复杂状态时下限应力场分布机理的理论与实验研究

塑性力学的下限定理在交通工程中广泛应用，它根据应力场的分布规律研究土体结构物的变形破坏机理。传统的塑性下限定理没有考虑土体应变软化、应变局部化、强度准则非线性的影响，因此，在交通荷载作用下，它无法反映土体中真实应力场的分布规律。本项目研究内容：(1)根据大量的室内土工试验结果，确定土的线性与非线性破坏准则，确定应变局部化的应变控制方程,确定软化后的力学特性；(2)建立能描述线性破坏准则、应变软化、应变局部化的计算模型；(3)建立能描述非线性破坏准则、应变软化、应变局部化的计算模型；(4)根据计算模型，通过数值模拟，揭示塑性应力场的分布规律；(5)根据量测结果，检验应力场的正确性，揭示土体结构物的变形破坏机理。本项目从理论体系上拓宽了塑性力学的研究领域，为复杂状态下塑性力学应用提供坚实的理论基础，具有重要理论意义和学术价值。研究成果在交通工程中具有广泛的应用前景。

在我国交通工程中，经常出现边坡变形破坏、路堑坍塌、隧道塌方灾变等重大工程事故，影响铁路公路交通运营的安全。土体结构物变形破坏的原因很多，但归纳起来不外乎外因和内因两个方面。外因主要由外荷载引起。土体具有应变软化和应变局部化特性，强度破坏准则具有线性与非线性之分，这些是导致工程事故的内因。在外因与内因的相互作用下，事物的发展由量变到质变，当量变积累到一定的程度就发生质的变化，从而影响交通安全。.在传统塑性极限分析理论的基础上，本课题将通过室内试验结果确定土体强度准则、确定未扰动土体应变局部化的形成条件、以及软化后的力学特性。在考虑应变软化与应变局部化的影响后，建立线性强度准则与非线性强度准则下的数值分析的计算模型，揭示土体中应力场的分布规律，以此确定交通荷载作用下土体结构物的变形破坏机理。通过室内模型实验的实测结果，检验应力场的可靠性。研究内容与结果包括：根据大量的室内土工试验结果，确定土的线性与非线性破坏准则，确定应变局部化的应变控制方程,确定软化后的力学特性；建立了能描述线性破坏准则、应变软化、应变局部化的计算模型；建立了能描述非线性破坏准则、应变软化、应变局部化的计算模型；根据计算模型，通过数值模拟，揭示了塑性应力场的分布规律；根据量测结果，检验应力场的正确性，揭示了土体结构物的变形破坏机理。.本项目从理论体系上拓宽了塑性力学的研究领域，为复杂状态下塑性力学应用提供坚实的理论基础，具有重要理论意义和学术价值。研究成果在交通工程中具有广泛的应用前景。