The results indicate that the CASM-o can effectively capture the strain softening and volume expansion phenomena exhibited by overconsolidated soil in triaxial drainage tests, as well as the strain hardening and negative excess pore water pressure characteristics exhibited in undrained tests. This validates the effectiveness and reliability of the CASM-o in simulating the mechanical response of overconsolidated soil under different stress paths.

Key words: overconsolidated soil, CASM, subloading surface cambridge (SSC) model, stress-dilatancy relation, stress path

中图分类号: TU 431
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