修正的莫尔库仑本构模型及其应用

第 卷 第 期 山东大学学报 工学版 礓承 年 月 舡 文章编号 舵一 一种修正的莫尔一库仑本构模型及其应用 崔新壮 金青 丁桦 山东大学土建与水利学院 山东济南 中国科学院力学研究所 北京 摘要 莫尔一库仑本构模型是理想弹塑性的 只考虑了强度随围压的变化 但没有 考虑弹性模量随围压和应力水 平的变化情况 这不符合地质材料的实际特性 借助于邓肯一张非线性弹性模型对 切线模量的处理方法 对 模型中的弹性模量进行了修正 修正以后 弹性阶段的应力一应变曲线将表现为双 曲线 为了将该修正模型写进 程序 特编制了前处理程序 并用来对刚性桩 的横向承载力进行了数值分析 因为该模型没有对卸载模量重新定义 所以该模型 较适合于持续加栽的情况 关键词 莫尔一库仑模型 邓肯一张模型 模型修正中图分类号 文献标识码 衄 伽 伽嘶 却 州 锄 棚翰懒 锄 矾 础 矾 矛 肌 毋 哪 出锄 伽 埘 畔 鹅 枷 协 鲥 唱 撕 豫 瞄 孤 蛐 州 鹞 皓 咎 百 出 哆 鹊脒 职 伽 伽 枷 叫咖 山 髓 口 呲 鹳 卜 幽 鹬璐 砌 斑 唱 圮 衄 娟 鹅 血 脚 删 叫 帅 的 瑚 州 丽 随围压的变化情况 这不符合地质材料的实际特性 引言 莫尔一库仑本构模型是理想弹塑性的 它考虑了 使得它在计算变形与位移时有很大出人 本文将借用 邓肯一张非线性弹性模型 对弹性模量的处理方法 来对莫尔一库仑模型进行修正 以便得到一种更能反映地质材料特性的理想弹塑 性本构模型 并将该模型与目前常用岩土工程差分计算程序 孵岬 强度随围压的变化 在主应力空间内其屈服面为一不规则的六面锥 该模型被广泛 用来对岩土工程问题进行数值分析 但莫尔一库仑本构模没有考虑弹性模量 收稿日期 伽 舵 帆 腿 相结合 对 基金项目 国家 项目 和国家自然科学基金项目 作者简介 崔新壮 男 山东寿光人 中国科学院力学研究所工程力学博 士 目前主要从事桩基工程和岩土动力学方面的研究 万方数据 船 吼吖 蠢 去 吨 而 耋萎 为大气压力 足 是试验常数 对于不 鲁的慧 气值可墅亍媳也可磊焉 品 值 般在 间 黼亦霁 反映了弹性模量随围压和应力水平的变化 魄 产 避甓慧 博 竺要竺苎爱一库仑模型 由式 知 在 乞蓑兰竺鉴 卸载弹性模量为 荔 雾 享耋 曼曼竺凳登竺篓量总与加载弹莲 磊翥笳釜萎尸耄雾耋翌譬竖的卸载弹性模 量 荔雾比较适合于解决持续加载问题 驽 锄 帆 圭置曼 竺 是塑性应变增量 是正的杀 琵葫因 子 乞塑苎筌一库仑屈服函数 为势函数 在商用软件删 中 的函撕括 桐 为 一图 和 的意义万 方数据 示塑性变形时土无剪胀 口 誊喜茹 蒜委妻嚣竺冀 萎要登 表示了土的剪胀特性 臼 表 堡 一 声 蟊茹 嚣匆 应力一应变曲线的切线模量 为 毪 两 盯 口 汪 由式 及式 可得 置 笔等酱掣 一 一 一 性州小下 一 玑地 狮 上式中 为试验常数 可将上式改写成 恕 星三耥避由北胤 她 对应的窆始弹等篆黧她 对应的偏差盖 芸磊 一 的倒数 两僦撇易从图 矗釜 对起始弹性模量 建 议采用下式表达 爸 山东大学学报 工学版 第 卷 正交的 即相关的 当口 声时 塑性流动规律是非 正交的 即非相关的 基于飚 语言编制了一段前处理程序 并用它对桩 头固定刚性桩的横向受载问题进行了分析 刚性桩横向受载问题是对称问题 计算 中取圆桩外径为 图 示出了邓肯一张模型 莫尔一库仑模型及修正的莫尔一库仑模型 者之间关系 可见修正的莫尔一库仑模型在弹性段与邓肯一张模型相同 在塑性段与奠尔一库 仑模型相同 哪 埋深为 加载高度为 取土的容重 声 臼 泊松比 为 计算时控制桩头节点 的横向速度 即采用刚性加载方式 图 所示是桩头处的载荷一位移曲线 而图 所示是当 时对称面上的弹性模量云纹 一 图 可以发现 由于土体内各处的应力分布不同致使各处的弹性模量明显不同 这 种现象更接近于真实 情况 毛 瓷加 柱 图 个模型之间的关系 删咀 优 舔 修正莫尔一库仑模型的应用 为了将修正的莫尔一库仑模型植入 中 位移 咖 图 桩的载荷 位移曲线 即 图 弹性模量在土体对称面上的云纹图 琵 赫 结论 本文借助于邓肯一张非线性弹性模型中对切线模量的处理方法 对莫尔一库仑模 型中的弹性模量进行了修正 为了将该修正模型写进 程序 用 语言 编制了前处理程序 作为算例 用它对桩头固定刚性桩与土的相互作用问题进行了 数值分析 表明该修正的莫尔一库仑模型是一种更能反映地质材料特性的弹塑性 本构模型