题目：土的渐近状态特性及其模拟

本论文以土的应力应变特性描述为研究对象，以考虑渐近状态为特色，主要内容有：在土的强度方面，考虑到实际工程中大量存在的平面应变状态，基于SMP准则和Satake的平面应变条件，推导出了平面应变条件下土的内摩擦角与三轴压缩条件下土的内摩擦角的关系式。分析了基于SMP准则的变换应力方法，分别给出了用变换应力方法由应力预测应变和由应变预测应力的步骤，并对剑桥模型进行了采用变换应力和不采用变换应力的预测分析比较。关于硬化参量，从屈服、硬化等基本概念入手，通过对决定土的硬化规律的塑性应变的应力路径相关性进行试验分析，揭示塑性应变变化的应力路径相关性的本质，介绍以塑性应变增量为基本内变量构造与应力路径无关硬化参量的基本思路和方法，并给出应力路径无关硬化参量的一般表达式。文中还将具体的硬化参量直接与修正剑桥模型结合，并与试验结果对比，表现出描述剪胀特性的简单性和有效性。考虑到砂土的最终极限应力比会因应力路径不同而不同的特点，在统一硬化模型的基础上，基于把硬化参量分解为耦合硬化参量和非耦合硬化参量的新思路，建立了考虑砂土渐近状态的双硬化弹塑性本构模型。该模型的屈服面方程与统一硬化模型相比只增加了一个可根据土性参数计算的耦合参量 ，并且统一硬化模型是该模型的一个特例。该模型能合理预测排水、不排水、部分排水及部分吸水条件下的应力应变关系，包括渐近状态应力应变关系。模型参数与统一硬化模型完全一致，比剑桥模型模型仅多了一个特征状态点应力比，全部可通过常规三轴压缩试验简单确定。预测结果与试验数据的分析比较表明与预测与试验符合较好。在超固结土模型的基础上，结合渐近状态概念，通过在硬化参量中引入了部分塑性体积应变的耦合作用，提出了超固结土的渐近状态本构模型，该模型可以描述超固结土在不同路径下的应力应变特性。把超固结土模型，渐近状态模型用于循环加载，较好的反映了循环加载条件下土的应力应变规律。同时，结合上述循环加载情况，分析了在循环加载路径中应用变换应力的必要性。用不同的弹塑性模型对土的应力应变关系进行预测，是研究土的本构模型必须做的主要工作之一，本文在经典弹塑性理论的基础上，直接推导出渐近状态模型用增量法由应变增量求应力增量的弹塑性矩阵的表达式。此外，还给出了各种典型情况下弹塑性矩阵的计算公式，使本构模型预测变得简单易行。