考虑卸载扰动状态3D弹粘塑性本构模型与应用.pdf

摘要 摘要 扰动状态理论(DSC)认为实际状态应该是相对完整状态和完全调整状态以 扰动函数作为权值相加的平均体现。本文针对软土卸荷流变问题，采用扰动状 态理论，从室内卸荷试验入手，建立了从一维到三维的卸荷流变本构模型。本 文主要工作和研究成果如下： 1．通过有限元模拟，设计了基坑不同扰动区域应力路径室内流变试验。试 验主要结论是：①一维卸荷试验中，土体卸荷后孔隙比与时间对数成线性关系， 且斜率基本相同；卸荷比一定时，隆起模量随时间呈指数衰减；卸荷后的隆起 模量远大于加荷时的压缩模量，其最小比值介于2．7之间。②不论是被动区土的 卸荷蠕变还是主动区土的卸荷蠕变，都随着卸荷水平的增大而出现瞬时变形和 蠕变的三个阶段(衰减蠕变，等速蠕变和加速蠕变)。试验发现，上海软土一 般不出现从蠕变的第二阶段(等速蠕变阶段)直接进入蠕变第三阶段(加速蠕 变阶段)的现象。⑨无论是基坑被动区的三向卸荷还是主动区的侧向卸荷，卸 荷时均引起孔压的下降，但在卸荷结束时孔压均增大，上升到正值。开挖工程 最危险时刻不是出现在施工竣工时，而是出现在经过一段时间蠕变后，其孔压 达到最大时。 2．利用土体卸荷室内试验规律和殷建华提出的等效时间概念，推导了分步 卸荷和连续卸荷的一维弹粘塑性本构方程。卸荷下的弹粘塑性本构模型和 Y'm-Graham模型可以归一化为一维(加载，卸载)弹粘塑性本构模型。 3．采用广义Kelvin元件模型代表软土流变的相对完整状态，并将其推广到 三向应力状态；根据等效时间概念，采用修正剑桥模型作为屈服面方程和相关 联的流变法则，建立了软土卸荷下三维弹粘塑性模型。并将其作为完全调整状 态；修正了Desai提出的扰动函数，在扰动函数中考虑体应变和剪应变的影响， 采用DSC理论，建立了软土卸荷下的三维扰动状态模型。 4．将卸荷流变的扰动状态模型应用到近邻地铁隧道的深基坑工程中．利用 FLACm建立了三维数值模型，对基坑进行了全过程动态施工模拟。计算结果表 明：①坑内不同区域开挖对围护结构倾斜灵敏度不一样。开挖墙间留土流变速 率显著增加，需分段，限时，平衡对称开挖。②模型可以反映地铁隧道纵向不 ’ 均匀沉降特征。 关键词：扰动状态理论卸荷流变弹粘塑模型深基坑地铁隧道 ABSTRACT ABSTRACT that Disturbedstate actual stateof concepttheory(DSC)maintainsresponse as materialsunder comesfomla valueoftwoconference loading weightedaverage intact and state a response adjustedstate，谢nlweight states，namelyrelatively fully named at under ofsoR factor disturbancefactor．Aimed theologicproblemsunloading three-dimensionalconstitutivemodel and soils，a theology