● 摘要
大量的试验研究表明，砂土的变形行为不仅依赖于其相对密度也依赖于所处的固结压力。本文以砂土为研究对象，以简单实用为出发点，建立了一个可以考虑各种复杂路径的本构模型，主要目的是把它作为解决实际工程问题的工具，另外一个要求是它可以反映土的基本物理力学过程，特别是描述土性状的参数均具有明确的物理意义。本文在临界状态理论的基础上，建立了一个基于统一硬化参数的砂土弹塑性本构模型。模型通过引入状态参数来调整硬化参数和剪胀方程，从而更好地反映砂土的剪胀、剪缩特性和对密度、有效主应力的双重依赖性，通过引入修正屈服函数的结构性参数，调整不同状态砂土的屈服曲面形状，从而更好地描述砂土的塑性变形特性。同时，模型采用砂土等向固结线和临界状态线在孔隙比与有效应力幂函数平面内呈线性关系，所有的等向固结线最后都交于一点，更准确的反映了砂土在大范围的有效应力作用下的应力应变特性。模型只用一组材料参数即可描述在较大密度和较大有效应力范围内，结构性松砂、中密砂和密砂的应力应变响应。在此基础上，采用基于SMP强度准则的变换应力方法，模型可合理地应用于三维应力状态。通过不排水三轴压缩、排水三轴压缩和拉伸条件下的数值模拟结果与试验结果对比，验证了模型的有效性。