应力路径对重塑粘土本构关系影响的试验研究

应力状态对饱和重塑粘性土强度影响的CU试验研究摘要：土是一种复杂的材料，其性质不仅取决于当前的应力状态，而且与土的类型、应力历史和后续加载方向有关，的应力路径方法为研究在不同加载条件下土的强度和变形特性提供了一个合理方法。

关键词：应力状态；重塑粘性土强度影响的CU试验前言：土的强度取决于很多因素，与土的类型、所处的应力状态、应力历史和后续的加载方向等有关。

而基坑开挖会使坑周土体应力场发生变化。

对此已经有很多国内外学者做了室内常规三轴试验研究，研究表明不同的应力路径下土的性质存在着明显差异。

常规三轴试验由于其本身仪器和数据采集等功能的限制，存在一定的局限性。

即假定土体土体处于三向等压状态，在同一深度处各个方向上应力均相等，则两项应力可以相互叠加。

一、试验研究1.应力路径。

针对天然土层在其沉积历史过程中形成的各向异性和不同应力路径对土的应力—应变关系及强度的影响，在不同初始应力状态下围压保持不变的ＣＵ试验，试验仪器采用KTG全自动三轴压缩仪，该仪器由主机，采控器，围压、主应力差、孔压、排水传感器及计算机，气泵、不间断电源（UPS）等组成。

2.试样制备。

试验取用某深基坑工程的粉质粘土。

根据筛分法和比重计法颗分试验，土样颗粒粒径分布曲线在室内对原土进行了如下处理:将原土烘干、碾碎、过1ｍｍ筛，取筛下足够试验用的细粒土，用喷雾器配置含水量为29%的土样，配置好后将土样放入塑料袋中静置半天，待土样完全润湿后，将其取出，制备直径为39.1ｍｍ，高80ｍｍ的试样，并置于真空饱和器中抽气饱和后待用。

(1)孔压系数测定。

选用模块，保持反压不变，增加围压15ｋＰａ，根据孔压变化值计算孔压系数Ｂ，若Ｂ值达0.98以上可视土样为饱和。

否则将重新进行饱和;(2)固结。

选用试验模块，保持反压为200ｋＰａ，根据试验要求设定固结轴压，并由应力比设定固结围压进行非等向固结。

待压力设置稳定后打开反压阀门排水，直至试样固结度达98%时，固结完毕;(3)加载.在固结完成的基础上，选用试验模块，反压仍然保持为200ｋＰａ，关闭排水阀门，按不同的应力路径进行加载，具体试验加载和卸载过程可以分步进行。

主应力方向对红黏土变形与破坏的影响研究
柘美;董彤;张玉芳;袁坤
【期刊名称】《地下空间与工程学报》
【年(卷),期】2024(20)1
【摘要】我国西南地区广泛分布有红黏土,受重塑黏土空心圆柱试样制备技术制约,关于主应力方向变化对红黏土力学特性影响的现象与机理尚不清晰。

为此,本文采用自主研发的制样装置,通过分层欠压法制备了饱和重塑红黏土空心圆柱试样,并开展了纯主应力轴旋转试验和定轴剪切试验。

结果表明:试样的变形、强度、形态等宏观力学行为均与绕第二主应力旋转角密切相关,且表现出了较为明显的分段特征;应力的加载方向对试样的拉压状态起着决定性作用,导致试样随应力主轴旋转而存在“压缩臌胀”、“纯扭破坏”和“拉伸颈缩”现象,决定了试样的整体变形规律;产生上述现象的原因可能是重塑试样制备过程中,沿轴向所受压实作用强于径向与环向,使得试样沿轴向的模量、强度等参数异于水平方向,即具有横观各向同性特征,试验过程中沿不同方向施加的应力“激活”了这种差异性,进而使得试样在宏观上表现出不同的力学性质。

关于应力方向对土体变形与破坏影响的研究应综合考虑应力加载方向和试样各向异性。

【总页数】8页(P99-106)
【作者】柘美;董彤;张玉芳;袁坤
【作者单位】军事科学院国防工程研究院;中国铁道科学研究院集团有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU431
【相关文献】
1.考虑中主应力系数影响的主应力轴旋转下原状软黏土变形研究
2.主应力方向和中主应力系数对冻结黏土性状的影响
3.中主应力系数和主应力方向对原状黏土各向异性的影响研究
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第35卷　第12期2007年　12月　华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Nature Science Edition )Vol.35No.12　Dec.　2007收稿日期:2006210216.作者简介:周葆春(19782),男,博士;信阳,信阳师范学院建筑工程系(464000).E 2m ail :zhoubcxynu @基金项目:河南省自然科学基金资助项目(0511045200);信阳师范学院青年骨干教师资助计划.应力路径对重塑黏土有效抗剪强度参数的影响周葆春1,2(1信阳师范学院建筑工程系,河南信阳464000;2华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074)摘要:为探讨应力路径对黏土有效抗剪强度参数的影响,即临界状态线的惟一性问题,在确保试样的初始状态、应力历史、排水条件、加荷速率、试验仪器、破坏取值标准均一致的前提下,进行了常规三轴压缩与等p 三轴压缩应力路径下同种重塑黏土的固结排水剪切试验.得到了两种应力路径下的有效抗剪强度参数和临界状态线参数,试验结果证实不同应力路径下重塑黏土有效抗剪强度参数有较大差别,临界状态线不惟一.定性分析表明:相对于常规三轴压缩路径,重塑黏土在等p 三轴压缩路径下具有较低、有效内摩擦角的原因是剪切过程中围压的降低造成侧向卸荷引起的土体抗剪能力下降;产生凝聚力的原因是在排水剪切过程中存在超固结效应.关　键　词:重塑黏土;应力路径;有效抗剪强度参数;临界状态线;超固结效应中图分类号:TU43 文献标识码:A 文章编号:167124512(2007)1220083204Influence of stress path on effective shearstrength parameters of reshaped clayZhou B aochun(1Department of Architectural Engineering ,Xinyang Normal University ,Xinyang 464000,Henan China ;2College of Civil Engineering and Mechanics ,Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :In order to st udy t he Influence of st ress pat h on effective shear st rengt h parameters and t he uniqueness of critical state line for clay ,on t he premise of ensuring t he identity of initial condition ,st ress history ,drainage condition ,shear st rain rate ,tester ,failure standard for soil samples ,t he drained triaxial comp ression test s under t he st ress pat hs of conventional t riaxial compression and t he mean normal stress remains constant were carried out for normally consolidated reshaped clay ,t he pa 2rameters of effective shear st rengt h and critical state line under t he two st ress pat hs were obtained ,t hese result s demo nstrated t hat t he influence of st ress pat h on effective shear strengt h parameters were considerably large and could not be neglected ,and t he critical state line was not unique.Qualita 2tive analysis showed t hat t he reason of a lower effective angle of internal f riction of reshaped clay un 2der t he st ress pat h of t he mean normal st ress remains constant was t he falling of shear capacity p ro 2duced by t he falling of confining p ressure ,t he cause of generation of cohesion was t he over 2consolida 2tion effect ,compared wit h t hat under t he st ress pat h of conventional t riaxial compression.K ey w ords :critical state line ;reshaped clay ;stress pat h ;effective shear st rengt h parameter ;over 2consolidation effect 临界状态线(CSL 线)是临界状态土力学[1]的核心概念,临界状态土力学认为,试样的有效应力达到该线将立即破坏,而与其所径历的应力路径无关.实际上CSL 线作为临界状态土力学的破坏准则,是p2q(p为平均正应力,q为广义剪应力)平面内的剪切破坏线.这就意味着不同应力路径下CSL线惟一,应力路径对有效抗剪强度参数没有影响.众多研究[2～9]表明:抗剪强度和总抗剪强度参数与应力路径相关;而有效抗剪强度参数与应力路径是否相关,存在不同理解,文献[3～6]的试验结果表明有效抗剪强度参数与应力路径无关,而文献[7～9]的试验结果表明与应力路径相关.以上试验均为固结不排水剪切三轴压缩试验,抗剪强度值会受到孔隙压力测量精度和试验破坏取值标准等因素的影响,而取原状土作为试样又受到其初始状态和应力历史的影响.本文在确保试样的初始状态、应力历史、排水条件、加荷速率、试验仪器、破坏取值标准均一致的前提下,进行常规三轴压缩(CTC)与等p三轴压缩(P TC)应力路径下同种正常固结重塑黏土的排水剪切试验,得到两种应力路径下的有效抗剪强度参数和临界状态线参数;试验结果证实不同应力路径下重塑黏土有效抗剪强度参数有较大差异,不同应力路径下CSL线不惟一,并对此进行定性分析.1　试验1.1　试样制备试验土样采用某基坑工程的黏土重塑而成.重塑试样的制备严格依照《土工试验规程》[10]的要求进行.选取该基坑代表性土样10kg,经风干、碾碎、过2mm的筛,测定风干含水率为5.92% (质量分数,下同),按要求的含水率33.4%算出所需的加水量.将需加的水量喷洒到土料上拌匀,稍静置后装入塑料袋,然后置于密闭容器内24h,使含水率均匀.取出土料复测其含水率,保证测定的含水率与要求的含水率的差值小于±1%,否则调整含水率直至符合要求为止.根据要求的干密度1.44g/cm3,称取所需湿土质量,按试样高度分6层击实,各层土料要求质量相等.第1层击实至要求高度后,将表面刨毛,然后再加第2层土料,如此继续进行,直至击完最后一层.将击样筒中的试样两端整平,取出称其质量,试样的密度差值应小于0.02g/cm3,即试样的合格标准为制备完成后其质量在183.2～185.8g之间.控制重塑土试样质量的标准是含水率和干密度,两者必须同时满足要求方为合格.试样的各项物性指标及体积参数为:17mm液限48.19%,10 mm液限42.67%,塑限29.52%,塑性指数18.67,含水率33.4%,干密度1.44g/cm3,土粒比重2.73,试样高度8cm,直径3.91cm.1.2　排水条件在固结排水剪切三轴压缩试验过程中,孔隙水压力保持为0kPa,总应力等于有效应力,因此在试样受剪过程中最大主应力差与最大有效主应力比将在同时或同一轴向变形时发生,两种取值标准不影响试样的强度[11].为消除试验破坏取值标准对抗剪强度值的影响,三轴压缩试验均采用排水剪切条件.1.3　三轴压缩试验三轴压缩试验采用南京电力自动化设备厂生产的S J21A型三轴仪,分两组进行,每组4个试样.装样完成后,对试样进行反压力饱和.然后,每组分别在100kPa,200kPa,300kPa,400kPa的周围压力下等压固结,固结的完成以孔隙水压力消散95%以上和排水量稳定为标准.完成后,启动试验机电机对试样进行剪切,剪切应变速率为0.014%/min.在剪切过程中,测读测力计、轴向位移计读数的同时测读排水管读数,剪切至轴向应变达20%以上结束试验,剪切过程历时约24h.由于所采用剪切应变速率稍大,因此采用双面排水.在剪切过程中,第1组试样采用CTC应力路径,试样分别固结稳定后,剪切过程中增加轴向压力σ1,保持周围压力σ3不变,进行压缩剪切试验,此时平均正应力增量Δp>0;第2组试样采用P TC应力路径,试样分别固结稳定后,在剪切过程中增加σ1,减小σ3(Δσ3=-Δσ1/2),保持p为常数,进行压缩剪切试验.1.4　试验结果CTC与P TC应力路径下的主应力差(σ1-σ3)与轴向应变ε1关系如图1和图2所示;体应变εv与轴向应变关系如图3和4所示.由图1和2图1　(σ1-σ3)与ε1的关系(CTC应力路径)可见:C TC与P TC应力路径下试样均呈应变强・48・ 华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)　第35卷图2　(σ1-σ3)与ε1的关系(P TC 应力路径)图3　εv 与ε1的关系(CTC 应力路径)图4　εv 与ε1的关系(PTC 应力路径)化特性,但试样在C TC 应力路径下的抗剪强度远大于P TC 路径下的抗剪强度,CTC 路径下(σ1-σ3)与ε1的关系曲线的初始坡度低于P TC 路径下的初始坡度.从图3和4可以看出:体应变在CTC 与P TC 应力路径下均呈纯粹剪缩特性,且随固结压力的增大而递增,但C TC 路径下体应变幅度为相应P TC 路径下幅度的两倍左右.由试样在CTC 与P TC 路径下应力应变关系和抗剪强度的强烈差别证实了本构关系与抗剪强度对应力路径的强烈依赖性.2　试验结果分析根据三轴压缩试验破坏取值标准,取轴向应变为15%所对应的主应力差作为试样的抗剪破坏标准,得出CTC 与P TC 应力路径下试样的破坏点应力值如表1所示.表1　CTC 与PTC 应力路径下试样的破坏点应力值(kPa )应力路径σ3σ1p qCTC(σ3=100kPa )100295.40165.13195.40(σ3=200kPa )200560.59320.20360.59(σ3=300kPa )300820.77473.59520.77(σ3=400kPa )4001058.38619.46658.38P TC(p =100kPa )55189.7399.91134.73(p =200kPa )124351.04199.68227.04(p =300kPa )202495.37299.79293.37(p =400kPa )275649.88399.96374.88 根据表1中破坏点应力值分别绘制C TC 与P TC 应力路径下的破坏应力圆,做抗剪强度包线,其倾角为有效内摩擦角φd ,其在纵轴上的截距为有效凝聚力c d ,得到CTC 路径下φd =27.5°,c d =0kPa ;P TC 路径下φd =20.3°,c d =28.7kPa.临界状态土力学[1]中CSL 线表示为q =M p ,其中M 为试验参数.将其推广到有凝聚力的情况[12],q =M (p +p r ),式中p r 为试验参数.根据破坏点应力值,通过一元线性回归分别拟合C TC 与P TC 应力路径下的CSL 线,得CTC 路径下M =1.09,p r =0kPa ,相关系数R 2=0.9944;P TC 路径下M =0.79,p r =61.0kPa ,R 2=0.9962.由此可见,应力路径对有效抗剪强度参数的影响是显著的,P TC 应力路径下试样的φd 比C TC 路径下低约1/4;试样在C TC 路径下c d 为0kPa ,在P TC 路径下产生了不可忽略的有效凝聚力.P TC 应力路径下试样具有比较低的有效内摩擦角,实质就是试样在该应力路径下的抗剪能力比在CTC 路径下低,原因是剪切过程中围压的降低造成了侧向卸荷引起的土体抗剪能力下降.P TC 应力路径下试样产生凝聚力的原因在于:在试样剪切过程中排水边界条件为双面排水,加荷速率较慢,而应力路径为增加σ1,减小σ3,试样破坏时的围压降为固结压力的一半左右,所以在排水剪切过程中存在超固结效应,从而产生了凝聚力.实质上,临界状态线作为临界状态土力学的破坏准则是p 2q 平面上的剪切破坏线,应力路径对有效抗剪强度参数的影响与对CSL 线的影响从物理背景上看是同一问题,排水剪切三轴压缩・58・第12期 周葆春等:应力路径对重塑黏土有效抗剪强度参数的影响 条件下M ,p r 与φd ,c d 的换算关系为M =(6sin φd )/(3-sin φd );p r =c d /(tan φd ).C TC 与P TC 应力路径下M 和p r 参数值具有较大差异,证实不同应力路径下重塑黏土的临界状态线不惟一.由以上试验结果及其定性分析可以得出这样的结论:不同应力路径下重塑黏土的有效抗剪强度参数有较大差异,其临界状态线不惟一.在排除了其他相关因素对有效抗剪强度参数的影响之后,这些差异正是应力路径的方向性不同所致.参考文献[1]Schofield M A ,Wroth C P.Critical state soil me 2chanics[M ].London :Mc Graw 2Hill ,1968.[2]卢肇钧.粘性土抗剪强度研究的现状与展望[J ].土木工程学报,1999,32(4):329.[3]潘小青,潘　琳,罗嗣海.应力路径对正常固结饱和粘土φcu 的影响[J ].大坝观测与土工测试,1997,21(4):25230.[4]常银生,王旭东,宰金珉,等.粘性土应力路径试验[J ].南京工业大学学报,2005,27(5):6211.[5]张文慧,王保田,张福海.应力路径对基坑变形的影响[J ].岩土力学,2004,25(6):9642966.[6]宋　磊,温庆博.基坑支护结构上的水土压力试验及计算[J ].清华大学学报:自然科学版,2003,43(11):157221575.[7]黄质宏,朱立军,廖义玲等.不同应力路径下红粘土的力学特性[J ].岩石力学与工程学报,2004,23(15):259922603.[8]刘熙媛,闫澍旺,窦远明,等.基坑开挖卸荷对土体抗剪强度指标的影响[J ].河北工业大学学报,2004,33(4):54257.[9]何世秀,余益贤,吴刚刚.应力路径对抗剪强度指标影响的试验研究[J ].湖北工学院学报,2004,19(1):125.[10]中华人民共和国行业标准编写组.SL23721999土工试验规程[S].北京:中国水利水电出版社,1999.[11]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M ].2版.北京:中国水利水电出版社,1996.[12]D ′orazio T B ,Sunami S ,Duncan J M.CDN2D :afinite element computer program for analysis of con 2solidation (UcbPgt P81201)[R ].Berkeley :Univer 2sity of California ,1981.我校学子获2007ACM/ICPC 国际大学生程序设计竞赛金牌 在10月28日举行的2007ACM/ICPC 国际大学生程序设计竞赛亚洲区域赛(南京)中,我校学子取得一金一铜的优异成绩.ACM/ICPC (association for comp uting machinery/international collegiate p rogramming contest )是由国际计算机组织ACM 主办的,世界上公认规模最大、水平最高的国际大学生程序设计竞赛.决赛中至少出6道命题,至多出10道命题,比赛时间为5个小时.每道试题用时将从竞赛开始到试题解答被判定为正确为止,每一次错误的运行将被加罚20分钟,未正确解答的试题不计时.试题解答结果提交电脑裁判运行,判决结果会及时通知参赛队伍.电脑根据解题数目和所用时间进行排名.比赛前十名将获得金牌.・68・ 华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)　第35卷。

第27卷第1期岩石力学与工程学报V ol.27 No.1 2008年1月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.，2008 黏土本构建模理论与试验研究周葆春(信阳师范学院建筑工程系，河南信阳 464000)博士学位论文摘要：在进行大量黏土力学性质试验的基础上，将岩土本构关系的数值建模方法拓展到黏性土领域，在弹塑性理论的框架内，探讨黏土本构建模、本构关系和强度特性问题，主要包括3方面的工作：黏土本构关系的数值建模研究、应力历史与应力路径对黏土本构关系与强度特性的影响研究以及黏土经典本构模型的参数研究与模型评价。

主要研究成果如下：(1) 将岩土本构关系的数值建模方法拓展到黏性土领域，进行了增p排水剪切、等p排水剪切、常规三轴不排水剪切和减p排水剪切应力路径下正常固结土的三轴压缩试验，建立了这4种应力路径下黏土的弹塑性本构模型，给出了整个应力场中的应力–应变关系，通过可视化显示为应力场中的空间应变曲面。

特别是建立了减p路径和不排水条件下黏土的弹塑性本构模型，为土体挖方工程和不排水条件下的相应土体工程提供了符合实际的本构模型。

此外，从模型的理论基础、基本框架和预测结果等方面将数值建模方法与传统方法进行对比，显示出数值建模方法优越于传统建模方法。

(2) 对比4种应力路径下正常固结土的变形结果发现，无论在应力范围、应变峰值、应变曲面的形状和体积屈服轨迹的变化趋势上都存在显著差别，而剪切屈服轨迹相似，这些差别都是由应力路径相关性造成的。

同时说明，土体本构关系中应力路径相关性不可忽视；而数值建模方法是描述土体应力路径相关性的有效方法。

对不同应力路径下正常固结土的剪切与体积屈服轨迹的对比，结果表明应力路径对黏土应变硬化的演变过程有显著影响，同时说明在土体弹塑性本构模型的传统建模方法中，通过假设屈服面的固定形式来描述土体应力–应变关系是不准确的。

(3) 基于塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用原理，通过不同应力路径与应力历史条件下重塑黏土的三轴压缩试验，探讨了应力历史与应力路径对黏土本构关系的影响机制。

复杂应力条件下饱和重塑黏土动力特性试验研究的
开题报告
1.研究背景
针对地震和其他工程活动的振动可能对土体结构、刚度和稳定性产
生影响，深入了解饱和重塑黏土在受到不同复杂应力条件下的变形特性
以及动力特性对工程建设具有很重要的意义。

2.研究目的
通过试验研究，分析饱和重塑黏土在不同复杂应力条件下的动力特性，包括剪切模量、阻尼比、动应力峰值等，为土木工程设计提供科学
依据。

3.研究内容
3.1实验流程
收集饱和重塑黏土并进行过筛，制备试件。

在地震模拟器上施加不
同的动力载荷，通过测量试件的动态应力和变形特性，分析和评估饱和
重塑黏土在不同复杂应力条件下的动力特性。

3.2 实验设计
选择适当的试验设备和模拟器，设计不同的应力条件下的试验方案。

对试验过程中各个因素进行控制，如试件的湿度、温度等。

4.研究意义
本次试验研究将为土木工程的设计提供可靠的数据，以提高工程质量，确保其安全可靠。

同时，研究结果可以为相关学科提供基础性的研
究数据，开拓新的领域和方向。

5.研究方法
通过现有文献的调研和综合分析，结合实验方法，分析试验结果，并以统计学的方法分析试验数据。

6.预期结果和进展
通过系统的试验研究和分析，可以获得饱和重塑黏土不同复杂应力条件下的动力特性数据，为工程设计和理论方向提供详实可靠的数据支撑。

同时，可加深对土体力学、岩土工程学等学科的认识，为未来的深入研究奠定基础。

上海第④层粘土在不同应力路径下的力学特性实验与统一本构模拟上海粘土的物理力学特性已有许多研究成果,但是第④层土的结构性鲜有学者进行全面的研究。

而结构性的存在会导致原状土在不同应力路径下表现出与重塑土完全不同的力学特性,故研究上海第④层粘土在不同应力路径下的力学特性及统一本构模拟可以为实际工程提供理论基础,具有十分重要的意义。

本文利用块状和薄壁取土法取得上海不同区域的第④层土,对其进行了常规固结、三轴剪切、真三轴剪切等不同应力路径实验,研究了第④层原状与重塑粘土在不同应力路径下的力学特性特性。

根据实验结果,对TS-Zhang模型进行了一定程度的修正,使之更能适合上海软粘土在不同应力路径下的力学特性曲线。

提出了新的参数确定方法,统一本构模拟过程。

同时利用SEM电镜扫描实验研究了第④层土在固结过程中土颗粒、孔隙的变化情况。

主要的研究成果如下:(1)原状土的一维固结实验结果证实,上海第④层原状土沿各个方向的压缩指数不相同,其中0°方向大于大于90°方向压缩指数,这说明了上海第④层粘土具有初始各向异性。

土体微观SEM图片表明上海第④层粘土颗粒呈薄片状,0°方向薄片颗粒之间以面与面接触为主。

90°方向以边与边的接触为主,微观构成的不同造成了土体的宏观初始各向异性。

从压缩指数方面推断,颗粒之间的面与面的接触稳定性要强于边与边的接触。

(2)三轴剪切实验结果证实,上海第④层软粘土在剪切过程中会同时受到超固结比消散与结构衰减的影响。

统一本构模拟结果证实,在剪切过程中,超固结比的消散速率要远远大于结构性的衰减速率。

低围压的剪切过程中,土体首先以受到超固结比消散的影响为主,然后受到结构性衰减的影响。

而围压较高时,土体主要受到结构性衰减的影响。

这解释了在较低围压下,上海第④层软粘土的有效应力路径与较大围压下完全不同的原因。

由于上海第④层软粘土结构性的衰减导致在相同条件下的三轴排水剪切过程中,原状土的体变量为重塑土的2倍。

《复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究》篇一一、引言随着现代土木工程项目的不断发展，涉及土体材料的强度特性及本构模型的研究变得越来越重要。

特别是对于复杂应力路径下的冻结粉质黏土，其强度准则与硬化参量的研究，不仅对地基基础的设计和施工具有重要意义，而且对于预测土体在多种环境条件下的行为具有实用价值。

本文将深入探讨这一领域的相关研究。

二、复杂应力路径概述复杂应力路径是指土体在受外力作用时所经历的应力变化路径。

对于冻结粉质黏土而言，其应力路径可能因外部荷载、温度变化、地下水运动等多种因素而变得复杂。

这种复杂的应力路径可能导致土体的强度特性和变形特性发生变化，因此，研究其强度准则与硬化参量显得尤为重要。

三、冻结粉质黏土的强度准则对于冻结粉质黏土的强度准则，目前主要采用摩尔-库仑强度准则和剑桥模型等。

这些模型能够较好地描述土体在复杂应力路径下的强度特性。

然而，这些模型中的参数如内摩擦角、粘聚力等，往往需要根据具体工程条件和试验数据进行确定。

因此，我们需要通过大量的试验研究，确定这些参数在复杂应力路径下的变化规律，从而更准确地描述冻结粉质黏土的强度特性。

四、硬化参量的研究硬化参量是描述土体在加载过程中逐渐硬化的重要参数。

对于冻结粉质黏土，其硬化参量的确定对于预测土体的长期强度和变形特性具有重要意义。

目前，常用的硬化参量包括塑性体积应变、塑性剪切应变等。

这些参量的变化规律受多种因素影响，如应力路径、温度、含水率等。

因此，我们需要通过试验研究，分析这些因素对硬化参量的影响，从而更准确地描述土体的硬化特性。

五、试验方法与结果分析为了研究复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量，我们采用了室内三轴试验和现场监测相结合的方法。

首先，我们通过室内三轴试验，模拟了土体在复杂应力路径下的受力情况，并记录了相关的试验数据。

然后，我们通过现场监测，获取了土体在自然环境条件下的应力变化和变形情况。

通过对这些数据的分析，我们得出了以下结论：1. 在复杂应力路径下，冻结粉质黏土的强度特性受多种因素影响，其中内摩擦角和粘聚力是重要的影响因素。

150科技研究城市道桥与防洪2020年10月第10期D01:10.16799/ki.csdqyfh.2020.10.042不同应力路径下黏性土的力学特性研究丁国洪（上海市政工程设计研究总院”•有限公司，上海市200092）摘要：对上海地区⑤$层软黏土进行了常规三轴、减压三轴试验，以研究考虑不同应力路径的力学特性。

分析了初始固结状态对软黏土应力路径的影响，比较了不同应力路径下土体的应力-应变关系特征和孔隙水压力变化规律，计算了土体抗剪强度指标。

研究结果表明，应力路径对土的峰值强度、孔压、有效应力路径等特性影响很大，软粘土的应力-应变关系具明显的非线性，且基本呈应变硬化常规三轴试验孔隙水压力值，减压三轴试验中总体值；初始固结状态对黏土的抗剪强度有的影响，且影响对黏聚力值上，对角值影响较小。

关键词：三轴固结不排水试验；应力路径;!o固结;力学特性中图分类号：TU45文献标志码：A文章编号：1009-7716（2020）10-0150-040引言Lambe[1]1967年提出了应力路径，在土性分析考虑应力路径的影响。

期的研究对黏性土（Lade和Duncan）[2-3],果明土的应力-应变状态与应力路径有关。

国等[4]的研究指，软黏土的应力-应变关系不具有非线性特点，常固结和黏土的应力-应变线以线，而且应力路径的影响。

基，土体应力下，不同的应力路径不同，其力学行不同的。

对下软土特性的研究，玲等[5-6]固结不排水剪试验考虑不同应力路径对软土不同固结下的力学特性进行了研究。

CHARLES[7]对基的应力路径进行分析，国彬冈研究了上海软土的。

上研究果不同角度了应力路径对黏性土力学特性的影响，软黏土具有明显的特，对具有明显区性特的土体，应力路径对软黏土特性的影响有很k 上海，有表性海的黏性土进行研究，应变制式三轴仪和GDS应力路径三轴仪考虑不同固结和应力路径进行三轴固结不排水剪试验，了固结状态和应力路径对软土的应力一应变特性%孔压特性和强度特性的影响，以期试验果的积累，应供基础依据。

软粘土在三轴实验中的应力路径与应力应变分析作者：张赞梅来源：《中国高新技术企业》2011年第15期摘要：土是工程建设的基石，在广西地区的大量的工程建设项目(房屋建设、铁路、公路、土坝等)实践中，许多工程地质问题都是由粘性土的力学性质比较复杂造成的。

软粘土的承载力和强度较低、空隙比较大、可塑性较强、含水量较多、开挖之后容易产生变形。

文章以广西地区内软粘土作为研究对象，通过三轴实验，分析其应力路径及应力应变特征。

关键词：粘性土；三轴实验；应力路径；应变分析；剪切试验；固结不排水剪中图分类号：TU458文献标识码：A文章编号：1009-2374(2011)22-0150-02一、粘性土的三轴实验研究 (一)粘性土的含义土一般是指岩石经剥蚀、风化、搬运和沉积等相关过程形成的一种松散的似沙砾状物质。

粘性土(软粘土)通常是指天然含水率大于35％，有机质含量相对较高、天然空隙比不小于1且压缩系数不小于1／2MPa的土体。

粘性土的不排水抗剪强度小于30kPa，地基中含有这种土质时，总的来说是较为软弱的，实际上有个别土层还是比较密实的。

土只能根据它的特性加以合理的利用，是不能够被制造出来的。

(二)粘性土的应力路径状态应力路径描述了土在外部施加的压力作用下应力变化的过程，对于相同的土质，采用不同的加荷方法和不同的试验手段使其发生剪切破坏时，土的应力变化过程是相异的(土的变形和强度特性会有较大的差异)。

应力路径的三轴实验通俗的说就是用实验的方法再现土体的应力历史的过程，当然，这里的再现指的是一种状态的模拟，它对于研究土的力学性质(进行土体地强度和变形分析)是有十分重要意义的。

(三)软粘土的三轴实验的机理三轴压缩试验是用3个左右处理好呈圆柱形的土体，赋予其固定的各个方向的外部压力，在这个条件下测定土的抗剪强度。

土的抗剪强度参数的求法是通过施加主应力差进行剪切一直到土体试样被破坏的程度。

实验中使用的三轴压缩仪主要由以下部件构成：主机；孔隙水压力测量系统；反压力系统；周围压力系统。

第22卷 第9期岩石力学与工程学报 22(9)：1454～14572003年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sep.，20032001年12月4日收到初稿，2002年3月5日收到修改稿。

作者 姚 辉 简介：男，27岁，2002年于华中科技大学土木工程与力学学院获硕士学位，主要从事岩土本构关系方面的研究工作。

多重应力路径下粘土本构关系的神经网络模型姚 辉 王靖涛(华中科技大学土木工程与力学学院 武汉 430074)摘要 基于反问题中的模型参数辩识理论，通过人工神经网络，建立了考虑应力路径影响的粘土的神经网络本构模型。

这种本构关系的建模方法优越于传统的建模方法，它不仅可以充分利用实验数据所包含的全部信息，而且还可以定量地反映出应力路径对粘土本构关系的影响。

这对岩土工程的计算机模拟和仿真有着重要意义。

关键词 土力学，本构关系，人工神经网络，径向基函数，应力路径，反问题，有限元分类号 TU 45，TP 183 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)09-1454-04NEURAL NETWORK MODEL OF THE CONSTITUTIVE RELATIONSHIPOF CLAY UNDER MULTIPLE STRESS PATHSYao Hui ，Wang Jingtao(Department of Civil Engineering ，Huazhong University of Science and Technology ， Wuhan 430074 China )Abstract Based on the model parameter identification theory in inverse problem ，a neural network model for constitutive law of clay under multiple stress paths is set up through artificial neural network. This method in modeling the constitutive relation for soil is superior to the traditional one. Not only almost all information involved in test data can be used ，but also the influence of stress paths on the constitutive law for clay can be quantitatively reflected. This is significant for computer simulation of geotechnical engineering.Key words soil mechanics ，constitutive relationship ，artificial neural networks ，RBF ，stress path ，inverse problem ，finite element1 前 言计算机和数值计算方法的发展，为使用复杂的岩土本构模型创造了条件。

基于广义非线性强度理论的土的应力路径本构模型基于广义非线性强度理论的土的应力路径本构模型摘要：本文基于广义非线性强度理论，提出了一种新的土的应力路径本构模型。

该模型考虑了土体的强度非线性、应变非线性以及压缩-扩张强度差异效应。

该模型适用于砂土、壤土、黏土等常见土类的本构建模。

本文中采用了切线性强度准则，并对应力路径依赖性的影响进行了修正。

采用了有限元方法对该模型进行了验证，结果表明，该模型具有较高的预测准确性和适用性。

关键词：广义非线性强度理论；应力路径本构模型；切线性强度准则；土引言：土体是一种非常重要的工程材料，广泛用于道路、桥梁、房屋、水坝等工程中。

在工程实践中，需要对土体的力学响应进行深入研究，以便有效地设计和优化工程结构。

土体的应力路径依赖性、强度非线性和应变非线性等因素对土体本构行为产生了重要影响。

因此，建立准确的土的应力路径本构模型对于工程实践和理论研究都具有重要意义。

本文基于广义非线性强度理论，提出了一种新的土的应力路径本构模型。

该模型考虑了土体的强度非线性、应变非线性以及压缩-扩张强度差异效应。

本文的主要贡献在于创新性地将非线性强度准则和应力路径依赖性修正结合起来，形成了适用于砂土、壤土、黏土等常见土类的应力路径本构模型。

应力路径本构模型的理论基础1. 广义非线性强度理论广义非线性强度理论是关于材料强度的一种常用理论，常用于应力路径依赖性的研究。

该理论认为，材料的强度是由其应力状态和裂纹形态决定的。

具体而言，强度函数可以表示为$f(\sigma,c)=0$其中，$\sigma$为应力状态，$c$为裂纹形态参数。

在此基础上，可以给出切线方程：$\frac{\partial f}{\partial \sigma}+\frac{\partialf}{\partial c}\frac{\partial c}{\partial \sigma}=0$2. 本构模型的设计本文所提出的应力路径本构模型，基于广义非线性强度理论，采用了切线性强度准则。

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