Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chuẩn hóa không địa phương của mô hình trạng thái tới hạn dị hướng cho cát
Tóm tắt
Nhiều mô hình cấu tạo tiên tiến có khả năng mô tả phản ứng mềm dẻo và khả năng dãn nở phụ thuộc vào trạng thái của cát đã được phát triển. Những mô hình này có thể dự đoán tốt hành vi của từng phần tử đất dưới các điều kiện tải khác nhau. Tuy nhiên, khi được sử dụng trong các bài toán biên thực tế do sự mềm dẻo, giải pháp sẽ phụ thuộc nhiều vào lưới. Chúng có thể tạo ra mô hình tập trung biến dạng và khả năng chịu tải của các móng trên cát phụ thuộc vào lưới. Bài báo này trình bày phương pháp chuẩn hóa không địa phương cho mô hình cát trạng thái tới hạn dị hướng. Sự tiến hóa của tỷ lệ rỗng, có ảnh hưởng đáng kể đến sự mềm dẻo, được giả định là phụ thuộc vào gia tăng biến dạng thể tích của cả các điểm tích hợp cục bộ và lân cận. Phương pháp chuẩn hóa đã được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp tích hợp ứng suất rõ ràng. Mô hình không địa phương đã được sử dụng trong mô phỏng cả sự nén biến dạng mặt phẳng thoát nước và phản ứng của móng dải trên cát khô. Trong sự nén biến dạng mặt phẳng, kết quả không phụ thuộc vào lưới cho mối quan hệ lực-biến dạng và độ dày của băng trượt có thể thu được khi kích thước lưới nhỏ hơn chiều dài nội tại. Mối quan hệ lực-biến dạng của các móng dải được dự đoán bởi mô hình không địa phương ít nhạy cảm với lưới hơn so với dự đoán của mô hình cục bộ. Sự tập trung biến dạng dưới móng dải được dự đoán bởi mô hình không địa phương là độc lập với lưới. Do đó, phương pháp chuẩn hóa này phù hợp để áp dụng vào các bài toán kỹ thuật địa chất thực tế.
Từ khóa
#chuẩn hóa không địa phương #cát trạng thái tới hạn #biến dạng mềm dẻo #mô hình dị hướng #công trình địa kỹ thuậtTài liệu tham khảo
Arsenlis A, Parks D (1999) Crystallographic aspects of geometrically-necessary and statistically-stored dislocation density. Acta Mater 47(5):1597–1611. https://doi.org/10.1016/s1359-6454(99)00020-8
Bažant Z, Gambarova P (1984) Crack Shear in Concrete: Crack Band Microflane Model. J Struct Eng 110(9):2015–2035. https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9445(1984)110:9(2015)
Chaloulos Y, Papadimitriou A, Dafalias Y (2019) Fabric effects on strip footing loading of anisotropic sand. J Geotech Geoenviron Eng 145(10):04019068. https://doi.org/10.1061/(asce)gt.1943-5606.0002082
Chambon R, Caillerie D, Matsuchima T (2001) Plastic continuum with microstructure, local second gradient theories for geomaterials: localization studies. Int J Solid Struct 38(46–47):8503–8527. https://doi.org/10.1016/s0020-7683(01)00057-9
Chang C, Ma L (1991) A micromechanical-based micropolar theory for deformation of granular solids. Int J Solid Struct 28(1):67–86. https://doi.org/10.1016/0020-7683(91)90048-k
Eringen A (1972) Nonlocal polar elastic continua. Int J Eng Sci 10(1):1–16. https://doi.org/10.1016/0020-7225(72)90070-5
Galavi V, Schweiger HF (2010) Nonlocal multilaminate model for strain softening analysis. Int J Geomech 10(1):30–44. https://doi.org/10.1061/(asce)1532-3641(2010)10:1(30)
Gao Z, Lu D, Du X (2020) Bearing capacity and failure mechanism of strip footings on anisotropic sand. J Eng Mech 146(8):04020081. https://doi.org/10.1061/(asce)em.1943-7889.0001814
Gao Z, Zhao J (2013) Strain localization and fabric evolution in sand. Int J Solid Struct 50:3634–3648. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2013.07.005
Gao Z, Zhao JD (2017) A non-coaxial critical-state model for sand accounting for fabric anisotropy and fabric evolution. Int J Solids Struct 106–07:200–212. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2016.11.019
Gao Z, Zhao JD, Li X (2021) The deformation and failure of strip footings on anisotropic cohesionless sloping grounds. Int J Numer Analy Method Geomech. https://doi.org/10.1002/nag.3212 (Online)
Gao Z, Zhao JD, Li XS, Dafalias YF (2014) A critical state sand plasticity model accounting for fabric evolution. Int J Numer Anal Meth Geomech 38(4):370–390. https://doi.org/10.1002/nag.2211
Huang Y, Qu S, Hwang K et al (2004) A conventional theory of mechanism-based strain gradient plasticity. Int J Plast 20(4–5):753–782. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2003.08.002
Jefferies M (1993) Nor-sand: a simle critical state model for sand. Géotechnique 43(1):91–103. https://doi.org/10.1680/geot.1993.43.1.91
Kimura T, Kusakabe O, Saitoh K (1985) Geotechnical model tests of bearing capacity problems in a centrifuge. Géotechnique 35(1):33–45. https://doi.org/10.1680/geot.1985.35.1.33
Li XS, Dafalias YF (2002) Constitutive modeling of inherently anisotropic sand behavior. J Geotech Geoenviron Eng 128(10):868–880. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0241(2002)128:10(868)
Li XS, Dafalias YF (2012) Anisotropic critical state theory: role of fabric. J Eng Mech 138(3):263–275. https://doi.org/10.1061/(asce)em.1943-7889.0000324
Liu L, Yao YP, Luo T, Zhou A (2020) A constitutive model for granular materials subjected to a large stress range. Comput Geotech 120:103408. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.103408
Loukidis D, Salgado R (2011) Effect of relative density and stress level on the bearing capacity of footings on sand. Géotechnique 61(2):107–119. https://doi.org/10.1680/geot.8.p.150.3771
Lu X, Bardet J, Huang M (2011) Spectral analysis of nonlocal regularization in two-dimensional finite element models. Int J Numer Anal Meth Geomech 36(2):219–235. https://doi.org/10.1002/nag.1006
Mallikarachchi H, Soga K (2020) Post-localisation analysis of drained and undrained dense sand with a nonlocal critical state model. Comput Geotech 124:103572. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2020.103572
Mánica M, Gens A, Vaunat J, Ruiz D (2018) Nonlocal plasticity modelling of strain localisation in stiff clays. Comput Geotech 103:138–150. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2018.07.008
Oka F, Adachi T, Yashima A (1995) A strain localization analysis using a viscoplastic softening model for clay. Int J Plast 11(5):523–545. https://doi.org/10.1016/s0749-6419(95)00020-8
Okochi Y, Tatsuoka F (1984) Some factors affecting K0-values of sand measured in triaxial cell. Soils Found 24(3):52–68. https://doi.org/10.3208/sandf1972.24.3_52
Di Prisco C, Imposimato S (2003) Nonlocal numerical analyses of strain localisation in dense sand. Math Comput Model 37(5–6):497–506. https://doi.org/10.1016/s0895-7177(03)00042-6
Di Prisco C, Imposimato S, Aifantis E (2002) A visco-plastic constitutive model for granular soils modified according to non-local and gradient approaches. Int J Numer Anal Meth Geomech 26(2):121–138. https://doi.org/10.1002/nag.195
Summersgill F, Kontoe S, Potts D (2017) Critical assessment of nonlocal strain-softening methods in biaxial compression. Int J Geomech 17(7):04017006. https://doi.org/10.1061/(asce)gm.1943-5622.0000852
Summersgill F, Kontoe S, Potts D (2018) Stabilisation of excavated slopes in strain-softening materials with piles. Géotechnique 68(7):626–639. https://doi.org/10.1680/jgeot.17.p.096
Tejchman J, Wu W (2010) FE-investigations of micro-polar boundary conditions along interface between soil and structure. Granul Matter 12(4):399–410. https://doi.org/10.1007/s10035-010-0191-x
Tian Y, Yao YP (2017) Modelling the non-coaxiality of soils from the view of cross-anisotropy. Comput Geotech 86:219–229. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2017.01.013
Tian Y, Yao YP (2018) Constitutive modeling of principal stress rotation by considering inherent and induced anisotropy of soils. Acta Geotech 13(6):1299–1311. https://doi.org/10.1007/s11440-018-0680-3
Tordesillas A, Walsh D (2002) Incorporating rolling resistance and contact anisotropy in micromechanical models of granular media. Powder Technol 124(1–2):106–111. https://doi.org/10.1016/s0032-5910(01)00490-9
Yao YP, Liu L, Luo T, Tian Y, Zhang JM (2019) Unified hardening (UH) model for clays and sands. Comput Geotech 110:326–343. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.02.024
Yao YP, Tian Y, Gao Z (2017) Anisotropic UH model for soils based on a simple transformed stress method. Int J Numer Anal Meth Geomech 41(1):54–78. https://doi.org/10.1002/nag.2545
Yao YP, Wang N, Chen D (2020) UH model for granular soils considering low confining pressure. Acta Geotech. https://doi.org/10.1007/s11440-020-01084-7
Zhao JD, Sheng DC, Rouainia M, Sloan SW (2005) Explicit stress integration of complex soil models. Int J Numer Analy Method Geomech 29(12):1209–1229. https://doi.org/10.1002/nag.456