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申请/专利权人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

摘要：本发明涉及一种考虑钙质砂颗粒破碎的本构模型构建方法，包括明确钙质砂地基受力状态；基于临界状态理论，确定剪胀方程；考虑钙质砂颗粒破碎，建立相对破碎与破碎塑性功之间关系；通过引入体积屈服面，确定双屈服面函数；建立钙质砂的应力应变关系。本发明基于临界状态理论和屈服面模型，提出一种新的能够综合考虑钙质砂强度、剪胀性以及颗粒破碎的本构模型方法，采用一套模型参数较好地模拟不同应力状态和不同相对密实度的钙质砂动力响应，对实际工程建设具有十分重要的指导意义。

主权项：1.一种考虑钙质砂颗粒破碎的本构模型构建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，将钙质砂地基平均有效应力p'、剪应力q、应力比η、体应变εv和剪应变εq表示为： εv＝ε1+ε2+ε34 其中，σ1为钙质砂地基承的受竖向力，σ2和σ3为钙质砂地基承受的水平力，σ2和σ3方向垂直；ε1、ε2和ε3分别为钙质砂地基产生的应变，三者的方向分别与σ1、σ2和σ3一致；步骤二，确定剪胀方程：砂土的剪胀性用剪胀系数d来描述，采用通用表达式： 其中，ψ为临界状态参量，通过下式计算：ψ＝e-ec7其中，e为当前状态下钙质砂的孔隙比；ec为临界状态孔隙比，建立与钙质砂颗粒破碎Br的影响关系式：ec＝χ-κBr-λcp'paξ8式6、8中，d0和m为剪胀系数，M、χ、κ、λc、和ξ为临界状态系数，pa为标准大气压强。步骤三，建立颗粒破碎和塑性功的关系：相对破碎Br和颗粒破碎塑性功可通过下式表示： 其中，RB0为双曲线初始斜率，Br,lim为破碎极限，分别用如下两个公式获得：RB0＝ae0b10 其中，a、b、c为颗粒破碎参数；步骤四，确定屈服函数：屈服函数根据一致性条件简化为： 其中，η为应力比；dL1为加载比例系数；Kp1为塑性硬化模量，采用下式计算： 其中，h为孔隙比e的函数，即h＝h1-h2e；弹性剪切模量G通过经验公式得到： 引入钙质砂另一屈服面函数，使得上述屈服面在p'方向封闭弹性区域表示为： 其中，dL2为加载比例系数；Kp2为塑性硬化模量，采用下式计算： 其中，式12、13、14、15、16中，n、h1、h2、cc和cr为硬化参数，G0为弹性参数。步骤五，建立应力应变关系：剪胀系数d定义为塑性体应变增量和塑性剪应变增量之比，因此塑性应变增量表示为 钙质砂的剪应变增量和体应变增量分别表示为： 钙质砂增量应力-应变关系矩阵形式为： 其中，N＝Kp1Kp2+KdKp1-KKp2dη+3GKp2+3Gd；hL为阶跃函数，当L0时hL＝1，反之则hL＝0；K为体积模量，由剪切模量G和泊松比v表示：

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