土的非线性各向异性应力-应变-强度特性( Nonlinear Anisotropic Stress-Strain-Strength Behavior of Soils )

JH Prevost consolidation constitutive equations diffusion finite elements geotechnical engineering plasticity porous media

土壤是由不同大小和形状的颗粒组成的，它们形成了骨架，空隙中充满了各种流体。在土力学文献中，土骨架所承受的应力通常称为“有效应力”，而流体中所承受的应力则称为“孔隙-流体压力”。在孔隙流体可能发生某种流动的情况下，骨架应变与孔隙流体流动之间存在相互作用。因此，要解决这些问题，就需要考虑孔隙流体通过空隙的流动（瞬态或稳态）的影响来分析土的行为，从而需要一个适用于土的多相连续体公式。Biot(1955)首先为弹性多孔骨架提出了这样一个理论。然而，实验研究表明，土骨架的应力-应变特性具有强烈的非线性、各向异性、弹塑性和路径依赖性。因此，为了分析土体的瞬态响应，有必要将Biot理论扩展到非线性滞弹性范围。本文通过将土视为由滞弹性多孔骨架和粘性流体组成的多相介质，提出了Biot公式的这种扩展。并利用Green和Naghdi(1965)和Eringen和Ingram(1965)发展的现代混合物理论。为了将土骨架承载的有效应力的变化与变形张量的固相率联系起来，采用了描述非线性、各向异性、弹塑性的通用解析模型。在复杂的三维加载路径下，特别是在循环加载路径下，土骨架的应力-应变-强度特性。该理论属于经典塑性理论的形式主义的一般框架。它结合了各向同性和运动塑性的性质，并允许通过使用嵌套屈服面集合来调整塑性硬化率以适应任何实验硬化规律。结果表明，描述任意给定土体性状所需的模型参数完全可以从常规土体试验结果中导出。通过将该模型用于描述有粘性土和无粘性土在排水和不排水、单调和循环荷载条件下的特性，证明了该模型的通用性和精确性。说明了所提出的公式在求解土力学中感兴趣的边值问题时的应用。

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