临界状态理论最早是由英国剑桥大学Roscoe等人在1958年至1963间陆续提出的，称为剑桥黏土模型。後来Burland於1965年依据能量推导提出修正，称为修正剑桥黏土模型。目前大地工程界所惯用的有限元素或有限差分程式如ABAQUS、PLAXIS、FLAC等皆内建修正剑桥黏土组合模式，适用於正常压密与轻度过压密黏土地盘的深开挖或高填土稳定分析。但实务上，工程监测资料与临界状态模型的数值分析结果仍有差异，主要被归因於模型的屈服函数、流动法则及硬化规律无法准确地描述土壤的塑性流动特性、剪胀性与异向性应力-应变行为，故各国学者对於临界状态模型提出修正的研究工作仍不断的进行中。本文从热力学出发，采用连体介质热力学定义，先辨识等温变形条件下系统外力作功产生自由能与耗散能的互补关联；再应用热力学状态变数的概念，在自由能势函数与耗散能势函数中导入有效应力、弹性应变、塑性应变及塑性应变增量等状态变数，将热力学状态函数描述系统能量转移轨迹的功能等效应用，据以推导临界状态组合模型中屈服条件、流动法则及硬化规律的函数关系。研究方向着重在土壤弹塑性组合模型参数的研选与物理性诠释，目的是藉着热力学诠释的参数导入，拓展临界状态模型描述土壤弹塑性行为的能力，并推广临界状态模型为适合於黏土、粉土与砂土的三维应力空间组合模型。亦由於关键性的参数导入，使得本研究构建的组合模型更能合理地描述各类型土壤的异向性组合行为；在本文的模型验证研究工作中，该项成果的数值模型已可精确地提供数值分析数据：1.组合关系的数值计算结果，在应力路径与应力-应变关系上，皆能精确反映实验数据；透过砂土、粉土的三轴CAD试验及黏土的三轴CAU试验的验证，其结果皆证明本研究导入新参数所构建的组合模型，在土壤弹塑性行为的描述上优於传统的临界状态模型。2.运用PLAXIS 8.2程式内建的user-defined soil model 功能，将本文构建的组合模型导入到PLAXIS的有限元素分析中；经比对案例工程的现地监测资料，其结果亦显示：本文推导模型的有限元素法试算分析数据呈现优於莫尔-库伦模型和修正剑桥黏土模型的符合性。
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