低应力水平下颗粒土的边界面本构模型

作     者：李书兆 孙国栋 张安 王栋 LI Shu-zhao;SUN Guo-dong;ZHANG An;WANG Dong

作者机构：中海石油(中国)有限公司北京研究中心北京100028 中国海洋大学海底建设与保护山东省工程研究中心山东青岛266100 

基　　金：国家自然科学基金项目(42302304,42025702) 山东省自然科学基金项目(ZR2022QD017) 中国海洋石油集团有限公司“十四五”重大科技项目(KJZX-2022-12-XNY-0100) 

出 版 物：《地球科学与环境学报》 (Journal of Earth Sciences and Environment)

年 卷 期：2025年第47卷第1期

页      码：47-55页

摘      要：低应力条件下土体的力学行为因颗粒嵌锁效应显著增强,表现出更高的摩擦角和剪胀性,工程设计中忽视这些特性可能导致不准确分析甚至引发地质灾害。在SANISAND-04边界面模型基础上进行扩展,通过引入颗粒间嵌锁强度参数,对模型的屈服面、临界状态面、边界面和剪胀面进行了改进,提出了SANISAND-L模型,并采用两种不同嵌锁强度的颗粒土三轴剪切试验结果对该模型进行了验证。结果表明:改进后的SANISAND-L模型只增加了一个模型参数,不仅能准确反映低应力水平下颗粒土的峰值和临界状态内摩擦角的提升,同时也能在较高应力水平下保持适用性;该模型参数能通过低应力条件下的临界状态强度数据直接拟合获得;对模型进行验证发现其显示出较好的预测能力;在2 kPa有效围压下,该模型对Toyoura砂土峰值内摩擦角的预测相对误差低于2%,显著优于未考虑嵌锁效应的SANISAND-04模型(后者相对误差超过25%)。该模型结构简洁、参数标定方便,可在SANISAND-04模型的代码基础上直接修改实现,有助于更加精准地进行浅基础承载力、海底管道铺设等浅部土层工程问题的有限元模拟。

主 题 词：本构模型 颗粒土 理论建模 低应力水平 边界面 嵌锁强度 临界状态 

学科分类：08[工学] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

D　O　I：10.19814/j.jese.2024.08018

馆 藏 号：203156931...