循环荷载下饱和软黏土的动骨干曲线模型研究
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第28卷 第7期 岩 土 工 程 学 报 Vol.28 No.7 2006年 7月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2006 饱和软粘土的不排水循环累积变形特性黄茂松1,李进军1,2,李兴照1(1.同济大学地下建筑与工程系,上海 200092;2.华东建筑设计研究院有限公司,上海 200002)摘 要:在上海地区典型饱和软粘土不排水循环三轴试验的基础上,分析了影响软粘土塑性累积变形的主要因素:循环荷载的作用次数,初始静偏应力和循环加载动偏应力。
基于临界状态土力学理论,引入了相对偏应力水平参数,考虑初始静应力、循环动应力和不排水极限强度的相互影响,研究了不同静、循环动应力组合应力历史影响下饱和软粘土的不排水循环累积变形特性。
关键词:循环荷载;塑性累积变形;初始静偏应力;动偏应力;相对偏应力水平中图分类号:TU411 文献标识码:A 文章编号:1000–4548(2006)07–0891–05作者简介:黄茂松(1965–),男,浙江玉环人,教授,博士生导师,主要从事土体本构理论研究和岩土数值分析。
Cumulative deformation behaviour of soft clay in cyclic undrained testsHUANG Mao-song1, LI Jin-jun1,2, LI Xing-zhao1(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2.East China architectural Design & Researchinstitute Co., Ltd, Shanghai 200002, China)Abstract: A series of undrained cyclic triaxial tests were performed on a typical Shanghai soft clay. Both the initial static deviatoric stress and the cyclic stress level were analyzed varied. It was shown that the cumulative plastic strain depended not only on the applied cyclic stress and number of cycles, but also on the initial static deviatoric stress level. Based on the concept of critical state soil mechanics, a new parameter called relative deviatoric stress level was introduced considering the effects of initial static deviatoric stress, cyclic deviatoric stress and undrained deviatoric stress at failure. The cumulative plastic strain was found to be closely related to this parameter..Key words: cyclic loading; cumulative plastic strain; initial static deviator stress; cyclic shear stress; relative deviator stress level0 前 言长期循环荷载作用下软粘土的沉降计算是软土工程的一个重要问题,特别是对于东南沿海一带深厚软粘土地质条件。
18卷4期2009年8月 自 然 灾 害 学 报JOURNAL OF NAT URAL D I S ASTERS Vol .18No .4Aug .2009 收稿日期:2008-10-13; 修订日期:2009-06-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50808145,50778136);温州市科技计划项目(S2*******);浙江省建设厅科研项目(08Z027);浙江省高校优秀青年教师资助计划项目 作者简介:王 军(1980–),男,讲师,博士,主要从事土动力学方面研究1E -mail:wangjunx9s@zju .edu .cn文章编号:1004-4574(2009)04-0125-07循环荷载下温州超固结软土动强度与变形分析王 军1,陈春雷2,丁光亚1(1.温州大学建筑与土木工程学院,浙江温州325027;2.温州市城建设计院,浙江温州325000)摘 要:通过循环三轴试验对循环荷载作用下温州超固结软粘土的动力特性进行了研究。
重点分析正常固结、轻超固结和强超固结软粘土在循环荷载作用下动应力、孔压及轴应变随循环次数变化的规律。
研究结果表明,循环荷载作用下超固结软粘土将产生负孔压。
对于轻超固结软粘土,负孔压将发生转向;而对于强超固结软粘土,孔压始终向负孔压方向发展。
随着超固结比的增大,土体的动应变累积速度减慢,转折应变随之减小,而临界循环应力比随之增大。
随着超固结比的增大,土体的动强度增加。
与正常固结比相比,超固结软粘土的动强度曲线更平缓,强度衰减速率更小。
关键词:循环荷载;超固结比;孔隙水压;动强度中图分类号:O319.56 文献标识码:AAna lysis of dynam i c strength and deforma ti on of W enzhouovercon soli da ted soft cl ay under cycli load i n gWANG Jun 1,CHEN Chun 2lei 2,D ING Guang 2ya 1(1.A rchitecture and Civil Engineering College,W enzhou University,W enzhou 325027,China;2.W enzhou U rban Constructi on Design I nstitute,W enzhou 325000,China )Abstract:The dyna m ic behavi or of W enzhou overcons olidated s oft clay under cyclic l oading was studied by cyclic triaxial tests .The change of dyna m ic stress,pore water p ressure and axial strain of nor mal,light overcons olidated,and str ong overcons olidated s oft clay with oyclic number were investigated res pectively .It is observed that negative pore water p ressure is generated for overcons olidated clay under cyclic l oading .For light overcons olidated clay,the negative pore p ressure turns positive with the increase of cyclic number .However,f or str ong overcons olidated clay,the pore p ressure is al w ays negative .The dyna m ic strain of the clay accu mulates more sl owly,turning strain decrea 2ses,critical cyclic stress rati o and dyna m ic strength increase al ong with the increase of overcons olidated rati o .Com 2pared with nor mal cons olidated clay,the dyna m ic strength curves of overcons olidated clay are s moother with a less degradati on rate .Key words:cyclic l oading;overcons olidati on rati o;pore water p ressure;dyna m ic strength 2008年5月12日,我国四川汶川地区发生了里氏8级强震。
饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究1 饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究饱和软黏土学习不仅是土木工程方面的一个重要研究方向,并在岩土工程中也得到了广泛应用,是岩石本构参数测定的重要组成部分,在土壤力学中也得到了研究。
饱和软黏土的力学性质受三个变量的影响,即湿度、压缩率和循环累积变形。
根据力学性质,饱和软黏土可能具有不同的变形特性,包括稳定变形、软化变形和破坏变形。
精确计算累积变形对于研究饱和软黏土的可用性和极限性能具有至关重要的意义,但目前的计算方法需要耗费大量的时间,而精确的结果也往往不能保证。
因此,为了简化累积变形计算,研究者研究了饱和软黏土的循环累积变形的计算方法。
例如,Fang和Wang(1999)提出了一种基于渗流-变形耦合模型的累积变形简化计算。
在该模型中,他们认为,变形应改变土体的渗透率,而渗流应影响变形量,并简化求解循环累积变形。
在其实验中,他们仅利用极低的计算量,即0.5~0.8%就能够得到准确的累积变形数据,这极大的改善了计算的效率。
同样的,Li等(2005)也提出了一种软黏土循环变形的新模型。
该模型假设变形应改变土体的饱和因子,以及渗透率,提出了一种耦合的变形-渗透解析公式,研究表明,这可以还原累积变形,而且比原始模型更容易解决。
另外,最近Liao等(2018) 将Macroporos模型与人工神经网络模型结合起来,预测累积变形,取得了良好的效果,实验结果表明,神经网络模型能够更精确的模拟饱和软黏土的循环变形,且计算速度大大提高。
总之,在近几十年里,饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究一直在不断发展,科学家们通过渗流-变形耦合模型、变形-渗透解析公式以及Macropores模型与人工神经网络模型等多种方法,研究出更省时高效的累积变形简化计算方法,为饱和软黏土研究和应用提供了方便。
第27卷第2期岩石力学与工程学报V ol.27 No.2 2008年2月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.,2008循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究王军1,蔡袁强1,2(1. 温州大学 建筑与土木工程学院,浙江 温州 325035;2. 浙江大学岩土工程研究所,浙江杭州 310027)摘要:通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。
试验结果表明,随着累积塑性应变的增加,软化指数减小;在循环初期,软化指数衰减缓慢;随着累积塑性应变的逐渐增加,软化指数衰减显著,但当累积塑性应变达到一定时,软化指数未见明显衰减。
随着循环应力比的增加,累积塑性应变增长加快,软化指数与累积塑性应变关系曲线显著右移;当振动频率较低时,随着振动频率增加,软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐左移;但当振动频率较高时,不同振动频率下软化指数与累积塑性应变关系曲线近似重合。
随着超固结比的增加,曲线左移,软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐向右、向上移动。
在试验的基础上通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化,建立饱和软黏土累积塑性应变模型。
通过将该模型引入到修正的Iwan模型,并对饱和软黏土的应力–应变关系进行描述,并得到了与实测值较吻合的结果,从而也证明所提出累积塑性应变模型的合理性。
关键词:土力学;应变软化;循环荷载;累积塑性应变;各向异性固结中图分类号:TU 44 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2008)02–331–08 STUDY ON ACCUMULATIVE PLASTIC STRAIN MODEL OF SOFT CLAYUNDER CYCLIC LOADINGWANG Jun1,CAI Yuanqiang1,2(1. College of Architecture and Civil Engineering,Wenzhou University,Wenzhou,Zhejiang325035,China;2. Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang310027,China)Abstract:The effects of accumulative plastic strain on degradation characteristics of Hangzhou saturated soft clay subjected to undrained cyclic triaxial loading are investigated at different cyclic stress ratios,overconsolidation ratios(OCRs),frequencies of cyclic loading and consolidation ratios. It is observed that the degradation index is reduced with increase of accumulative plastic strain. The degradation index decreases slightly at the beginning of cyclic loading;and then the degradation index increases greatly as the strain increases. However,when the strain increases further,the degradation index changes a little. The plastic strain accumulates significantly and the relationship curves of the accumulative plastic strain and degradation index move right as the cyclic ratio increases. At a lower frequency,the curves move left with the increase of frequency. However,at a higher frequency,the effects of frequency on the relationship curves are less distinct. The curves move left as the OCR increases. The curves move upright with the increase of consolidation ratio. Based on the test results,an empirical accumulative plastic strain model is proposed by introducing a comprehensive impact parameter. The model is further introduced into modified Iwan model to describe the stress-strain relationship of soft clay. The comparison of simulation results with test data shows the proposed model is reasonable.收稿日期:2007–07–24;修回日期:2007–11–27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50478081,50778136)作者简介:王军(1980–),男,博士,2002年毕业于江西理工大学环境与建筑工程学院土木工程专业,现任讲师,主要从事土动力学方面的教学与研究工作。
水平循环荷载作用下弱化饱和黏土的p-y曲线李记忠;王晓蕾;张海荣;祝涛;张兴【摘要】为研究平台桩基础在长期循环荷载作用下的弱化特性,探讨孔隙水压力的变化对土体强度的影响.利用现有孔隙水压力的发展模型,建立长期循环荷载作用下土体残余抗剪强度模型,运用API规范中的p-y曲线公式,建立评价弱化后土体横向承载力的方法.分析表明:土体孔压随荷载循环次数的增加而逐步上升,且荷载越大,土体孔压上升越快;通过与试验中测得的孔隙水压力对比发现,HYDE等建立的孔压发展模型与试验中测得的孔隙水压力变化较为吻合,说明该模型能很好预测循环荷载下孔隙水压力的变化.%In order to study the weakening features of a platform foundation under the long-term cyclic loading,the impact of changes of pore pressure on the soil strength is discussed and existing pore pressure development model is used to establish the soil residual shear strength model under the long-term cyclic loading.The results of the model is inserted into the p-y curve formula recommended by the API as the soil shear strength after weakening,so that the method to evaluate the lateral resistance of the soil after weakening is obtained.The analysis shows that the pore pressure increases gradually with the increased number of loading cycles.As the increase of the load,the pore pressure rises more quickly.By comparing with the pore water pressure measured in the test,it is found that the pore pressure development model established by HYDE is in good agreement with the pore water pressure measured in the test.This model can well predict the change of pore water pressure under cyclic loading.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】7页(P36-42)【关键词】导管架平台;循环荷载;孔隙水压力;桩基弱化;p-y曲线;黏土【作者】李记忠;王晓蕾;张海荣;祝涛;张兴【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】TE54海洋平台长期受风荷载、波浪荷载和冰荷载等水平循环荷载的作用,需要深入研究海洋饱和土体在长期循环荷载作用下的弱化特性。
循环荷载作用下心墙掺砾土动应力应变孔压模型聂章博;迟世春【摘要】Cumulative plastic deformation and development of the pore water pressure occurred in core gravelly soil under dynamic loading are of most importance for security of impervious core of dam.Based on Bouc-Wen smooth hysteretic model,considering hysteretic loop pinching effect and non-associative flow rule,a constitutive model is proposed to describe cumulative plastic strain and increasing pore water pressure of soil subj ected to cyclic loading.Cyclic triaxial tests for Nuozhadu's core gravelly soil under isotropic and anisotropic stress conditions have been carried out and dynamic stress-strain relationship and pore water pressure response are analyzed. By comparing the experimental and simulated curves,the presented model is proved to be reasonable and effective for describing dynamic stress-strain relationship of gravelly soil.%动力荷载作用下,心墙掺砾土的累积塑性变形和孔隙水压力的发展对心墙防渗体的安全至关重要.基于Bouc-Wen光滑滞回模型,考虑滞回圈捏拢效应,结合非关联流动法则,建立本构模型,模拟循环过程中土体产生的累积塑性应变和增长的孔压.通过糯扎渡心墙掺砾土均压固结和偏压固结状态的循环三轴试验,研究其动应力应变关系及孔压响应.将模型曲线与试验曲线进行对比分析,验证模型描述掺砾土动应力应变关系的合理性和有效性.【期刊名称】《大连理工大学学报》【年(卷),期】2016(056)006【总页数】7页(P624-630)【关键词】心墙掺砾土;循环荷载;Bouc-Wen模型;累积塑性应变;孔压【作者】聂章博;迟世春【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024;大连理工大学水利工程学院工程抗震研究所,辽宁大连 116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024;大连理工大学水利工程学院工程抗震研究所,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TU435高土石坝采用砾石与黏性土混合后的改性掺砾土作为心墙筑坝料在实际工程中应用日益增多,取得了很好的效果[1].掺入砾石料可显著提高心墙防渗体的变形模量,使得防渗体与坝壳料的变形更为协调,有效减少了心墙与上下游堆石坝料的不均匀变形和拱效应,降低心墙裂缝的发生概率,防止心墙水力劈裂现象的发生.试验研究与工程实践表明含砾量30%~40%,其压实密度、渗透性能、压缩性能及抗剪强度等工程特性可满足实际工程需要.掺砾土既包含黏土又包含粗粒土,其动力特性复杂,尤其是累积变形特性和动孔压有待进一步研究.目前,通常采用等效黏弹性模型或弹塑性模型研究土体动力特性.等效黏弹性模型在实际工程中应用广泛,但难以计算永久变形、动孔压等土体重要动力特性.蔡袁强等将软化指数经验模型引入Iwan模型模拟黏土应变软化特性,并通过再串联理想刚塑性元件模拟循环过程中产生的累积塑性应变[2].黄茂松等考虑围压及偏应力水平的影响,采用显式模型计算循环荷载下饱和软黏土轴向累积应变[3].弹塑性模型中边界面模型取消多重嵌套的屈服面,采用一套映射准则和插值函数计算塑性模量,但其理论推导复杂.刘方成等将阻尼比的影响引入土体塑性硬化模量,反映土的阻尼比对动力响应的影响[4].胡存等研究饱和黏土各向异性对其后继循环特性的影响,建立循环边界面塑性模型[5].李剑等对边界面模型进行改进,考虑加卸载过程中黏土的弹塑性特性,引入边界面胀缩规则,反映黏土的滞回特性[6].Papadimitriou 等学者应用边界面模型研究多轴应力空间土体动力特性,并引入结构演化因子对塑性模量的影响[7].Gerolymos和Drosos等学者曾将Bouc-Wen模型应用于土体,描述各种不同土体的非线性滞回性、刚度退化和孔隙水压力升高引起的强度丧失,以及循环流动性和荷载引起的各向异性等[8-9].本文基于Bouc-Wen光滑滞回模型,引入非关联流动法则,建立能够考虑刚度退化及累积塑性变形和动孔压的掺砾土动应力应变孔压模型.应用GDS动三轴仪进行应力控制式循环三轴试验,分析糯扎渡心墙掺砾土均压、偏压固结的应力应变关系、轴向累积塑性变形及孔压发展形态.最后将模型计算曲线与试验曲线进行比较,验证模型的合理性和有效性.Bouc-Wen光滑滞回模型描述形态各异的应力应变滞回圈,剪应力τ与剪应变γ关系如下:式中:τy是土体剪切强度;z是滞回参量,可由以下微分方程得出:zn)式中:b、n是滞回圈形状系数;γy=τy/Gmax,是参考剪应变;Gmax是初始最大弹性模量;刚度退化系数η=1+η0δ,是累积滞回耗能δ的线性函数;η0是量纲一的参数.土体在时程t内单位累积滞回耗能强震荷载作用下土体结构产生裂缝、破碎或滑移,表现为循环流动性,使得土体在较小动应力水平切线刚度降低,发生相对较大的塑性应变,其应力应变滞回圈在平衡位置附近表现明显的收缩现象,即滞回圈捏拢效应[10],引入参量λ,有其中λ1、λ2、λ3是控制滞回圈捏拢效应的参数.λ1是控制应力应变滞回圈在坐标轴附近收缩程度的量纲一的参数,λ2控制累积耗能对捏拢效应的影响,λ3控制当前剪应变对捏拢效应的影响.滞回参量z的微分方程式(2)修正为zn)令式(5)等于零,可得滞回参量z的极值 zmax=1.考虑应力反向,若令其中zr是先前应力反向时滞回参量z的最大值,则硬化参量ζ可表征应力空间中当前应力状态,有其中p、q分别是偏应力和有效球应力;Mcs是p-q应力空间临界状态线斜率,与残余内摩擦角φcs相关.硬化参量ζ=1,土体趋于临界状态.引入塑性流动法则,即式中分别是塑性体应变和塑性剪应变;Mpt是p-q应力空间中相变转换线斜率,且随着累积剪应变的增长而趋近于Mcs,由下式确定[11]:Mpt=Mcs+(Mpt0-Mcs)exp-w∑ dγ其中Mpt0是相变转换线斜率初值,w是模型参数.土体从剪缩过渡到剪胀时,应力比等于Mpt,塑性体变增量等于零;土体趋于临界状态时,相变转换线收敛于临界状态线,硬化参量ζ=1,塑性体变增量趋于零.Byrne等提出不排水条件孔压与排水塑性体变的增量关系[12]:式中:np是土体的孔隙率;Ke和Kf分别是土骨架与孔隙流体的体积模量,由下式确定:式中:ν是泊松比,Kf依赖于有效固结应力p0以及初始饱和度Sr0,pa是标准大气压力.初始饱和度越高,孔隙流体刚度越大,塑性体变增量引起的孔压增量越大.为验证模型的合理性,本文对糯扎渡心墙掺砾土进行循环三轴试验,编制计算程序,对掺砾土应力应变关系进行模拟.2.1 掺砾土循环三轴试验试验在GDS动三轴仪上进行,采用应力控制加载方式,加载波形由伺服系统生成,选用正弦波.振动频率为0.1 Hz,土样直径100 mm,高200 mm.试验材料为糯扎渡心墙掺砾土,其中黏土样相对密度Gs=2.71,液限ωl=27.0%,塑限ωp=15.3%,塑性指数Ip=11.7%.掺砾土所用砾石不均匀系数Cu=7.23,曲率系数Cc=1.97,其级配情况见表1.掺砾土制样干密度ρd=1.96 g/cm3, 其中砾石质量占35%,试样的最优含水率为14.86%,孔隙率np=0.26,泊松比ν=0.33.掺砾土不排水循环三轴试验条件及破坏振次见表2.2.2 本构模型参数模型各参数可根据不同的试验数据确定,其中滞回圈形状参数需根据动模量阻尼试验得到的滞回圈进行数值反演校正.弹性模量参数由动模量阻尼试验测得,静力有效强度指标由静力不排水三轴压缩试验测得,相变转换状态参数与临界状态参数由三轴压缩排水试验相应状态内摩擦角确定.剪切强度τy可由摩尔-库仑准则确定:其中c、φ是静力有效强度指标,可由静力不排水三轴压缩试验得到.弹性剪切模量可由动模量阻尼试验确定:式中:σm=(σ1+2σ3)/3,是平均有效应力;k和m可通过整理不同围压的归一化弹性剪切模量lg(Gmax/pa) 与平均应力lg(σm/pa)在双对数坐标中的试验数据得到,二者近似呈直线关系,其纵轴截距为k,斜率为m.相变转换状态应力比初值Mpt0和临界状态应力比Mcs可分别由下式求得:其中φpt0是土体在三轴压缩排水试验由剪缩到剪胀相变转换时的内摩擦角;φcs 是土体达到临界状态时的残余内摩擦角.整理三轴压缩排水试验不同应变水平应力比与累积剪应变的关系,可测得式(9)中模型参数w.整理心墙掺砾土各试验数据,得到模型参数,统计如表3所示.2.3 模拟结果本文根据以上参数,对掺砾土p0=200 kPa不同固结条件应力控制式动三轴试验进行模拟,并将计算的动剪应力应变τ-γ关系转换为轴向偏应力应变q-ε1关系,结果见图1~6.图1是掺砾土均压固结轴向应变时程曲线.如图1(a)所示,在循环荷载作用下振动初期(N<10)应变振幅增长缓慢,但随着振次增加,应变振幅有增大的趋势,振次N>20以后,应变振幅急剧增大,振次N=40时双幅应变达到5%.应变试验曲线随着振次增加逐渐偏向拉伸侧,表明掺砾土承受动力荷载具有拉压不等性.图1(b)中本文Bouc-Wen模型计算曲线能较好模拟上述心墙掺砾土应变发展特性,但模型计算曲线拉压侧应变幅值对称,未能表现拉压不等性,N=40时双幅应变达到4.68%.图2(a)是掺砾土循环三轴试验应力应变滞回圈.心墙掺砾土在循环荷载作用下将产生应变软化.振次越大,掺砾土的割线刚度越小.一个振动周期内,加载阶段低应力水平压缩模量衰减较快,拉压侧循环累积应变增长较快;卸载阶段掺砾土刚度较大,土体变形较小.图2(b)是根据文献[7]边界面模型计算得到的应力应变滞回圈,图2(c) 是本文Bouc-Wen模型计算的滞回圈.文献[7]模型计算曲线能够描述掺砾土应变幅值随振次增加而增大的应变软化现象,但其应力应变曲线不光滑,且随着振次增加,应变振幅增长较快,较少振次即达到破坏振次,与实测值拟合效果较差.本文修正Bouc-Wen模型能够反映滞回圈在横轴附近收缩的捏拢效应,其应力应变曲线形状及光滑度与实测值较为相符,达到破坏应变所需振次也与实测振次较为接近.图3是掺砾土不排水循环三轴孔压时程曲线,孔压比ru=Δu/p0.初始饱和度较高,均压固结下孔压升高较快,但心墙掺砾土渗透性小,孔压传递较慢,振次N>20以后,孔压趋于稳定.孔压幅值较大,卸载再加载过程孔压波动较大,使得土骨架受到的有效应力变化较大,促进了应变软化及刚度退化.如图4所示,由于存在初始偏应力,随着振次增大, 应变时程曲线逐渐向压缩侧偏移,累积塑性应变均为压应变.应变幅值随振次增加而增大,表现出刚度退化效应.图5是掺砾土偏压固结应力应变滞回圈试验值与模型计算值.如图5(a)所示,由于初始偏应力的存在,心墙掺砾土在循环荷载作用下振动压密,滞回圈向右侧偏移.图5(b)是根据文献[7]模型计算得到的滞回圈,该模型能够表现滞回圈随循环振次增加向右侧偏移的趋势,但模拟滞回圈面积较小,易低估心墙掺砾土阻尼耗能.图5(c)是本文Bouc-Wen模型计算得到的滞回圈.与图5(b) 相比,本文模型克服了上述缺陷,能够较好地模拟掺砾土应力应变关系曲线的动力特性.相对于均压固结时孔压时程曲线(图3),图6所示偏压固结孔压随循环振次增加而增长较慢,并且卸载再加载过程中,波动孔压幅值较小,表明初始偏应力抑制孔压的发展.(1)循环荷载作用下,心墙掺砾土中孔隙水压力随着循环振次增加而不断增大,土体的有效围压不断减小造成土体软化.掺砾土中黏土颗粒与砾石间摩擦咬合力和黏聚力随着振次增加而降低,刚度退化,同时土颗粒重排,孔隙有减少的趋势,土体产生累积塑性变形.均压固结时,卸载再加载过程中有效应力变化较大,刚度退化明显,拉压侧应变幅值增长较快;偏压固结时,土体始终承受压应力,轴向累积应变向压缩侧累积,滞回圈随振次增加向右侧偏移.(2)振动开始时心墙掺砾土孔压升高较快,随着振次的逐渐增加,动孔隙水压力逐渐增大并趋于稳定.均压固结时,波动孔压幅值较大,最终孔压比ru峰值接近0.9;偏压固结时,初始偏应力的存在抑制孔压的发展,其增长速率及波动幅值均较均压固结时偏小.(3)本文所提本构模型能较好反映上述心墙掺砾土累积变形及孔压发展特性.循环荷载次数较大时,累积应变增长量预测值与实测值仍能较好吻合.与边界面模型相比,Bouc-Wen模型应力应变滞回圈光滑度更好,模拟掺砾土阻尼耗能更精确.【相关文献】[1] 张宗亮,冯业林,相彪,等. 糯扎渡心墙堆石坝防渗土料的设计、研究与实践[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(7):1323-1327.ZHANG Zong-liang, FENG Ye-lin, XIANG Biao, et al. Design, researches and practices of impervious materials for core wall of Nuozhadu Hydropower Station [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2013, 35(7):1323-1327. (in Chinese)[2] 蔡袁强,柳伟,徐长节,等. 基于修正Iwan模型的软黏土动应力-应变关系研究[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(9):1314-1319.CAI Yuan-qiang, LIU Wei, XU Chang-jie, et al. Study on dynamic stress-strain relationship of so ft clay based on modified Iwan′s model under undrained cyclic loading [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2007, 29(9):1314-1319. (in Chinese)[3] 黄茂松,姚兆明. 循环荷载下饱和软黏土的累积变形显式模型[J]. 岩土工程学报, 2011,33(3):325-331.HUANG Mao-song, YAO Zhao-ming. Explicit model for cumulative strain of saturated clay subjected to cyclic loading [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2011,33(3):325-331. (in Chinese)[4] 刘方成,尚守平,王海东,等. 基于阻尼的边界面模型[J]. 岩土工程学报, 2009, 31(6):851-858. LIU Fang-cheng, SHANG Shou-ping, WANG Hai-dong, et al. Damping ratio-based bounding surface model [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009,31(6):851-858. (in Chinese)[5] 胡存,刘海笑. 考虑饱和黏土初始各向异性的循环边界面塑性模型[J]. 岩土力学, 2014,35(10):2807-2814, 2830.HU Cun, LIU Hai-xiao. A cyclic bounding surface plasticity model for saturated clay with initial anisotropy [J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(10):2807-2814, 2830. (in Chinese) [6] 李剑,陈善雄,姜领发. 循环荷载作用下黏土改进边界面模型[J]. 岩土力学, 2015, 36(2):387-392, 450.LI Jian, CHEN Shan-xiong, JIANG Ling-fa. An improved bounding surface model for clay under cyclic loading [J]. Rock and Soil Mechanics, 2015, 36(2):387-392, 450. (in Chinese) [7] Papadimitriou A G, Bouckovalas G D. Plasticity model for sand under small and large cyclic strains:a multiaxial formulation [J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2002, 22(3):191-204.[8] Gerolymos N, Gazetas G. Constitutive model for 1-D cyclic soil behaviour applied to seismic analysis of layered deposits [J]. Soils and Foundations, 2005, 45(3):147-159.[9] Drosos V A, Gerolymos N, Gazetas G. Constitutive model for soil amplification of ground shaking:Parameter calibration, comparisons, validation [J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2012, 42:255-274.[10] 余波,洪汉平,杨绿峰. 非弹性体系地震动力响应分析的新型单轴Bouc-Wen模型[J]. 工程力学, 2012, 29(12):265-273.YU Bo, HONG Han-ping, YANG Lu-feng. Improved uniaxial Bouc-Wen model for seismic dynamic response analysis of inelastic system [J]. Engineering Mechanics, 2012,29(12):265-273. (in Chinese)[11] Tasiopoulou P, Gerolymos N. Constitutive modeling of sand:Formulation of a new plasticity approach [J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2016, 82:205-221. [12] Byrne P M, Park S S, Beaty M H, et al. Numerical modeling of liquefaction and comparison with centrifuge tests [J]. Canadian Geotechnical Journal, 2004, 41(2):193-211.。