常用岩土本构模型及其研究现状上课讲义.docx

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常用岩土本构模型及其研究现状

学生：彭敏

班级：水工一班 学号：2014141482159 授课教师： 肖明砾 成绩

摘要：在土木及水利工程中岩体分析成功性很大程度取决于采用的本构模型的正确性，常用的岩土本构模型：传统的弹性模型和弹塑性模型,新型的广义塑性力学理论、微观结构性模型、分级模型等。

关键词：本构模型弹性弹塑性损伤力学微观

1.传统岩土本构模型

现代岩石力学研究岩石全程应力应变曲线（如图1）可分为压密阶段、弹性工作阶段、塑性变形阶段和破坏阶段，采用经典连续介质力学理论计算的岩石力学模型有：

1.1弹性模型

对于弹性材料,应力和应变存在一一对应的关系,当施加的外力全部卸除时,材料将恢复原来的形状和体积。弹性模型分为线弹性模型和非线性弹性模型两类。这类模型用于荷载单调加载时可以得到较为精确的结果，但用于解决复杂加载问题时,精确性往往不能满足工程需要。

1.2弹塑性模型

弹塑性模型的特点是在应力作用下,除了弹性应变外,还存在不可恢复的塑性应变。应变增量分为弹性和塑性两部分,弹性应变增量用广义虎克定律计算,塑性应变增量根据塑性增量理论计算。

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图1：应力应变曲线

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图2弹塑性模型

2.新型岩土本构模型

2.1 广义塑性力学理论

广义塑性力学认为,传统塑性理论的3个假设都不符合岩土材料的变形机制，广义塑性力学从寻找和消除这些假设入手,提出了一些新的观点。

2.2 微观结构性模型

将土体的变形过程看作由原状土经损伤向扰动土逐渐转化的过程,可以采用损伤力学理论建立弹塑性损伤模型。通过微观结构的研究,使得众多结构研究成果与其力学性状发生定量意义上的联系,对解释宏观力学现象具有重要意义。

2.3分级模型

该方法以服从关联流动法则的简单各向异性强化模型开始,模型级数逐渐递增,较高等级的模型则是通过引入非关联流动法则、各向异性强化法则和应变强化或软化法则得到的。

3.结论

（1）传统岩土本构模型虽然简单，但是存在一些缺点。没有认真地考虑岩体的微观结构及其在荷载作用下的相互作用，所反映的多属于应力达到峰值前的硬化情况没有属于反映应力峰值后的应变软化阶段。

（2）新型岩土本构模型从微观角度考虑岩体，建立岩石损伤模型，但是仍处于理论研究阶段，工程应用较少。

4.参考文献

[1]王伟.岩土本构模型的研究现状及进展[J].黑龙江水利科技,2008,04:63-64.

[2]李忠友,刘元雪,高干,杜炜.岩土损伤本构模型研究进展[J].重庆建筑,2008,08:34-36.