1、經(jīng)典彈塑性本構(gòu)理論中硬化規(guī)律決定了后繼屈服面的變化，因此要求硬化參數(shù)應(yīng)與應(yīng)力狀態(tài)唯一對應(yīng)。而事實(shí)上由于砂土的應(yīng)力路徑效應(yīng)，目前大多數(shù)本構(gòu)模型的硬化函數(shù)都不能滿足這一要求。同時，作為天然沉積而成的材料，除應(yīng)力路徑效應(yīng)外，砂土的變形強(qiáng)度特性還受諸多因素的影響，例如：初始孔隙比與應(yīng)力水平效應(yīng)、彈性變形以及強(qiáng)度中的各向異性、峰值后軟化引起的應(yīng)變局部化效應(yīng)、剪脹效應(yīng)以及體積硬化效應(yīng)。如何將這些因素合理地考慮到砂土本構(gòu)模型的建模中，對土力學(xué)的研究者

2、來說是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的課題。本文在大量多應(yīng)力路徑平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，較為全面地考慮了以上諸因素的影響，以修正塑性功為硬化參數(shù)，提出了能夠與應(yīng)力狀態(tài)唯一對應(yīng)的剪切硬化以及剪切一體積雙硬化函數(shù)，進(jìn)而建立了砂土材料的彈塑性硬化-軟化本構(gòu)模型。結(jié)合以上提出的本構(gòu)模型，對砂土平面應(yīng)變條件下的要素試驗(yàn)以及地基承載力模型試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明提出的本構(gòu)模型能夠較為精確地反映砂土材料的變形強(qiáng)度特性。
　　 論文主要包括以下幾方面研究內(nèi)容

3、：
　　 (1)基于廣義雙曲應(yīng)變剪切單硬化函數(shù)，在彈塑性本構(gòu)框架內(nèi)建立了一個考慮多種因素的砂土非相關(guān)聯(lián)應(yīng)變單硬化-軟化本構(gòu)模型，并通過與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 (2)基于一系列豐浦砂多應(yīng)力路徑排水平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)，對砂土變形強(qiáng)度中的應(yīng)力路徑效應(yīng)展開了研究，提出了與應(yīng)力路徑無關(guān)的修正塑性功剪切硬化函數(shù)的形式。在此基礎(chǔ)上建立豐浦砂修正塑性功剪切單硬化彈塑性本構(gòu)模型。
　　 (3)利用平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)數(shù)

4、據(jù)以及排水條件下的三軸等向加卸載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮平面應(yīng)變方向主應(yīng)力的影響，提出了平面應(yīng)變條件下體積硬化函數(shù)的形式，并得出了考慮體積硬化影響的修正塑性功剪切硬化函數(shù)的形式，建立了能夠考慮應(yīng)力路徑效應(yīng)的豐浦砂修正塑性功剪切-體積雙硬化函數(shù)。
　　 (4)基于修正塑性功雙硬化函數(shù)，建立了考慮應(yīng)力路徑效應(yīng)的豐浦砂雙硬化彈塑性本構(gòu)模型。模型在彈性計(jì)算中引入了橫觀各向同性的亞彈性模型。塑性計(jì)算分為剪切硬化和體積硬化兩部分：剪切硬化遵循非相關(guān)聯(lián)

5、流動法則，剪脹關(guān)系通過平面應(yīng)變試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合獲得；體積硬化則遵循了相關(guān)聯(lián)流動法則。模型可以考慮應(yīng)力水平、孔隙比、強(qiáng)度各向異性、剪脹以及峰值后軟化引起的應(yīng)變局部化等因素對砂土變形強(qiáng)度特性的影響。
　　 (5)建立了基于修正塑性功剪切-體積雙硬化本構(gòu)模型的數(shù)值積分方法，對豐浦砂平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)進(jìn)行了模擬。通過計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較證明模型可以合理地反映砂土變形強(qiáng)度特性。利用數(shù)值積分對模型中的參數(shù)進(jìn)行了研究，分析了這些參數(shù)對模型預(yù)測結(jié)

6、果的影響。
　　 (6)通過一系列排水條件下的多應(yīng)力路徑平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)、共振柱試驗(yàn)以及三軸等向加卸載試驗(yàn)對上海粉細(xì)砂變形強(qiáng)度中的應(yīng)力路徑效應(yīng)進(jìn)行了研究。提出了上海粉細(xì)砂應(yīng)力路徑不相關(guān)的修正塑性功雙硬化函數(shù)，建立了上海粉細(xì)砂的雙硬化彈塑性本構(gòu)模型，并利用數(shù)值積分的方法對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 (7)將修正塑性功剪切硬化本構(gòu)模型應(yīng)用于基于動態(tài)松弛求解技術(shù)的有限元程序中，對砂土材料平面應(yīng)變條件下的要素試驗(yàn)以及地基承載力模型試

7、驗(yàn)進(jìn)行分析。通過與相同條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可知，建議的有限元分析能夠較為精確地反映砂土材料的變形強(qiáng)度特性，試驗(yàn)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果非常吻合。在砂土地基承載力問題的分析中，計(jì)算所得到的沉降-載荷曲線以及剪切帶的形狀和位置均與模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致。
　　 論文研究的主要創(chuàng)新性成果包括：
　　 1.基于高精度的平面應(yīng)變室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，提出了豐浦砂應(yīng)力路徑不相關(guān)的修正塑性功剪切-體積雙硬化理論及狀態(tài)函數(shù)；
　　 2.基于提