循环荷载作用下饱和粘土孔压变化的增量弹塑性分析

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循环荷载作用下饱和粘土的动力反应十分复杂,在不排水循环加载中,孔隙水压力的增长是影响饱和粘土动力响应的主要因素,是使用有效应力动力分析法分析问题的关键。因此,根据K0固结不排水循环三轴压缩试验结果,分析了循环应力作用下重塑饱和粘土中孔隙水压力增量随弹性体积应变的变化,发现通过引入孔压模量参数,可以建立描述循环荷载作用下K0固结饱和粘土中孔压增量随静应力、循环应力及初始有效平均应力的变化关系。将所建立的关系式与增量弹塑性本构关系结合,编制了有限元分析接口程序,探讨了利用常规有限元方法,对循环荷载作用下饱和粘土响应进行有效应力分析的可行性。该分析的特点在于,采用单相介质实体单元,依据增量弹塑性计算得到的增量应变并结合增量孔压关系,确定当前的孔隙水压力与相应的有效应力状态,从而能更好描述循环荷载作用下饱和粘土中孔隙水压力的变化与应力应变响应。进一步,对不同应力水平的K0固结不排水循环三轴压缩试验和K0固结不排水循环扭剪试验结果进行了增量弹塑性有限元预测,结果表明,有限元预测的饱和粘土中孔压和应力应变响应与试验结果基本吻合。为了说明上述有效应力增量弹塑性分析对不同应力状态饱和粘土循环应力应变响应预测的有效性,又开展了K0固结重塑饱和粘土不排水静单剪试验及循环三轴拉伸试验,并对试验结果进行了有限元预测。结果表明,有限元预测的单剪试验中饱和粘土静应力应变响应与试验结果相比有较大差异;预测的没有发生应力反向、且累积应变沿土样压缩方向发展时的循环三轴孔压及应力应变响应与试验结果较为吻合;预测的有应力反向的孔压和应力应变响应以及循环累积应变沿拉伸方向变化的孔压及应力应变响应与试验结果相比有较大差异。因此,尚需对这一增量弹塑性有限元分析做进一步研究与完善。
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