浅谈土的本构模型发展简介
【摘要】随着计算机广泛地用于土力学计算，土的本构模型也被大量的研究。本文主要介绍现有的土的本构模型。
【关键词】土力学；本构模型
土体是一种地质历史产物，具有非常复杂的非线性特征。在外荷作用下，表现出的应力-应变关系通常具有弹性、塑性、粘性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状[1]。为了较好地描述土的真实性状，建立土的应力-应变-时间之间的关系式，有必要在试验的基础上提出某种数学模型，把特定条件下的试验结果推广到一般情况，这种数学模型称为本构模型[1，2]。广义上说，本构关系是指自然界-作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。而土的本构关系则是以土为研究对象，以建立土体的应力-应变-时间关系为核心内容，以土体工程问题的模拟和预测为目标，以非线性理论和土质学为基础的一个课题[3]。
1.线弹性模型
经典土力学将土体视为理想弹性体，在进行变形计算时采用基于广义虎克定律的线性弹性模型，假定土体的应力和应变关系成正比，通过测定土在不排水条件下的弹性模量E和泊松比μ，或者体积变形模量K和剪切模量G来描述其应力一应变关系。土的线弹性模型简单，适用于不排水、安全系数较大、土体不发生屈服的情况，工程中可用：（a）计算地基中的垂直应力分布；（b）计算地基在不排水加荷情况下的位移和沉降；（c）基坑开挖问题计算，用于估计基坑在不排水条件下的侧向压力与侧向位移；（d）计算软粘上地基在加荷不排水条件下的沉降和孔隙水压力[5]。
2.非线性模型
线弹性模型只适用于安全系数较大、土体不发生屈服的情况。 实际上土体要发生屈服，应力-应变关系是非线性的。土体发生屈服后除了弹性变形之外还有不可恢复的塑性变形。 因此，实际土体在加荷与卸载时变形的特性是不同的。土的变形不仅随着荷载的大小而异，而且还与加荷的应力路径有关。土的这种非弹性的应力-应变关系用弹塑性模型模拟较好，但是弹塑性模型用于实际工程较为复杂，非线弹性模型是为了避免用弹塑性模型的一种方法。非线性模型理论可以分为三类：弹性模型、超弹性模型（又称Green超弹性模型）和次弹性模型。其中最具有代表性的是变弹性模量的邓肯-张（Duncan-Chang）模型（1970年提出）。它直接把虎克定律写成增量型，认为弹性系数或弹性模量是变量，并且假定它们只是应力状态的函数，与应力路径无关，其弹性常数 （切线弹性模量和切线泊松比） 可以根据常规三轴试验确定[6]。但是，该模型不能反映土体的剪胀性及中主应力对模量的影响，针对该缺陷，沈珠江提出了考虑球张量与偏张量相互影响及土体剪胀性的非线性弹性模型。
久久建筑网m.kkreddy.com提供大量：建筑图纸、施工方案、工程书籍、建筑论文、合同表格、标准规范、CAD图纸等内容。