超固结非饱和黏性土三剪次加载面硬化模型

摘要

将Bishop应力变量法和Fredlund应力变量法分别应用于三剪强度准则，推导出两种应力变量法下的非饱和土三剪破坏应力比及非饱和土三剪屈服面方程，并引入统一硬化参数来反映土的超固结性，得到了超固结非饱和土的屈服面方程。在此基础上，采用次加载面理论反映土在动静荷载作用下的变形特性，并以此建立超固结非饱和黏性土三剪次加载面硬化模型，该模型能够反映超固结非饱和黏性土的应变软化和剪胀特征及循环荷载作用下塑性应变的累积和滞洄特性。以江西南昌地区重塑红黏土为研究对象进行室内土工试验、压缩回弹试验，得到本构模型计算所需基本土性参数。利用非饱和三轴试验仪进行超固结非饱和土静三轴固结排水试验，利用动态土工三轴仪进行超固结饱和土循环三轴固结排水试验，得到在静、动荷载下超固结土的应力-应变关系曲线。将本构模型计算结果分别与超固结土静、动三轴固结排水试验结果进行对比验证，结果表明：本文本构模型计算模拟结果与试验结果变化规律一致，可以较好地反映超固结土应变软化、剪胀性，以及动荷载下超固结黏性土棘轮效应和曼辛效应等力学特性；验证了所建立本构模型在模拟超固结土应力应变等基本力学特性方面的适用性。真三轴数值模拟结果表明，中间主应力影响系数、基质吸力和超固结比越大，常规静态三轴表现为应力峰值增大，动循环三轴表现为土体达到变形结束时的累计塑性应变减小。本文本构模型能够较好地反映超固结土体在真三轴固结排水状态下的力学特性。

关键词

超固结非饱和黏性土 / 次加载面硬化模型 / 三剪强度准则 / 统一硬化参数 / 江西红黏土