● 摘要
本文建立和发展了一个土与结构物接触面弹塑性增量本构模型，称为基于剪胀方程的接触面弹塑性本构模型，简称作DEEP模型。作者采用大型粗粒土与结构接触面循环加载剪切仪进行了接触面静力学试验研究，获得了高法向应力作用下大坝垫层料与混凝土板接触面的试验成果。在吸纳和借鉴前人的试验成果的基础上，归纳总结出土与结构物接触面的普适性的力学特性规律。根据这些接触面特性提出了一套新的物理量和物理参数，用以描述接触面的应力应变特性。提出接触面应力－相对位移曲线的四种基本形式，并从形成机理上进行了阐述。采用原始剑桥模型的剪胀方程，修正剑桥模型的屈服函数，统一硬化参数，以及莫尔－库仑强度准则，吸纳剪切带的概念，建立了DEEP模型。在建立模型之时从能量的观点指出剑桥模型剪胀方程中的错误，提出修正解决办法。首次提出了剪胀函数的概念。将剪胀函数按照接触面受力变形的规律设定，并采用新的侧限压缩应力应变关系，代入模型中得到接触面的数学本构关系。DEEP模型仅仅只有7个参数，物理意义明确，且都可以由侧线压缩试验以及接触面直剪试验简单确定，具有良好的适用性。能够广泛于各种类型的接触面。通过对直剪试验成果的拟合，DEEP模型预测曲线与试验应力－相对位移曲线吻合得较为一致，准确体现剪应变与体应变的耦合特性，证明了DEEP模型的合理性、有效性。