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加载波形对粉质粘土塑性变形影响的数值分析

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加载波形对粉质粘土塑性变形影响的数值分析岩土工程界第11卷第11期检测与分析收稿日期6加载波形对粉质粘土塑性变形影响的数值分析钟勇强1(1.淮阴工学院交通工程系)摘要利用建立的三维有限元模型,在动三轴试验验证的基础上,用数值分析的方法研究了不同加载波形对粉质粘土塑性变形的影响。关键词粉质粘土动三轴加载波形塑性变形数值分析土在循环荷载作用下塑性变形的主要影响因素可归纳为两类[1],一类是土的物理参数,即内因因素;另一类是外因因素,即动应力幅值、围压、频率、加载波形等。本文主要采用数值分析的方法对不同加载波形作用下粉质粘土的塑性变形规律进行研究。1动三轴试验试验采用的土样是长春市卫星路取土场的中液限粉质粘土,基本物理力学参数见表1。表1试验粉质粘土物理力学指标密度Q/g#cm-3最佳含水量X/%液限XL/%塑限XP/%塑性指数Ip粘聚力c/kPa内摩擦角U/b1.96213422.411.64734本文试验土样直径为70mm,高度为140mm圆柱体击实成型试件(图1)。试样等压固结后,在不排水条件下先施加大小为0.5qd静荷载然后施加正弦波荷载,振幅0.5qd,频率为1Hz。试验仪器为日本DTC-306型多功能电液伺服动态三轴仪,采用应力控制方式。一台WX2400X)Y绘图仪用于记录试验数据,选用应变5%为破坏标准[2]图动三轴试验现场及土样2有限元模型的建立根据动三轴试验土样击实成型试件建立直径为70mm,高度为140mm的圆柱体三维有限元模型如图2所示。定义土的材料属性中密度为1.96g#cm-3,杨氏模量为18MPa,泊松比为0.35,渗透系数110e-7mm/s,孔隙率为0.3,内摩擦角34b,膨胀角0b,固结不排水。因为内摩擦角大于22b,Drucker-Prager模型不能很好逼近Mohr-Coulomb模型,故采用土的Mohr-Coulomb模型模拟[3]。所施加轴向荷载为正弦波形且考虑土样自重,频率为1Hz,即q(t)=0.5qd+0.5qdsin2Pt,其中q(t)为任意t时刻的轴向动荷载值。侧面受围压R3的作用,底面边界条件指定为ENCASTRE(U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0)完全地约束底面[4],在单元类型中选择四面体单元C3D8RP,共划分975个结点,742个单元。图2三维有限元模型将数值模拟和试验的塑性变形进行对比分析如图3所

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