Простая модель пластичности с ограничивающей поверхностью для переуплотнённых глин: теория, валидация и численная реализация

Конститутивные модели с компактными теоретическими формулировками и легко измеряемыми параметрами имеют важное значение для практических задач геотехнического строительства. В настоящем исследовании представлена новая конститутивная модель для переуплотнённых (OC) глин, разработанная путём интеграции теории пластичности с ограничивающей поверхностью в структуру модифицированной модели Cam Clay (MCC) без введения дополнительных параметров модели. Предложенная модель совершенствует модель MCC в прогнозировании как прочности, так и деформаций за счёт (i) введения параметра переуплотнения в соотношение дилатансии, что обеспечивает более точное описание поведения переуплотнённых глин при дилатансии сдвига, и (ii) включения огибающей Хворслёва в интерполяционную функцию пластического модуля для воспроизведения разупрочнения при деформировании и пиковой прочности. Работоспособность модели подтверждена моделированием на уровне элемента испытаний глин на сжатие и растяжение, охватывающих широкий диапазон коэффициентов переуплотнения (OCR) и траекторий напряжений. Кроме того, модель реализована в конечно-элементной платформе ABAQUS с использованием явной схемы интегрирования и автоматического контроля погрешности. Практическая применимость модели продемонстрирована моделированием центробежного испытания плитного нагружения основания из переуплотнённой глины; численные результаты показали хорошее согласие с экспериментальными данными.