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题名黏土岩的三维非正交弹塑性本构模型
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作者
路德春
陈力伟
周鑫
邢辉辉
姜美玲
杜修力
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机构
北京工业大学岩土与地下工程研究所
香港科技大学土木与环境工程系
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出处
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025年第5期1005-1013,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFC3009300)
国家自然科学基金项目(52025084,52408374)资助。
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文摘
黏土岩作为典型的黏聚-摩擦型地质材料,受力时矿物颗粒错动与黏土基质变形引发黏聚力和内摩擦角动态演化,导致材料呈现复杂的硬化规律与剪胀特性。基于黏聚-摩擦联合硬化规律与非正交塑性流动法则,构建了黏土岩的三维非正交弹塑性本构模型。首先利用莫尔-库仑强度准则与黏土岩的多轴试验数据,反演得到黏聚力和内摩擦角在硬化/软化过程中的演化规律,并通过引入两个独立的硬化/软化函数实现定量描述。其次,提出应力相关的塑性内变量,有效刻画了黏土岩在低围压下的脆性行为与高围压下的延性行为。利用分数阶导数直接获得屈服函数的非正交方向作为塑性流动方向,规避了非关联流动法则中构造塑性势函数的复杂过程。最后,通过多组常规三轴排水试验评估模型合理性。结果表明,该模型能合理描述黏土岩的典型非线性力学行为,包括应变硬化/软化特性、剪缩/剪胀现象以及不同围压条件下的脆-延性转变,为黏土岩工程力学特性的理论分析与数值模拟提供了可靠的本构模型支持。
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关键词
黏土岩
本构模型
非正交流动法则
塑性
黏聚-摩擦联合硬化
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Keywords
claystone
constitutive model
non-orthogonal flow rule
plasticity
cohesion-friction combined hardening
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分类号
TU45
[建筑科学—岩土工程]
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