● 摘要
粘土在自然界广泛分布，是十分常见的岩土工程材料。粘土表现出十分特殊和复杂的应力应变特性。首先，粘土在加载过程中其应力应变关系和应力状态相关，中间主应力的大小影响粘土的剪切强度。其次，粘土的应力历史或超固结度对于其应力应变关系有着显著的影响，超固结粘土和正常固结粘土体现出完全不同的应力应变特性。再次，粘土的应力应变特性还表现出明显的时间依存性。不同的应力速率或应变速率将导致不同的应力应变关系。 为了描述粘土应力应变关系的时间效应和应力速率效应，本文在蠕变和超固结之间建立了联系，提出蠕变超固结和应力超固结的概念。本文将再加载的弹塑性变形计算方法引入等效时间模型中，提出了多级加载条件下和连续加载条件下的考虑时间效应的应力应变计算方法，修正了一维等效时间模型。基于以上一维应力应变关系，统一硬化参数和粘土的SMP准则及其变换应力空间，本文提出粘土三维统一硬化弹粘塑性本构模型。所提出的模型能够综合反映出由于三维应力状态、不同超固结度和不同应力速率或应变速率对于应力应变关系的影响。本文所提出的粘土三维统一硬化弹粘塑性本构模型仅比原有的等效时间模型多出1个材料参数。通过不同超固结度的香港海岸沉积粘土在不同剪切应变速率条件下的24组不排水三轴压缩和三轴拉伸试验来验证了粘土三维统一硬化弹粘塑性本构模型的适用性。