[发明专利]一种架空输电线路湿陷性黄土地基应力应变模拟方法

权利要求书

1.一种架空输电线路湿陷性黄土地基应力应变模拟方法，依次包括以下步骤：

(1)根据黄土重塑土试样一维压缩试验和等压固结不排水试验结果，测量并记录试验平均应力或轴向应力，绘制一维压缩试验的e-lgp曲线和三轴试验的土体应力应变关系曲线和lnv-lnp曲线；

(2)分别确定土体的前期固结应力和本构模型边界面方程中涉及到的材料常数，利用修正剑桥模型得出重塑土的边界面方程；

(3)采用相关联流动法则，结合等向硬化和运动硬化法则来控制屈服面大小和中心位置的变化，并通过当前应力点与像应力点距离的插值计算求解塑性模量，确定本构模型；

(4)选取土体的参数与状态变量初始值使模拟的结果与原状土等压不排水固结三轴不排水剪切试验的结果相符合。

2.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征在于：还包括步骤(5)，该套参数预测不同应力路径下的常规三轴试验，以验证运动硬化结构模型对模拟天然结构性土的适用性和数值实现的准确性。

3.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(1)中，应对同一埋深取土的原状黄土进行重塑土制备。

4.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(1)中，土体静止侧压力系数K₀，通过K0固结试验测定，为有侧限条件下侧向有效应力和竖向有效应力之比。

5.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(2)中，由重塑土的室内压缩试验绘制e-lgp曲线，通过卡萨格兰德经验作图法得到原状土的前期固结应力P_c0。

6.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(2)中，等压固结不排水试验的剪切阶段施加轴向压力时，△σ₁>0而△σ₃＝0，等效于三轴压缩试验，由实验结果整理出q-p曲线，此时：M＝M_C；同时由求出土体内摩擦角。

7.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(3)中，等向硬化部分与剑桥模型一致，采用体积硬化，表示屈服面大小的p_c受塑性体积应变控制；而运动硬化方程建立屈服面与结构面中心位置的关系，以满足当前应力点在屈服面内或之上。

8.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(4)中，选取的土体参数与状态变量初始值使模拟的结果与等压固结三轴不排水剪切试验的结果相符合，基于重塑土的等压固结三轴不排水剪切试验的试验结果标定该模型所需要的一系列参数，然后使用该套参数预测天然原状土不同应力路径下三轴试验结果。

9.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(1)和步骤(2)中，对同一埋深取土的原状黄土试样展开系列常规三轴试验和室内试验，记录土体参数：含水率ω、液限I_L、塑限I_P、泊松比ν、静止土压力系数K₀、前期固结应力、土体内摩擦角体积应变-平均应力对数值曲线中压缩曲线的斜率λ^*、体积应变-平均应力对数值曲线中回弹曲线的斜率K^*、压缩应力状态下的临界状态线斜率M_c、拉伸应力状态下的临界状态线斜率M_e、土体结构各向异性参数η₀。

10.根据权利要求1所述的输电线路湿陷性黄土地基本构模拟方法，其特征是：所述步骤(2)中，为了简便，忽略土体初始各向异性，即η₀＝0，因而表征重塑土力学行为的参考面方程在偏应力空间过坐标原点，其方程如下：

f=32Mθ2(s):(s)+(p-pc)2-(pc)2---(1)]]>

式中，p和s分别为平均应力与偏应力；M_θ为表示参考面大小的标量，p_c为控制该面在偏应力空间中形状的一个标量。