[工學(xué)]粘土的一個循環(huán)粘彈性-粘塑性本構(gòu)模型以及他在成層土液化分析中的應(yīng)用-文庫吧
2025-08-02 01:32 本頁面
【正文】 為了評估本為提出的本構(gòu)模型，對粘土的三軸試驗進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先，模擬了理想粘性土的單調(diào)和循環(huán)荷載三軸試驗進(jìn)行了模擬，確定了土體在低應(yīng)變狀態(tài)下的粘彈性特性；然后使用該模型模擬了德島沿岸的海洋沉積粘土在循環(huán)不排水加載條件下的循環(huán)強(qiáng)度和變形特性。 圖5和圖6描述了單調(diào)荷載情況下的土體偏應(yīng)力和軸向應(yīng)變的關(guān)系。當(dāng)粘性系數(shù)為無窮大時，模型變?yōu)閺椥哉乘苄阅Ｐ?；?dāng)粘性系數(shù)逐漸減小時，模型逐漸變現(xiàn)為類彈性粘塑性特性，這是由于三參數(shù)模型的所有元件會因為極強(qiáng)的粘性效應(yīng)表現(xiàn)出類似彈性材料的特征。 圖7描述了兩種不同模型的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，%時彈性占據(jù)主導(dǎo)地位，大于該值后出現(xiàn)粘塑性；除此之外，還發(fā)現(xiàn)滯回圈在低應(yīng)變時比較扁平。 EPVP模型的滯回圈更多一些，這很好解釋了阻尼特性與應(yīng)變水平的依存性。 為了確定粘土在多種循環(huán)荷載作用下的強(qiáng)度和變形特性，對小松島不同地點(diǎn)和不同深度處的土體進(jìn)行了兩種不同的三軸試驗。一種是常規(guī)的不排水循環(huán)三軸試驗，另一種是循環(huán)變形試驗。 （1）在不排水循環(huán)三軸試驗時，直到兩倍的軸應(yīng)變達(dá)到10%為止。 圖810描述了T1，T2，T3號試樣在不排水循環(huán)三軸試驗時的的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和有效應(yīng)力路徑。 （2）在循環(huán)變形試驗中。%～%的范圍內(nèi)，分為30個階段施加荷載。 等效彈性模量和滯回阻尼率，由第十個滯回圈確定。在每一階段試驗之前，試驗儀器的排水閥打開，以利于試樣超空隙水壓力的消散。等效彈性模量Eeq和滯回阻尼率h，由圖11可以確定。 圖12描述了循環(huán)變形試驗時單向軸應(yīng)變與等效彈性模量和滯回阻尼率的關(guān)系，包括試驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果，由圖可以明顯看出VEEP模型要比EVP模型更精確。 有以上的分析可知，循環(huán)粘彈性粘塑性本構(gòu)模型可以很好的再現(xiàn)粘土低應(yīng)變狀態(tài)下變形系數(shù)的分線性特性。 總結(jié)：在本章中，還不能確定粘彈性特性對粘土在動荷載情況下的變化有多大影響；而且還不確定根據(jù)這一模型，粘土在動荷載作用下的運(yùn)動時增大還是減小。下一章將會根據(jù)實例來說明。（粘土砂土混層）地基土的液化分析 首先介紹了LIQCA2D這個軟件，該軟件是基于比奧固結(jié)理論的位移孔壓公式進(jìn)行有限元分析的。比較了粘彈性粘塑性（VEVP）和彈性粘塑性（EVP）兩種模型的優(yōu)劣。為了保證計算時數(shù)值穩(wěn)定，瑞利阻尼采用了一個可變化的初始剛度矩陣，系統(tǒng)的衰減常數(shù)在這里取2%。 簡單介紹了港島和洛克島這兩個人工填島的位置。介紹了地震檢波器的埋設(shè)位置。剪切波速不同主要是由于粘土不同的固結(jié)時間造成的。 圖14介紹了兩個測試點(diǎn)不同的地層剖面和有限元網(wǎng)格劃分情況，模型的位移邊界條件是：底部限制兩個方向的位移，兩側(cè)只限制Y方向的位移，而且為了簡化，同一高度處的水平位移相同。只允許頂面排水，為平面應(yīng)變狀態(tài)。 對由儀器獲得的港島地震記錄的數(shù)值模擬使用LIQCA2D有限元軟件。表4列出了港島的土體參數(shù)，除了粘彈性參數(shù)以外，其他的參數(shù)大多通過現(xiàn)場和室內(nèi)試驗獲得。表中的剪切波速除了粘土層處之外，其余的與圖13（d）類似。 表5給出了粘土層的剪切波速，它是通過每一次地震時
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