考虑颗粒破碎的冻结砂土非线性本构模型研究

作     者：罗飞 何俊霖 朱占元 吕思清 漆宇轩 LUO Fei;HE Junlin;ZHU Zhanyuan;LV Siqing;QI Yuxuan

作者机构：四川农业大学土木工程学院四川都江堰611830 村镇建设防灾减灾四川省高等学校工程研究中心四川都江堰611830 四川大学灾后重建与管理学院四川成都610065 

出 版 物：《地质力学学报》 (Journal of Geomechanics)

年 卷 期：2018年第24卷第6期

页      面：871-878页

核心收录：

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

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41672304 41701063) 四川省教育厅科研创新团队项目(16TD0006) 2018年本科生创新训练计划项目(04070308) 

主　　题：冻结砂土 颗粒破碎 能量原理 非线性本构模型 

摘      要：颗粒破碎是粒状材料在高应力状态下的一种基本现象。为了研究冻结砂土中颗粒破碎对应力应变关系的影响,将冻结砂土视为复合颗粒材料,忽略冰的压融,考虑内摩擦角随应力状态的变化,构建一个适用于冻结砂土的考虑颗粒破碎的非线性本构模型。构建过程分为三步,首先是基于三轴剪切前后颗粒分析对冻结砂土颗粒破碎模式和产生机理进行探讨;其次是基于考虑颗粒破碎的能量平衡方程,对冻土在三轴剪切试验过程中的颗粒破碎耗能进行分析,结果表明颗粒破碎耗能随轴向应变呈双曲线变化趋势;最后应用考虑颗粒破碎的剪胀方程修正沈珠江三参数非线性模型中的体积切线模量ν_t,得到一个考虑颗粒破碎的非线性本构模型,模型参数可以通过单轴压缩试验和常规三轴试验确定。将原模型和修正后模型的计算结果与控制温度为-6℃,围压为1 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa和10 MPa时冻结砂土的试验结果进行对比,结果表明该模型能够较好的模拟冻结砂土从低围压到高围压的应变软化特征与剪胀特征。