循環荷載下飽和軟黏土累積變形遺傳分數階導數開爾文模型

張秋瑾　姚兆明　姜自華　王春萌

摘要：研究循環荷載作用下飽和軟黏土的累積變形對計算交通荷載引起的地基沉降具有重要意義。對飽和軟黏土分別進行圍壓為100kPa、150kPa、200kPa的等向固結動應力比為0.1、0.2和偏壓固結動應力比為0.06、0.1、0.2的循環加載試驗，得到軸向循環塑性應變與時間的關系，分析得到圍壓、動應力比及固結形式對軸向循環塑性應變的影響規律；將Abel黏壺引入開爾文模型，得到分數階開爾文模型；利用遺傳算法優化軸向循環塑性累積應變的開爾文模型和分數階開爾文模型的參數，通過分析兩組模型的計算值與試驗值的對比曲線，得到分數階開爾文模型更適合模擬計算循環荷再下飽和軟黏土的累積變形。

關鍵詞：飽和軟黏土；開爾文模型；分數階開爾文模型；遺傳算法

中圖分類號：TU473

文獻標志碼：A

文章編號：1672-1098（2016）04-0052-08

在路基沉降計算中，長期交通荷載引起的軟土地基累積沉降占主要部分，因此研究循環荷載作用下飽和軟黏土的累積變形具有非常重要的意義。

國內外學者通過大量的室內試驗和現場試驗，經擬合分析得到描述不同循環累積應變和循環次數之間關系的經驗模型。文獻[1]在考慮累積塑性應變速率和循環加載次數關系、循環加載動應力大小及應力歷史等的影響因素條件下提出了指數模型。文獻[2]提出了主要考慮應變與循環次數的指數關系的指數模型，而在此后提出的指數模型多是在此基礎上提出的。如文獻[3-4]提出的考慮初始靜偏應力、靜破壞偏應力和動偏應力影響的模型，文獻[5-7]等提出的相對偏應力模型。……