题目：考虑时间效应的堆石料应力应变特性

堆石料具有优越的工程特性，被广泛用作各种工程实体的填筑材料。研究结果表明，破碎、流变、湿化是影响堆石料应力应变特性的三大问题，如何在本构模型的建立过程中考虑这三种因素的影响，是真实反映工程实体受力变形过程的关键。目前，国内外学者对堆石料的试验和理论研究已经取得了一定进展，分别考虑了颗粒破碎引起的力学特性的改变、加载稳定后流变随时间发展的规律、浸水湿化对材料应力～应变关系的影响。但是，实际工程的变形往往受到上述三种因素的综合影响，而目前的研究成果仅能对其中某种情况进行考虑，使得工程计算存在一定的局限性。本文的主要工作就是在堆石料颗粒破碎特性研究的基础上，考虑时间因素(包含流变)的影响，建立反映颗粒破碎和时间综合效应的本构模型。 由于砂土和堆石料同属粒状材料，它们具有相似的力学特性和变形规律。因此，参照砂土的试验方法和研究思路，本文将反映砂土颗粒破碎的本构模型扩展到堆石料，进行堆石料的应力应变特性分析。基于堆石料的试验研究成果，认为受颗粒破碎的影响，堆石料的破坏应力比Mf和特征状态应力比Mc表现出非线性特征，Mf和Mc均可表示成平均应力p的幂函数。引入新的硬化参数H取代塑性体应变 ，推导相应的屈服函数表达式，进而得到一个适用于反映堆石料颗粒破碎的弹塑性本构模型。 分析等向压缩条件下加载速率对堆石料应力应变特性的影响规律，提出了土体的弹性变形与时间无关，而塑性变形的发展与时间相关的假定。试验结果表明：等向压缩线在εv-(pm/pa)m坐标平面内是直线，并且直线的斜率受加载速率的影响，据此建立等向压缩条件下与时间相关的应力～应变关系式。结合堆石料颗粒破碎的模型研究成果，将时间相关的本构关系由等向推广到剪切，推导出能够考虑颗粒破碎和时间效应综合影响的粘弹塑性本构模型。对试验数据的预测结果表明：该粘弹塑性模型不仅能够合理地考虑加载过程中颗粒破碎及时间因素对变形的影响，而且还能较好地描述荷载稳定时流变随时间的发展。