21世纪的工程要求及土的本构模型研究的前景，有哪些问题还有待深入研究并可望有所突破？

发布网友发布时间：2022-11-27 23:49

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热心网友时间：2023-10-19 11:58

经过几十年的发展，土的本构模型研究已经在各个研究方向上取得了丰硕的成果；然而随着现代土木水利工程规模的增大，诸如“三峡工程”、“南水北调”、“青藏铁路”等世纪工程的相继开工，为现代土力学理论(尤其是土的本构模型研究)提出了新的机遇与挑战。纵观20世纪土的本构模型在理论、试验及应用方面的研究进展，展望21世纪的工程要求及土的本构模型研究的前景，下列问题还有待深入研究并可望有所突破：
1)对现有的土本构模型的基本性能和适用条件进行鉴定，进一步简化和普及那些经过长期应用被证明适用于土石坝计算的模型。模型不一定越复杂越好，重要的是其对于计算问题的针对性和选择参数的合理性。
2)在目前研究的基础上建立和发展复杂应力状态与加载序列条件下的土的本构模型，使之不仅能够切实地考虑土的非线性与非弹性、软化、剪胀与剪缩性等，同时能够揭示土的某些特殊的变形特性及其机理，并且还能反映土的原生及应力诱发的各向异性效应及特殊荷载条件下的力学规律。
3)土石坝的抗震设计和地震反应分析需要能够反映土的动力特性的动本构关系模型。而能够反映土在循环加载和动荷载下土的可恢复与不可回复的体积变化(或孔压变化)是本构模型的主要难点。
4)应对现有的本构模型通过不同类型仪器、不同应力路径的土工试验、离心模型试验以及实际工程的现场测试结果等不同的验证形式，客观地评价和论证其正确性与可靠性，通过全面系统的分析比较确定其实用性与局限性及适用范围。重视模型参数的可靠性，积极应用和发展先进的土工测试技术和反分析手段，确保选取参数的简捷性和准确性。在现有条件下加强本构模型研究中试验数据的组织管理与共享利用，着手本构模型基本参数数据库的建立与维护。
5)开展对应力、变形与含水量密切相关的非饱和土本构模型的研究，在建立本构模型时应充分考虑含水量的影响及颗粒骨架、孔隙水与气三相之间的界面相互作用及相互交换问题。“南水北调”工程中线方案渠道工程，在鄂北及豫南——南阳盆地，将穿越大面积的膨胀土地区，大量的非饱和土工程问题亟待解决。
6)对于软粘土、黄土等结构性较强的土体，应继续深入开展结构性模型的研究，引入损伤力学理论以及CT、X射线等先进的测试技术，深入揭示土体剪切带的形成机理以及土体的刚度降低与强度丧失之间的内在联系等规律。
7)针对砂土与堆石的松散结构，应摆脱基于连续介质力学理论建立本构模型的固有局限性，开展基于细观力学理论的非连续性本构模型研究。