土結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型研究綜述

劉帥帥，柳艷華，李丹梅

(長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710054)

土體的結(jié)構(gòu)性，是指土顆粒和孔隙的性狀和排列形式(或稱組構(gòu))及顆粒之間的相互作用。絕大部分天然土體都具有結(jié)構(gòu)性，較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)特性對(duì)土體的強(qiáng)度與變形影響顯著，可以說土的結(jié)構(gòu)性是決定各類土力學(xué)特性的一個(gè)最為根本的內(nèi)在因素[1]。要想合理反應(yīng)土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，就必須對(duì)其結(jié)構(gòu)性有正確的認(rèn)識(shí)。而實(shí)際上目前大部分本構(gòu)模型是針對(duì)飽和重塑土或者砂土建立起來的，天然土體本身具有的結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致用于工程計(jì)算時(shí)，產(chǎn)生較大的偏差。也正如我國(guó)學(xué)者沈珠江所提出的建立土體結(jié)構(gòu)性的數(shù)學(xué)模型，是21世紀(jì)土力學(xué)的核心問題[2]。

研究土結(jié)構(gòu)性問題的根本目的在于揭示結(jié)構(gòu)性及其變化的力學(xué)效果[3]。謝定義[1]指出，當(dāng)前關(guān)于土體結(jié)構(gòu)性研究主要有三大基本途徑：①基于微結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)的研究方法。它是借助光電量測(cè)技術(shù)，著重分析微觀下土體顆?；蝾w粒小團(tuán)體在荷載作用下的變化規(guī)律，定量描述土體變形、破壞、蠕變等的作用原理，然后進(jìn)行微結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)分析,建立土體變形、強(qiáng)度等宏觀變量與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。②基于固體力學(xué)的研究方法。它是從數(shù)學(xué)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，借助連續(xù)體損傷力學(xué)(CDM)、擾動(dòng)狀態(tài)理論等，建立一種能夠有效反應(yīng)土體在荷載作用下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的力學(xué)模型。③基于土力學(xué)的研究方法。隨著飽和重塑土的力學(xué)理論越來越成熟,對(duì)原狀土與飽和重塑土進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過對(duì)比分析，從而引進(jìn)表征土體結(jié)構(gòu)性的參數(shù)來建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)性模型?！?br>