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静态液化通常发生在不排水条件下的饱和松散颗粒土中,例如砂土和粉煤灰。在不排水条件下,对完全饱和的松散砂土进行三轴压缩试验发现,砂土的抗剪强度在很小的应变条件下就达到峰值,之后迅速迅速下降到一个很小的稳态值,其原因是剪缩型饱和砂土在外荷载作用下,产生正的孔隙水压力,孔隙水压力迅速升高,引起抗剪强度大幅下降,即表现出软化特性。 本文系统地讨论了砂土的工程特性,包括排水特性、不排水特性和液化机理等。深入研究了状态相关剪胀理论,分析了不同剪胀方程对本构模型的作用,针对砂土的工程特性,说明了不同剪胀方程的特征和应用范围。 基于临界状态理论,对Boukpeti等人提出的模型进行了修改,简化了硬化规律并将状态参量引入塑性势函数,构造了一个新的描述砂土静态液化的本构模型,该模型主要用来描述砂土的软化特征。该模型的突出优点是:可以只用一组材料参数对不同初始状态下的土体反应进行模拟,而且相对原模型减少了模型参数的个数。 采用改进的微粒群算法对模型参数进行了优化。用优化得到的参数对不同围压和初始密度条件下的试样进行了三轴排水、不排水试验的数值模拟,模拟结果验证了模型有较好的预测能力。 利用正交试验方法,将模型参数作为影响因素,以预测结果作为考查指标,对模型参数作了敏感性分析,从而区分出了影响模型的主要参数和次要参数。并讨论了模型参数对土体应力应变特性的影响。