超固結(jié)非飽和土的彈塑性雙面模型

李瀟旋，李 濤，李 艦

（北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京 100044）

1 研究背景

非飽和土在自然界中分布廣泛，具有復(fù)雜的物理和力學(xué)特性。在地球表層的實(shí)際工程中，如高速公路和鐵路路基工程、隧道工程及邊坡海岸工程等，由于超載預(yù)壓地基處理工藝以及卸荷、再加荷等循環(huán)加載作用，非飽和土大部分處于超固結(jié)狀態(tài)。超固結(jié)非飽和土表現(xiàn)出應(yīng)變軟化和剪脹、高峰值應(yīng)力比以及應(yīng)力路徑相關(guān)性，常規(guī)臨界狀態(tài)模型無法合理地描述這些特性。因此，研究超固結(jié)非飽和土的力學(xué)特性和本構(gòu)關(guān)系具有重要的理論價(jià)值和工程意義。

國內(nèi)外學(xué)者對正常固結(jié)和弱超固結(jié)非飽和土進(jìn)行了大量的理論和試驗(yàn)研究，在本構(gòu)模型方面取得了許多有益的成果。Alonso等[1]基于不同吸力下非飽和土體積和應(yīng)力的變化關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果，在臨界狀態(tài)土力學(xué)框架內(nèi)最早提出非飽和土的彈塑性模型，被稱為BBM（Barcelona Basic Model）模型。Wheeler[2]修正了BBM模型中的LC屈服面，提出了改進(jìn)的BBM模型用于描述非飽和高嶺土的基本力學(xué)性質(zhì)。Sun等[3-4]基于SMP破壞準(zhǔn)則，采用變換應(yīng)力法推導(dǎo)了非飽和土的三維彈塑性本構(gòu)關(guān)系，并用壓實(shí)高嶺土的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。后來，Wheeler等[5]考慮飽和度影響，采用Bishop應(yīng)力和修正的基質(zhì)吸力建立了較完整的水力-力學(xué)耦合模型。繆林昌[6]引用骨架應(yīng)力的概念推導(dǎo)了LC屈服面的函數(shù)和硬化規(guī)律，建立了體應(yīng)變引起飽和度變化的關(guān)系式。Sheng等[7-8]指出在非飽和土土-水特性中飽和度不僅與吸力有關(guān)，而且還與體應(yīng)變有關(guān)，并據(jù)此建立了水力-力學(xué)完全耦合的彈塑性本構(gòu)模型。……