干湿循环作用下基于Laplace分布的裂土应变硬化损伤模型

作     者：周峙 张家铭 宁伏龙 罗易 ZHOU Zhi;ZHANG Jiaming;NING Fulong;LUO Yi

作者机构：中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 地质探测与评估教育部重点实验室湖北武汉430074 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2020年第51卷第12期

页      面：3484-3492页

核心收录：

学科分类：0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：地质探测与评估教育部重点实验室主任基金和中央高校基本科研业务费(GLAB2019 ZR05) 国家自然科学基金资助项目(41372311) 安徽省交通运输厅科技进步计划项目(2018030) 

主　　题：裂土 干湿循环 Laplace分布 应变硬化 统计损伤模型 

摘      要：为了建立干湿循环作用下裂土应变硬化损伤模型,提出裂土微元强度服从Laplace分布的假定,同时考虑初始损伤门槛影响,引入干湿循环损伤变量和荷载作用损伤变量,分别描述裂土干湿循环开裂和应力水平作用下损伤演化规律。基于不同干湿循环阶段裂土的固结不排水三轴剪切试验,探究围压对不同干湿循环开裂损伤的影响;利用线性拟合确定应变硬化损伤模型参数,探讨围压和干湿循环次数对初始损伤应力门槛值的影响,并对比验证不同干湿循环次数与应力水平作用下的试验结果。研究结果表明:干湿循环对裂土平均微元强度影响显著,5次循环后,微元平均强度降幅显著,相比初始状态降低39.7%~78.5%;反映平均微元强度与弹性模量的Laplace分布参数m0和T0均与围压呈正相关;围压提高了初始应力损伤门槛值,降低了干湿循环作用造成的损伤,相比初始状态试样,5,8和12次干湿循环后试样的初始损伤应力门槛值分别降低37.77%,45.67%和57.43%。建立的基于Laplace分布的损伤本构模型能充分反映干湿循环作用后裂土受荷时的应变硬化特征,并可模拟裂土在干湿循环和围压共同作用下的全应力-应变曲线,其模型参数易获取,且具有明确的物理意义;干湿循环次数愈多,围压愈高,模型与土体应力-应变试验曲线吻合程度越高。