循环本构模型
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第 36 卷 增 2 岩石力学与工程学报 Vol.36 Supp.2
2017 年 10 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2017
收稿日期：2017–04–20；修回日期：2017–06–21
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51579174)
Supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No. 51579174)
作者简介：姚海慧(1979–)，女，2002 年毕业于华北水利水电大学岩土工程专业，现为博士研究生，主要从事岩土力学与工程方面的研究工作。E-mail：
yaohaihui05@163.com。通讯作者：王建华(1955–)，男，现任教授、博士生导师。E-mail：tdwjh@eyou.com
DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2017.0483
饱和黏土静力及循环稳定弹塑性分析
姚海慧
1
，
2
，王建华
1
，
2
(1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2. 天津大学 岩土工程研究所，天津 300072)
摘要：为了评价黏土地基在结构自重及海洋风、浪等荷载作用下的稳定性，在临界状态理论框架中，基于修正的
运动硬化弹塑性模型，模拟静力及循环荷载作用下饱和黏土的力学响应。通过修正已有模型的硬化规律，使其能
够更好地描述黏土静力和循环受力特性；建立类似于修正剑桥模型的边界面方程，以适应等向硬化及修正的运动
硬化规律；采用径向映射法则及移动的映射中心模拟应力–应变曲线的滞回性；构建适当的塑性模量插值函数，
描述饱和黏土在低应力水平下的循环稳定特性。通过对相关文献中及天津黏土循环三轴试验结果的模拟，验证模
型的合理性和有效性，结果表明，修正的模型具有模拟黏土静力及循环稳定等特性的能力。
关键词：土力学；静力荷载；循环荷载；运动硬化规律；循环稳定；黏土
中图分类号：TU 43 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2017)增 2–4251–08
Elastoplastic analysis for static and cyclic shakedown behaviors of saturated clay
YAO Haihui
1
，
2
，WANG Jianhua
1
，
2
(1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2. Geotechnical
Engineering Institute，Tianjin University，Tianjin 300072，China)
Abstract: In order to evaluate the stability of clay foundation under the structural weight，wind and wave loading，
an kinematic hardening elastoplastic model is modified in the framework of critical state theory，and the
mechanical behaviors of saturated clay are simulated under static and cyclic loading. In the present work，the
hardening rule of the existing model is modified to characterize the undrained response of saturated clay under not
only static but also cyclic loading. Similar to the yield surface equation of modified Cambridge model，a new
bounding surface equation is established according to the isotropic and kinematic hardening rule. The radial
mapping law and moving mapping center are adopted to simulate the hysteresis of stress-strain curves，and a
plastic modulus interpolation function is suggested for predicting the cyclic shakedown behavior of saturated clay
under low stress levels. The validity of the modified model is verified through both the undrained monotonic and
cyclic triaxial test data，and the results show that the modified model can realistically simulate the static and cyclic
shakedown behaviors of saturated clay.
Key words：soil mechanics；static loading；cyclic loading；kinematic hardening rule；cyclic shakedown；clay
1 引 言
海洋工程中，很多结构物需建在海底饱和黏土
地基上。地基不仅承受结构自重引起的静力荷载，
还受海洋风、浪等循环荷载的长期作用。评价海洋
地基黏土层在这种复杂荷载作用下的长期稳定性，
需要具有能够真实模拟静力和循环荷载作用下饱和
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weixin_41829803
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