土結構性本構模型研究綜述

劉帥帥，柳艷華，李丹梅

(長安大學 公路學院，陜西 西安 710054)

土體的結構性，是指土顆粒和孔隙的性狀和排列形式(或稱組構)及顆粒之間的相互作用。絕大部分天然土體都具有結構性，較強的結構特性對土體的強度與變形影響顯著，可以說土的結構性是決定各類土力學特性的一個最為根本的內在因素[1]。要想合理反應土體的應力應變關系，就必須對其結構性有正確的認識。而實際上目前大部分本構模型是針對飽和重塑土或者砂土建立起來的，天然土體本身具有的結構特性，導致用于工程計算時，產生較大的偏差。也正如我國學者沈珠江所提出的建立土體結構性的數學模型，是21世紀土力學的核心問題[2]。

研究土結構性問題的根本目的在于揭示結構性及其變化的力學效果[3]。謝定義[1]指出，當前關于土體結構性研究主要有三大基本途徑：①基于微結構形態學的研究方法。它是借助光電量測技術，著重分析微觀下土體顆粒或顆粒小團體在荷載作用下的變化規律，定量描述土體變形、破壞、蠕變等的作用原理，然后進行微結構力學效應分析,建立土體變形、強度等宏觀變量與微觀結構的關系。②基于固體力學的研究方法。它是從數學力學的觀點出發，借助連續體損傷力學(CDM)、擾動狀態理論等，建立一種能夠有效反應土體在荷載作用下應力應變關系的力學模型。③基于土力學的研究方法。隨著飽和重塑土的力學理論越來越成熟,對原狀土與飽和重塑土進行試驗研究，通過對比分析，從而引進表征土體結構性的參數來建立相應的結構性模型。……