常用岩土本构模型及其研究现状
浅谈岩土工程技术及其发展现状（精选五篇）
浅谈岩土工程技术及其发展现状（精选五篇）第一篇：浅谈岩土工程技术及其发展现状浅谈岩土工程技术及其发展前景本次讲座内容围绕岩土工程技术展开。
通过学习，让我们对岩土工程专业，岩土工程技术及其发展前景有了一个感性认识。
岩土工程，是指在工程建设中有关岩石或土的利用、整治或改造的科学技术，以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。
岩土工程专业是土木工程的分支，是以岩体、土体为对象，一工程地质学、岩土力学、基础工程学基本理论和方法的综合为指导，研究岩土体的工程利用，整治和改造的一门综合性的技术学科。
按照工程建设阶段划分，岩土工程工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程监测、岩土工程管理。
岩土工程勘测要服务于评价、论证和检验场地的稳定性、建筑的适宜性和环境的演化性，以及设计施工基本资料的可靠性与原则建议的合理性。
岩土工程设计应注意它对自然条件的依赖性，岩土工程性质的变异性，建筑经验、试验测试与建筑法规的重要性，地基、基础结构的整体性以及工程的适用性、安全性、耐久性与经济性。
岩土工程施工要根据它施工条件差，工期长、费用高、风险大、变化多、更改难的特点，十分注意吃透设计意图，组织人力、物力、财力和智力，抓质量、抓效率、抓安全、抓环境，把完成设计要求与及时发现新情况，解决新问题结合起来。
岩土工程检测要把检测勘察成果、评价建议和施工质量与监测岩土反应、结构性状和环境演变相结合，强调计划性、及时性、准确性、系统性和经济性，既立足于工程对象，又放眼于经验总结与理论发展。
岩土工程管理体制要努力使指挥服务系统与技术决策系统间建立灵活、有序、有效、协调的运行机制和激励机制，以调动一切积极因素，推动工程整体质量的全面优化。
岩土工程按工程类型为线索，又可分为岩土地基工程，岩土边坡工程，岩土洞室工程，岩土支护工程和岩土环境工程。
岩土地基工程应将地基、基础和上部结构视为一个共同作用的体系，根据变形稳定、强度稳定和渗透稳定的总要求，针对地基的土质类型（如软土、黄土、膨胀土、冻土、盐渍土、填土、海洋土等），地基的所在地区（地震区，采空区，岩溶区，泥石流区等）和地基的工程对象（市政工程、水利工程、电力工程、交通工程、核电工程等）得实际特殊性，从地基体系诸方面可能的增稳措施中选择出安全、经济、先进的最优组合方案。
土动本构模型研究现状综述
主要 有砂土液化 、 滑坡等 。例如 ， ２ ０ ０ ８年汶川 地震所触 发的滑坡 、 崩塌 在 ５万余 处 以上 ， 其 中对 城镇 、 乡村带来 直 接危 害和 间接威
大量模 型被提 出 ， 其中， 单调 加载条件下所 建立 的 Ｄ ｅ ｓ ａ ｉ 模 解决其他 岩土工程问题 的基础 ， 因此正确 建立土 的动本构 关系模 随后 ， 型是一个 相 当普遍 的本构模 型 ， 但 Ｄ ｅ ｓ ａ ｉ 模型 的参 数需要 大量 的 型对 正确分析土的工程 问题具有重大 的理论 意义和现实意义 。 使 其 在 应 用过 程 中具 有很 大 的局 限性 ， 因 通 过总结 国内外现有文献 ， 目前 国内外 学者研究 已建 立 的具 工程实践 才 能确 定 ， 此 ， 基于其他 理 论 基础 建 立 的 塑性 场 模 量理 论 应 用较 为广 泛 。 体动本构模 型已有 相 当的数量 ， 但 根据 其理论 基础 ， 可将 现 有模
第４ ０卷 第 ３ ５期 ２ ０ １ ４年 １ ２月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４０ Ｎｏ． ３ ５
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ４
・９ ５・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４） ３ ５ — ０ ０ ９ ５ — ０ ２
以弹塑性理论 为基 础 建立 的土 的动 本 构模 型有 ： 双线 性 模
双 曲线模 型 、 １ ｗ ａ ｎ模 型 、 多屈 服 面模 型 、 单 屈服 面模 型 、 剑 桥 的动本 构模型几乎 是不 现实 的 ， 只能结 合工 程实 际 ， 具 体 问题具 型 、 ９ ６ ０年临界状 态模型被 提 出以来 ， 土体 弹塑 性变 形 体分析 。虽然现在计算 机如 此发 达 ， 但是 ， 不 合理 的动 本构 模 型 模型 等。 自 １ 标 志着 土 本构 理 论 的 发展 进 入新 的 阶段 。 仍然是 限制土动力学应力分析 的主要 因素 。此 外 ， 动本构 关系是 特性被 理论性 证 明，
土结构性本构模型研究现状综述
J ournal o f E ngineering G eology 工程地质学报 1004-9665/2006/14(05) 0620 07土结构性本构模型研究现状综述*王国欣 肖树芳( 中国建筑第八工程局技术中心上海200135)(吉林大学建设工程学院长春130026)摘 要 土本构模型的建立是一个重要而又复杂的问题,到目前为止,国内外学者们已提出数以百计的土本构模型,诸多文献也对这些模型进行了评述和归纳。
然而这些土本构模型多是在扰动土或砂土的基础上发展和建立起来的,它们难以描述由于土结构性引起的各种非线性行为,其计算结果与实际情况相差甚远。
天然土体一般都具有一定的结构性,所以有必要建立考虑土结构性影响的土本构模型。
针对这个现实,目前有些学者已基于各种理论和方法,提出了一些可以考虑土结构性影响的土本构模型,并得了较好的应用。
但在目前的文献中还很少有对土的结构性本构模型研究进行归纳,基于此,本文简要介绍了一下目前土的结构性本构模型研究现状,并提出了这些本构模型在应用中所存在的问题。
关键词 土 本构模型 结构性中图分类号:P642.1 文献标识码:AREV IE W ON CURRENT SITUAT I ON OF S O I L STRUCTURAL CON S T ITU TIVE MODEL SWANG Guox in XI AO Shu fang( D epart men t of G eotechnical E ngineer i ng,T ongj i Un i ver sit y,Shangha i200092)(onstruction Engineer i ng Colle g e,J ili n University,Changchun130026)Abst ract It is an i m portant and co m p lex task to constr uct so il constit u ti v e m ode.l Up to no w,t h ere are hundreds of so il constituti v e mode ls wh ich have been pr ov i d ed by scho lars in China and abroad.These m ode ls have been re vie w ed and docum ented i n m any literatures.H o w ever,because they w ere constr ucted and developed m ainly on the basis of dist u rbed soils or sandy soils,these m ode ls are not ab le to descri b e the var i o us nonli n ear behav ior induced by structural property o f so i.l Subsequen tl y,t h e calcu lated resu lts can g reatl y d ifferentw ith the resu lts o f tests per f o r m ed i n situ.Genera ll y,natura l so ils have struct u ra l property.So it is necessary to construct so il constit u ti v e m ode ls wh ich can take account o f the so il structura l property.So m e scholars have proposed soil constitutive m odels t h at can take account o f struct u ra l property on the basis of a llk i n ds of theories and m ethods,and have ach ieved sat isfactory resu lts.But up to now,there are fe w literatures to g ive a state o f the art revie w on so il struct u ral constit u ti v e m odels.Therefore,the paper presents a rev ie w on thethe current situation of so il str uctural constitutive m ode ls, po i n ts out so m e issues i n use o f the so il structura l constit u ti v e m odelsK ey w ords Soi,l Constitutive m ode,l Structura l pr operty,So ilm echanics,Geotechn ica l engineeri n g*收稿日期:2005-12-12;收到修改稿日期:2006-05-17.基金项目:国家自然科学基金资助项目(40172092),国家博士后科学基金资助项目(2003034276).第一作者简介:王国欣(1976-),男,博士,主要从事地质工程.Ema i:l cyx w gx@126.co m1引 言近年来,土的结构性研究引起了人们的广泛关注。
岩土材料的力学性能与本构模型研究
岩土材料的力学性能与本构模型研究岩土工程学是土壤和岩石力学的应用科学，涉及到土壤和岩石的性质、行为及其与工程结构相互作用的问题。
在岩土工程中，研究岩土材料的力学性能及其本构模型是非常重要的，因为它们直接关系到土壤或岩石工程结构的安全和稳定性。
1. 引言岩土材料包括土壤和岩石两个方面。
土壤是由固体颗粒、水、气体和有机物组成的多相体系，其力学性能会受到颗粒间接触、粒间接触剪切和内部颗粒摩擦力等因素的影响。
岩石具有高强度和高刚度，但其内部存在各种裂隙和节理面，导致其力学性能复杂多变。
2. 岩土材料的力学性能岩土材料的力学性能是指其在外力作用下的变形、破坏等行为。
岩土材料的力学性能主要包括强度、刚度、变形性能等指标。
2.1 强度性能强度是指材料抵抗破坏的能力。
在岩土工程中，土壤的强度性能包括抗剪强度、抗压强度、抗拉强度等。
岩石的强度性能主要包括抗压强度、抗剪强度等。
2.2 刚度性能刚度是材料对外界力学作用的响应能力。
刚度性能主要通过岩土材料的弹性模量来表征，弹模越大，说明材料的刚度越大。
2.3 变形性能变形性能是指岩土材料在外力作用下发生变形的能力。
变形性能包括压缩、剪切、拉伸等不同形式的变形。
3. 岩土材料的本构模型本构模型是用来描述岩土材料力学性能的数学表达式。
常用的本构模型有弹性模型、塑性模型和粘弹塑性模型等。
3.1 弹性模型弹性模型假设岩土材料在小变形下具有线弹性行为，即应力与应变之间存在线性关系。
常用的弹性模型有胡克定律、线性弹性模型等。
3.2 塑性模型塑性模型适用于大变形条件下的岩土材料。
它假设材料的应力-应变曲线具有硬化和软化的特点，能够描述岩土材料的塑性应变。
3.3 粘弹塑性模型粘弹塑性模型综合考虑了岩土材料的粘弹性和塑性行为。
该模型可以有效地描述岩土材料在长期荷载作用下的变形和破坏过程。
4. 结论岩土材料的力学性能与本构模型的研究对于岩土工程的设计和施工具有重要意义。
准确了解岩土材料的力学性能以及选择适合的本构模型，可以提高岩土工程的安全可靠性，对工程结构的设计和施工提供指导。
岩土工程前沿领域与现状
〔2〕影响边坡失稳的因素。影响边坡失稳的因素主要 有：地形切割、岩性、构造、水和边坡开挖的综合作用。 经验说明，谷坡强风化带、强卸荷带、甚至弱风化带的 上部经常是边坡失稳的底界，这些部位的岩体结构完整 性差，结构面大局部松弛、泥化或充填次生夹泥，在爆 破开挖、施工用水或者降雨情况，极易失稳，地下水产 生的渗透力对于边坡影响极大。因此，施工期降低地下 水位，控制爆破的药量，注意边坡自上而下的边开挖、 边支护加固，边监测变形，是防止失稳的有效措施。
第三节 岩质边坡工程
1、第一个问题：水利工程中的岩质边坡
2、第二个问题：岩质边坡稳定性研究
〔1〕边坡稳定性分类。在中国水利水电科学院的组织下， 有关设计院配合，对于全国117个水利水电工程中的典型滑 坡和变形边坡进行了调查，总结了边坡失稳在各类岩体结构 中所占的比例：其中块体结构占14.08%，层状同向结构占 19.72%，层状反向结构占15.49%，层状斜向结构占14.08%， 碎裂和散体结构占36.63％。在七种失稳类型中崩塌占7.04 ％，滑动占73.24％，倾倒占5.63％，溃屈占2.82％，拉裂 占4.23％，复合占7.04％。调查说明，引起变形和失稳的因 素十分复杂。巨型和大中型滑坡主要以各种水的作用为主； 中小型楔体滑动、拉裂及大型崩塌那么以人类工程活动为主。
从岩石力学的角度看，水利水电的岩石工程设计的 任务可以概括如下：根据工程地质勘探和岩石力学试验 研究提供的关于天然岩体的地质条件和物理力学性质， 考虑水文、气象等其他方面的条件，按照本枢纽对各水 工建筑物功能的要求，确定岩石根底、地下洞室和岩石 边坡的位置、尺寸、加固处理措施、施工开挖方法和程 序等。与此相应地，岩石力学试验研究的任务为：根据 水工布置的需要，通过现场和室内试验研究，提供关于 天然岩体的物理力学性质的认识和资料〔包括物理力学 性质参数、应力—应变关系曲线，本构关系、变形和强 度属性等〕，并按照工程设计选出的岩石工程方案，通 过计算分析、模型试验或原型监测，说明有关工程岩体 的力学性状〔应力、应变分布、塑性区或破裂损伤区〕， 对其稳定性或失稳破坏形态做出评价。从岩石力学的角 度提出优化设计方案、岩体加固处理的建议。
土的本构模型研究现状及发展趋势_雷华阳
土的本构模型研究现状及发展趋势雷华阳(长春科技大学环境与建设工程学院,吉林长春 130026)摘要:从两方面总结了前人关于土体本构关系的研究成果以及目前的发展状况:一方面,从宏观现象学角度介绍了剑桥模型、弹性-硬化塑性模型以及为描述循环荷载条件下土的本构特性所建立的多重屈服面模型和边界面模型;另一方面,阐述了土的微观结构和土微结构力学模型的研究状况。
认为今后的土本构模型研究趋势必将与土的结构性研究紧密相联,成为21世纪土力学的核心。
关键词:土本构模型;宏观力学;微观结构中图分类号:P642.1 文献标识码:A 文章编号:1004-5589(2000)03-0271-06收稿日期:2000-01-04作者简介:雷华阳,女,1974年生,博士生,主要从事地质工程方面研究11 土本构模型的研究内容土体是一种地质历史产物,具有非常复杂的非线性特征。
在外荷作用下,表现出的应力-应变关系通常具有弹性、塑性、粘性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状[1]。
为了较好地描述土的真实性状,建立土的应力-应变-时间之间的关系式,有必要在试验的基础上提出某种数学模型,把特定条件下的试验结果推广到一般情况,这种数学模型称为本构模型[1,2]。
广义上说,本构关系是指自然界一作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。
而土的本构关系则是以土为研究对象,以建立土体的应力-应变-时间关系为核心内容,以土体工程问题的模拟和预测为目标,以非线性理论和土质学为基础的一个课题。
纵观土力学70余年的发展历史,人们常将岩土本构关系分为宏观本构关系和微观结构本构关系两个方面。
前者是建立在宏观现象学基础上的本构关系,而后者则是从土的微观结构角度来建立土的本构关系。
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 研究现状早在1773年Coulomb 就提出Coulomb 屈服准则,用以模拟土的应力-应变性质。
0000世界上最常用岩土本构模型及土本构模型剖析
式中 Ce为回弹指数;σc为前期固结
压力。这是一种单因素与双因素之
间的关系,仍可由试验直接建立。前 砂土
地下水位
总应力 中和应力 有效应力
不 粘 透 土 水
砂土 低 粘 透 土 水
砂 （ 不 土 饱 和 ）
总应力 中和应力 有效应力
砂土 粘 （ 半 土 透 水 ）
毛细张力力 总应力
中和应力 有效应力
或点绘于半对数坐标中,也用直线来 拟合，得：
用竖向应变表示为：
上几式中 av,Cc,e0和σ0分别为压缩系数、 压缩指数、初始孔隙比和初始应力。
式(3)是一维受力状态下的最简单的 本构模型。是一种单因素物理量与 单因素物理量之间的关系,可由试验 直接确定。如果考虑到土体存在塑 性变形,应变除了与当前应力有关而 外,还与受荷历史有关,则应力应变关 系为：
参数上的易确定性和计算机实现 的可能性。自Roscoe等创建剑桥 模型至今,各国学者已发展数百 个土的本构模型。
这些模型包括不考虑时间因素 的线弹性模型、非线弹性模型、 弹塑性模型和近来发展起来的 内时模型、损伤模型及结构性 模型等,常用的模型只有极少数 几个。
土的本构模型研究在理论上属于连 续介质力学本构理论的范畴,对材料 属性的假定上将微观上并不连续的 土视为宏观上的连续介质,以弹性力 学、塑性力学和新兴的力学分支为 理论基础,通过理论结合实验的方法 进行研究。
期固结压力之所以影响应变,是因为
该压力作用下已发生了不可恢复的
塑性
应变。
它实际上是历史上已发生的塑性应
变的一种度量。在弹塑性模型理论 中,把度量已发生的塑性应变大小的 参数称为硬化参数,前期固结压力也 就是硬化参数的一种形式。可以说, 应变是应力与硬化参数两种物理量 的函数。
岩土工程中的土体本构模型
岩土工程中的土体本构模型岩土工程是土木工程的重要分支，涉及到土壤和岩石的力学性质和工程应用。
土体本构模型是岩土工程中的一个重要内容，它描述了土体在力学应力下的变形和破坏特性。
本文将探讨岩土工程中的土体本构模型的基本概念、应用和发展趋势。
1. 土体本构模型的基本概念土体本构模型是描述土体力学性质的数学方程，它可以预测土体在受载时的应力应变关系。
本构模型通过考虑土体的物理和力学性质，将复杂的土体行为简化为一组数学方程。
常见的土体本构模型包括弹性模型、弹塑性模型、粘塑性模型等。
这些模型的选择取决于土体类型、应用场景和工程目的。
2. 土体本构模型在工程应用中的意义土体本构模型在岩土工程实践中具有重要的意义。
首先，它可以帮助工程师预测土体在给定荷载下的力学行为，从而指导工程设计和结构计算。
其次，本构模型可以用于评估不同土体材料及其组合的工程性能，为灾害防治、基础工程和地下结构的设计提供依据。
此外，本构模型还可用于优化工程方案、确定合理的土体参数、分析土体的稳定性和变形特性等。
3. 土体本构模型的发展趋势随着岩土工程的发展和研究的深入，土体本构模型也得到了不断的改进和扩展。
其中，主要的发展趋势有以下几个方面：3.1 多尺度力学模型传统的土体本构模型通常是基于宏观尺度的实验数据和现象观察，对于细观结构的影响不够准确。
近年来，研究者们开始关注多尺度土体力学模型的研究，通过考虑微观尺度的土体结构和介观尺度的物理机制，进一步提高土体本构模型的精度和可靠性。
3.2 加载历史效应的考虑土体在实际工程中受到的荷载通常是动态和变化的，而传统的土体本构模型往往只考虑静态荷载。
研究者们开始研究加载历史效应对土体行为的影响，并尝试将土体本构模型与土体的加载历史联系起来，从而更准确地预测土体的行为。
3.3 细粒土本构模型的改进细粒土是岩土工程中常见的一种土体类型，其特点是颗粒细小、颗粒间结构复杂。
传统的土体本构模型在描述细粒土的力学性质时存在一定的限制。
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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。
图1：应力应变曲线
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.。