基于BBM模型的川西山区崩坡积混合土非饱和弹塑性本构关系研究

作     者：蓝枧卿 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔凯

授予年度：2013年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：非饱和混合土 非饱和本构关系 吸力 应变硬化 BBM弹塑性模型 

摘      要：本文以试验研究结果与本构模型数值计算结果对比为总体思路,首先针对两组不同地点的川西崩坡积非饱和混合土土样进行了一系列室内试验,包括天然状态下物理指标的测定试验(矿物成分、含水量、密度以及颗粒级配)和非饱和静三轴试验以及非饱和固结试验,分析了两土样间的物理指标的差异,并结合三轴试验结果进行了应力应变关系分析。然后以非饱和弹塑性本构模型BBM模型为本构基本框架,推导了非饱和土在静三轴应力路径下的应力应变方程式,并分别针对两土样进行了数值计算,最后把三轴试验结果与模型计算结果进行对比,分析总结了BBM本构模型对于该类非饱和混合土的适用性情况。成果表明： 1.两个非饱和混合土土样颗粒粒径组成情况相似,由于矿物成分及含量不同导致在自然条件下其密度和含水量方面存在一定差异,而这种差异将体现在应力应变特性上。 2.非饱和三轴剪切试验结果表明：吸力及围压的增加都会提高其土体强度。在应力应变特性上,吸力对土样1和土样2的影响结果存在差异,在围压较小的情况下,吸力的增加会使土样1产生应变软化,随围压的增大,土样1应变软化特征逐渐消失,最终趋于应变硬化。而土样2在任何条件下都具有应变硬化特性。 3.非饱和固结试验结果表明：吸力的增加会降低土样压缩性,同时也会增大其屈服应力,并且在(p,s)应力空间平面内存在类似于BBM模型的LC屈服面。 4.对于两混合土土样,BBM模型适用于应变硬化的情况,对于应变软化的情况,则应通过加入考虑孔隙比和应力状态的系数对其进行修正或者选取考虑应变软化的非饱和本构模型。