[發明專利]一種架空輸電線路濕陷性黃土地基應力應變模擬方法

在審

• 申請號: 201711036001.1
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107860655A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 胡鑫;錢建固;劉湘蒞;郭新菊;奚妍;汪秋雨;顧曉強;郭正位;楊敏
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河南省電力公司經濟技術研究院;同濟大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司41132
• 代理人: 季發軍

1.一種架空輸電線路濕陷性黃土地基應力應變模擬方法，依次包括以下步驟：

(1)根據黃土重塑土試樣一維壓縮試驗和等壓固結不排水試驗結果，測量并記錄試驗平均應力或軸向應力，繪制一維壓縮試驗的e-lgp曲線和三軸試驗的土體應力應變關系曲線和lnv-lnp曲線；

(2)分別確定土體的前期固結應力和本構模型邊界面方程中涉及到的材料常數，利用修正劍橋模型得出重塑土的邊界面方程；

(3)采用相關聯流動法則，結合等向硬化和運動硬化法則來控制屈服面大小和中心位置的變化，并通過當前應力點與像應力點距離的插值計算求解塑性模量，確定本構模型；

(4)選取土體的參數與狀態變量初始值使模擬的結果與原狀土等壓不排水固結三軸不排水剪切試驗的結果相符合。

2.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征在于：還包括步驟(5)，該套參數預測不同應力路徑下的常規三軸試驗，以驗證運動硬化結構模型對模擬天然結構性土的適用性和數值實現的準確性。

3.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(1)中，應對同一埋深取土的原狀黃土進行重塑土制備。

4.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(1)中，土體靜止側壓力系數K₀，通過K0固結試驗測定，為有側限條件下側向有效應力和豎向有效應力之比。

5.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(2)中，由重塑土的室內壓縮試驗繪制e-lgp曲線，通過卡薩格蘭德經驗作圖法得到原狀土的前期固結應力P_c0。

6.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(2)中，等壓固結不排水試驗的剪切階段施加軸向壓力時，△σ₁>0而△σ₃＝0，等效于三軸壓縮試驗，由實驗結果整理出q-p曲線，此時：M＝M_C；同時由求出土體內摩擦角。

7.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(3)中，等向硬化部分與劍橋模型一致，采用體積硬化，表示屈服面大小的p_c受塑性體積應變控制；而運動硬化方程建立屈服面與結構面中心位置的關系，以滿足當前應力點在屈服面內或之上。

8.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(4)中，選取的土體參數與狀態變量初始值使模擬的結果與等壓固結三軸不排水剪切試驗的結果相符合，基于重塑土的等壓固結三軸不排水剪切試驗的試驗結果標定該模型所需要的一系列參數，然后使用該套參數預測天然原狀土不同應力路徑下三軸試驗結果。

9.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(1)和步驟(2)中，對同一埋深取土的原狀黃土試樣展開系列常規三軸試驗和室內試驗，記錄土體參數：含水率ω、液限I_L、塑限I_P、泊松比ν、靜止土壓力系數K₀、前期固結應力、土體內摩擦角體積應變-平均應力對數值曲線中壓縮曲線的斜率λ^*、體積應變-平均應力對數值曲線中回彈曲線的斜率K^*、壓縮應力狀態下的臨界狀態線斜率M_c、拉伸應力狀態下的臨界狀態線斜率M_e、土體結構各向異性參數η₀。

10.根據權利要求1所述的輸電線路濕陷性黃土地基本構模擬方法，其特征是：所述步驟(2)中，為了簡便，忽略土體初始各向異性，即η₀＝0，因而表征重塑土力學行為的參考面方程在偏應力空間過坐標原點，其方程如下：

f=32Mθ2(s):(s)+(p-pc)2-(pc)2---(1)]]>

式中，p和s分別為平均應力與偏應力；M_θ為表示參考面大小的標量，p_c為控制該面在偏應力空間中形狀的一個標量。