(完整word版)常用土体本构模型及其特点小结
常用土体本构模型及其特点小结
常用土体本构模型及其特点小结山中一草线弹性模型线弹性模型遵从虎克定律，只有2个参数，即弹性模量E和泊松比V,它是最简单的应力-应变关系，但无法描述土的很多特征，主要应用于早期的有限元分析及解析方法中，可用来近似模拟较硬的材料如岩土。
Duncan-Chang（ DC 模型DC模型是一种非线性弹性模型，它用双曲线来模拟土的三轴排水试验的应力-应变关系（图1）。
它侧重于刻画土体应力-应变曲线非线性的简单特征，通过弹性参数的调整来近似地考虑土体的塑性变形。
但所用的理论仍然是弹性理论而没有涉及到任何塑性理论，故仍不能反映如应力路径对变形的影响、土体的剪胀特性和球应力对剪应变的影响等土体的很多重要性质。
由于DC模型是在二为常数的常规三轴试验基础上提出的，比较适用于围压不变或变化不大、轴压增大的情况，如模拟土石坝和路堤的填筑。
图】IK模型关于三轴试验的应力-应变关系Fig.l Duncan-Chang approxiniathm of the siress-strainrd nt kinship Ln ft standard drained triAxt*! te&lMohr-Coulomb （MC）模型MC模型是一种弹-理想塑性模型，它综合了胡克定律和Coulomb破坏准则。
有5个参数，即控制弹性行为的2个参数：弹性模量E和泊松比v及控制塑性行为的3个参数：有效黏聚力c、有效内摩擦角和剪胀角。
MC模型采用了弹塑性理论，能较好地描述土体的破坏行为但却认为土体在达到抗剪强度之前的应力-应变关系符合胡克定律，因而并不能较好地描述土体在破坏之前的变形行为，且不能考虑应力历史的影响及区分加荷和卸荷。
故MC模型能较好地模拟土体的强度问题，MC模型的六凌锥形屈服面（图2）与土样真三轴试验的应力组合形成的屈服面吻合得较好，因此MC模型适合于低坝、边坡等稳定性问题的分析。
Drucker -Prager( DP)模型DP模型对MC模型的屈服面函数作了适当的修改，采用圆锥形屈服面（图3）来代替MC模型的六凌锥屈服面，易于程序的编制和进行数值计算。
软土本构模型综述
《软土地基》课程论文学院建工学院姓名王洋学号软土本构模型综述1 引言土体具有复杂的变形特征，如剪胀性、各向异性、受应力路径影响等。
土体变形的这种复杂性是在复杂受力状态下表现出来的。
复杂应力状态存在 6 个应力分量，也有 6 个应变分量。
其间的关系是一种多因素物理量与多因素物理量之间的关系，不能由试验直接建立。
须在简化条件的试验基础上，做某些假定及合乎规律的推理，从而提出某种计算方法，把应力应变关系推广到复杂应力状态。
这种计算方法叫本构模型。
1.1 土的本构模型发展到现在，土的本构模型数目众多，大致可以分为以下几大类: ( 1) 非线性模型;( 2) 弹塑性模型;( 3) 粘弹塑性模型;( 4) 结构性模型。
对于软土而言，比较适用的一般为弹塑性模型。
弹塑性模型是把总的变形分成弹性变形和塑性变形两部分，用虎克定律计算弹性变形部分，用塑性理论来解塑性变形部分。
1.2 变形假定对于塑性变形，要作三方面的假定:( 1) 破坏准则和屈服准则;( 2) 硬化准则;( 3) 流动法则。
不同的弹塑性模型，这三个假定的具体形式也不同。
最常用的弹塑性模型为剑桥模型及其扩展模型。
2 剑桥模型与修正剑桥模型1958 年，Roscoe 等发现了散粒体材料在孔隙比-平均有效应力-剪应力的三维空间里存在状态面的事实，1963 年，提出了著名的剑桥模型，1968 年，形成了以状态面理论为基础的剑桥模型的完整理论体系。
Roscoe 等人将“帽子”屈服准则、正交流动准则和加工硬化规律系统地应用于Cam 模型之中，并提出了临界状态线、状态边界面、弹性墙等一系列物理概念，构成了第一个比较完整的土塑性模型。
剑桥模型又被称为临界状态模型，是一个非常经典的弹塑性模型，它是第一个全面考虑重塑正常固结或弱超固结粘土的压硬性和剪胀性的模型，标志着土的本构理论发展新阶段的开始。
1968 年，Roscoe 等人在剑桥模型的基础上提出了修正剑桥模型，将原来的屈服面在p'，q 平面上修正为椭圆，并认为在状态边界面内土体变形是完全弹性的。
常用土体本构模型及其特点 小结
常用土体本构模型及其特点小结------- 山中一草线弹性模型线弹性模型遵从虎克定律，只有2个参数，即弹性模量E和泊松比v，它是最简单的应力-应变关系，但无法描述土的很多特征，主要应用于早期的有限元分析及解析方法中，可用来近似模拟较硬的材料如岩土。
Duncan-Chang（DC）模型DC模型是一种非线性弹性模型，它用双曲线来模拟土的三轴排水试验的应力-应变关系（图1）。
它侧重于刻画土体应力-应变曲线非线性的简单特征，通过弹性参数的调整来近似地考虑土体的塑性变形。
但所用的理论仍然是弹性理论而没有涉及到任何塑性理论，故仍不能反映如应力路径对变形的影响、土体的剪胀特性和球应力对剪应变的影响等土体的很多重要性质。
由于DC模型是在为常数的常规三轴试验基础上提出的，比较适用于围压不变或变化不大、轴压增大的情况，如模拟土石坝和路堤的填筑。
Mohr-Coulomb（MC）模型MC模型是一种弹-理想塑性模型，它综合了胡克定律和Coulomb破坏准则。
有5个参数，即控制弹性行为的2个参数：弹性模量E和泊松比v及控制塑性行为的3个参数：有效黏聚力c、有效内摩擦角和剪胀角。
MC模型采用了弹塑性理论，能较好地描述土体的破坏行为但却认为土体在达到抗剪强度之前的应力-应变关系符合胡克定律，因而并不能较好地描述土体在破坏之前的变形行为，且不能考虑应力历史的影响及区分加荷和卸荷。
故MC模型能较好地模拟土体的强度问题，MC模型的六凌锥形屈服面（图2）与土样真三轴试验的应力组合形成的屈服面吻合得较好，因此MC模型适合于低坝、边坡等稳定性问题的分析。
Drucker -Prager（DP）模型DP模型对MC模型的屈服面函数作了适当的修改，采用圆锥形屈服面（图3）来代替MC模型的六凌锥屈服面，易于程序的编制和进行数值计算。
它存在与MC模型同样地缺点，相对而言，在模拟岩土材料时，MC 模型较DP模型更加适合。
修正剑桥模型（MCC）MCC模型为等向硬化的弹塑性模型，它修正了剑桥模型的弹头形屈服面，采用帽子屈服面（椭圆形）（图4），以塑性体应变为硬化参数，能较好地描述黏性土在破坏之前的非线性和依赖于应力水平或应力路径的变形行为，MCC模型从理论上和试验上都较好地阐明了土体的弹塑性变形特征，是应用最为广泛的软土本构模型之一。
浅议土体常用本构模型
浅议土体常用本构模型作者：陈磊来源：《农家科技中旬刊》2017年第07期摘要：土力学发展近百年，发展出了很多本构模型，本文介绍了常见的几种，对其适用范围也进行了介绍。
关键词：线弹性模型邓肯；张模型摩尔；库仑模型；Drucker-Prager模型利用计算机数值模拟土体特性存在两个关键点：一是参数的选取，土层参数选取对结果影响很大；二是土体本构模型的选取，从太沙基于1925年出版世界上第一本《土力学》以来，土力学经过了89年的发展，前前后后提出了几百种土体的本构模型，但这些模型只能反映一种或几种土体特性，有一定的局限性，所以在数值模拟阶段，根据工程实际情况，合理的选取土体本构模型，就成了工程人员一个必备的素质。
本章通过对几种主流且应用广泛的土体本构模型进行介绍，为后文基坑开挖数值模拟打下基础。
1.线弹性模型线弹性模型是一种最基本、最简单的力学模型，其应力-应变在加载和卸载时均呈线性相关，卸载后无残余应变，服从广义虎克定律。
其利用两个材料常数即应力E 和应变v就能描述其本构关系。
用张量可以表示线弹性模型的应力-应变关系。
该模型是早期的本构模型，既不能反映土体的非线性及应力路径，又不能反映塑性变形、剪胀或剪缩等，所以现在基本没人使用。
2.邓肯-张模型1963年康纳（Kondner）根据大量土体的三轴试验的应力应变关系曲线，提出的可以用双曲线拟合出一般土的（）- 双曲线。
邓肯（Duncan）等人根据这一双曲线应力应变关系提出了一种目前被广泛应用的增量弹性模型，即邓肯-张（Duncan-Zhang）模型，简称D-C模型。
该模型能反映土体应力-应变的非线性，模型参数只有8个，且物理意义明确，易于掌握，并可通过静三轴试验全部确定，便于在数值计算中应用，因此得到了广泛运用。
但D-C模型也有其弱點，它是以广义虎克定律为基础，是一种弹性非线性模型所用的理论，所以仍然是弹性理论而没有涉及到任何塑性理论，土体的剪胀特性、软化、各向异性均不能反映。
（完整word版）土的本构模型对比
（完整word版）⼟的本构模型对⽐⼏种⼟的本构模型对⽐⼀、概述岩⼟⼯程数值分析离不开岩⼟本构关系，本构关系⼴义的讲是⾃然界中某种作⽤与该作⽤的效应两者之间的关系。
在岩⼟⼯程中本构关系即岩⼟的应⼒应变关系。
描述岩⼟本构关系的数学表达式即本构⽅程。
岩⼟⼯程问题数值分析的精度很⼤程度上取决于所采⽤的本构模型的实⽤性和合理性。
岩⼟材料本构模型的建⽴是通过实验⼿段确定各类岩⼟的屈服条件，以及选⽤合理的试验参数，再引⽤塑性⼒学基本理论，从⽽建⽴起岩⼟本构模型，本构模型还需要通过试验与现场测试的验证，这样才算形成⼀个⽐较完善的本构模型。
⽽⼀个合理的本构模型应该具备理论上的严格性、参数上的易确定性和计算机实现的可能性。
以下选取上课时讲到过的本构模型进⾏对⽐。
⼆、⼏种本构模型（不讨论尹嘉诚同学的弹性本构模型）1.拉德-邓肯模型（刘琪）拉德与邓肯根据对砂⼟的真三轴试验结果，提出的⼀种适⽤于砂类⼟的弹塑性模型。
该模型把⼟视为加⼯硬化材料，服从不相关联流动法则，硬化规律采⽤弹塑性功硬化规律，模型中规定的屈服函数由试验资料拟合得到。
拉德-邓肯模型主要是反映了剪切屈服。
后来拉德⼜增加了⼀个体积屈服⾯，形成了双屈服⾯模型。
1988年拉德⼜将它的双屈服⾯，组合成⼀个全封闭的光滑屈服⾯，⼜回复到单屈服⾯模型。
2.清华模型（丁⽻）清华模型是以黄⽂熙教授为⾸的清华⼤学研究组提出来的。
其主要特点在于不是⾸先假设屈服⾯函数和塑性势函数，⽽是根据试验确定的各应⼒状态下的塑性应变增量的⽅向，然后按照相适应流动规则确定其屈服⾯，再从试验结果确定其硬化参数。
因⽽是假设最少的弹塑性模型。
3.后勤⼯程学院模型（殷⾦龙）郑颖⼈及其学⽣提出。
基于⼴义塑性理论，采⽤分量塑性势⾯与分量屈服⾯；适⽤于应变硬化⼟体的静⼒计算，既可⽤于压缩型⼟体，也可⽤于压缩剪胀型⼟体，但不考虑应⼒主轴旋转；屈服条件通过室内⼟⼯试验获得。
4.南京⽔科所弹塑性模型（叶进龙）南京⽔利科学研究院沈珠江等提出的双屈服曲⾯弹塑性模型适⽤于软粘⼟，并服从⼴义塑性⼒学理论。
土力学总结
土力学总结1. 引言土力学是土木工程领域的重要学科之一，研究土壤的物理和力学性质，以及土壤与结构物之间的相互作用。
在土木工程项目中，土力学的应用非常广泛，涉及基础工程、岩土工程、地下工程、土壤改良等方面。
在本篇文档中，将对土力学的基本概念和原理进行简要总结，并介绍一些常见的土力学分析方法和应用。
2. 土壤的物理性质2.1. 重度与体积重度土壤的重度是指单位体积土壤的质量，常用符号为γ，单位为kN/m³。
体积重度是指土壤单位体积的重量，常用符号为γd，单位为kN/m³。
2.2. 孔隙比和孔隙水含量孔隙比是指土壤中孔隙的体积与固体的体积之比，常用符号为e。
孔隙水含量是指土壤中孔隙水的质量与固体质量之比，常用符号为w。
2.3. 饱和度和含水率饱和度是指土壤中孔隙的体积被水填满的程度，常用符号为S。
含水率是指土壤中含水量的质量与固体质量之比，常用符号为w。
3. 土壤的力学性质3.1. 应力与应变土壤中的应力是指单位面积上所受到的力，常用符号为σ。
应变是指土壤的形变程度，常用符号为ε。
3.2. 应力-应变关系应力-应变关系描述了土壤在外界施加力作用下的变形特性。
常见的应力-应变关系包括线性弹性模型、松弛模型和粘滞模型。
3.3. 剪切强度剪切强度是指土壤在抗剪断面上所能承受的剪切应力，常用符号为τ。
3.4. 孔隙水压力孔隙水压力是指土壤中孔隙水所施加的压力，常用符号为u。
4. 常见的土力学分析方法4.1. 孔隙比和饱和度的测定孔隙比和饱和度可以通过实验室测试得到。
常用的测定方法包括容积浸水法、浸水取压法和饱和度法。
4.2. 剪切试验剪切试验用来测定土壤的剪切强度。
常用的剪切试验方法包括直剪试验和三轴剪切试验。
4.3. 渗透试验渗透试验用来测定土壤的渗透特性。
常用的渗透试验方法包括恒载试验和变载试验。
5. 土力学在工程实践中的应用5.1. 基础工程土力学在基础工程中的应用主要包括地基处理、基础设计和基础施工等方面。
土石坝的静力分析-本构关系可编辑全文
Et
Ei
1 Rf
1 3 (1 3)f
2
（10）
简布(Janbu)发现三轴试验的初始模量Ei与围压有关：
Ei
K
Pa
( 3 )n Pa
（11）
2
Et
K Pa ( 3 )n Pa
1
Rf
1 3 (1 3)f
（12）
邓肯–张双曲线模型Байду номын сангаас- 切线杨氏模量Et（2）
q = 1-3
0 0 0 0
0
1 2
2(1 )
土力学常用的弹性常数： E、、K、G、Es
Es为侧限压缩模量，Es
1
1
2
2
E
线弹性模型 – 广义胡克定律（2）
x
1 Et
[x
t
(y
z )]
y
1 Et
[ y
t
(z
x )]
z
1 Et
[z
t
(x
y )]
xy
2 (1 Et
t )
xy
康德纳(Kondner，1963）：
1
3
a
1 b
1
（1）
1 1 3
a
b 1
（2）
在常规三轴试验中：
Et
d(1 3) d1
(a
a b1)2
Ei
1 a
另根据（1）式，令 1 则有：
(1
3 )ult
1 b
或 b 1 (1 3)ult
邓肯–张双曲线模型 - 切线杨氏模量Et（1）
（3） （4）
传统土力 学分析方法
变形问题 （地基沉降量）
稳定问题 （边坡稳定性）
常见地基模型总结
常见地基模型总结地基模型是描述地基土在受力状态下应力和应变之间关系的数学表达式。
广义的讲，是描述土体在受力状态下的应力、应变、应变率、应力水平、应力历史、加载率、加载途径以及时间、温度等之间的函数关系。
通常模型有线弹性地基模型、非线弹性地基模型和弹塑性地基模型等。
一、线弹性地基模型地基土在荷载作用下，应力应变关系为直线关系，用广义胡克定律表示。
常用的有三种，温克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型。
1、温克勒地基模型假定地基由许多独立且互不影响的弹簧组成，即地基任一点所受力只与该点的地基变形成正比，而且该点所受的力不影响该点以外的变形。
表达式为p=k·s（式中k为地基基床系数，根据不同地基分别采用现场载荷班试验或室内三轴、固结试验获得）。
该方法计算简便，只要k值选择得当，可获得较为满意的结果，但在理论上不够严格，未考虑土介质的连续性，忽略了地基中的切应1力，按这一模型，地基变形只发生在基底范围内，而在基底范围外没有地基变形，这与实际不符使用不当会造成不良后果。
该法在地基梁和板以及桩的分析中广泛采用，如台北101大楼采用了广义温克勒地基模型。
由于该模型未考虑剪力作用，故主要使用于土层薄、结构大、土层下为基岩（剪切模量小、可压缩层薄）的地基，而上硬下软的地基不适用。
2、弹性半空间地基模型假定地基为均匀、各向同性的弹性半空间体。
采用Boussinesq公式求解。
对于均布荷载下矩形中点的竖向变形以及对于荷载面积以外的任一点的变形可以通过积分求得。
该法考虑了压力的扩散作用，比温克勒模型更合理，但未反应地基土的分层特性，且认为压力可以扩散到无限远处，造成计算的沉降量和地表沉降范围都较实测结果为大。
3、分层地基模型分层地基模型即是我国地基基础规范中用以计算地基最终沉降量的分层总和法。
该模型能较好的反应地基土扩散应力和变形的能力，能较容易的考虑土层非均匀性沿深度的变化和土的分层，通过计算表明，分层地2基模型的计算结果比较符合实际情况。
0000世界上最常用岩土本构模型及土本构模型剖析
式中 Ce为回弹指数;σc为前期固结
压力。这是一种单因素与双因素之
间的关系,仍可由试验直接建立。前 砂土
地下水位
总应力 中和应力 有效应力
不 粘 透 土 水
砂土 低 粘 透 土 水
砂 （ 不 土 饱 和 ）
总应力 中和应力 有效应力
砂土 粘 （ 半 土 透 水 ）
毛细张力力 总应力
中和应力 有效应力
或点绘于半对数坐标中,也用直线来 拟合，得：
用竖向应变表示为：
上几式中 av,Cc,e0和σ0分别为压缩系数、 压缩指数、初始孔隙比和初始应力。
式(3)是一维受力状态下的最简单的 本构模型。是一种单因素物理量与 单因素物理量之间的关系,可由试验 直接确定。如果考虑到土体存在塑 性变形,应变除了与当前应力有关而 外,还与受荷历史有关,则应力应变关 系为：
参数上的易确定性和计算机实现 的可能性。自Roscoe等创建剑桥 模型至今,各国学者已发展数百 个土的本构模型。
这些模型包括不考虑时间因素 的线弹性模型、非线弹性模型、 弹塑性模型和近来发展起来的 内时模型、损伤模型及结构性 模型等,常用的模型只有极少数 几个。
土的本构模型研究在理论上属于连 续介质力学本构理论的范畴,对材料 属性的假定上将微观上并不连续的 土视为宏观上的连续介质,以弹性力 学、塑性力学和新兴的力学分支为 理论基础,通过理论结合实验的方法 进行研究。
期固结压力之所以影响应变,是因为
该压力作用下已发生了不可恢复的
塑性
应变。
它实际上是历史上已发生的塑性应
变的一种度量。在弹塑性模型理论 中,把度量已发生的塑性应变大小的 参数称为硬化参数,前期固结压力也 就是硬化参数的一种形式。可以说, 应变是应力与硬化参数两种物理量 的函数。
浅议土体常用本构模型
学术探讨农家科技 121 浅议土体常用本构模型陈 磊（天津市市政工程设计研究院 天津 300392）摘 要：土力学发展近百年，发展出了很多本构模型，本文介绍了常见的几种，对其适用范围也进行了介绍。
关键词：线弹性模型邓肯；张模型摩尔；库仑模型；Drucker-Prager 模型利用计算机数值模拟土体特性存在两个关键点：一是参数的选取，土层参数选取对结果影响很大；二是土体本构模型的选取，从太沙基于1925年出版世界上第一本《土力学》以来，土力学经过了89年的发展，前前后后提出了几百种土体的本构模型，但这些模型只能反映一种或几种土体特性，有一定的局限性，所以在数值模拟阶段，根据工程实际情况，合理的选取土体本构模型，就成了工程人员一个必备的素质。
本章通过对几种主流且应用广泛的土体本构模型进行介绍，为后文基坑开挖数值模拟打下基础。
1.线弹性模型 线弹性模型是一种最基本、最简单的力学模型，其应力-应变在加载和卸载时均呈线性相关，卸载后无残余应变，服从广义虎克定律。
其利用两个材料常数即应力E 和应变v就能描述其本构关系。
用张量可以表示线弹性模型的应力-应变关系。
该模型是早期的本构模型，既不能反映土体的非线性及应力路径，又不能反映塑性变形、剪胀或剪缩等，所以现在基本没人使用。
2.邓肯-张模型 1963年康纳（Kondner）根据大量土体的三轴试验的应力应变关系曲线，提出的可以用双曲线拟合出一般土的（13σσ ）-a ε双曲线。
邓肯（Duncan）等人根据这一双曲线应力应变关系提出了一种目前被广泛应用的增量弹性模型，即邓肯-张（Duncan-Zhang）模型，简称D-C 模型。
该模型能反映土体应力-应变的非线性，模型参数只有8个，且物理意义明确，易于掌握，并可通过静三轴试验全部确定，便于在数值计算中应用，因此得到了广泛运用。
但D-C 模型也有其弱点，它是以广义虎克定律为基础，是一种弹性非线性模型所用的理论，所以仍然是弹性理论而没有涉及到任何塑性理论，土体的剪胀特性、软化、各向异性均不能反映。
常见地基模型总结
常见地基模型总结地基模型是描述地基土在受力状态下应力和应变之间关系的数学表达式。
广义的讲，是描述土体在受力状态下的应力、应变、应变率、应力水平、应力历史、加载率、加载途径以及时间、温度等之间的函数关系。
通常模型有线弹性地基模型、非线弹性地基模型和弹塑性地基模型等。
一、线弹性地基模型地基土在荷载作用下，应力应变关系为直线关系，用广义胡克定律表示。
常用的有三种，温克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型。
1、温克勒地基模型假定地基由许多独立且互不影响的弹簧组成，即地基任一点所受力只与该点的地基变形成正比，而且该点所受的力不影响该点以外的变形。
表达式为p=k·s（式中k为地基基床系数，根据不同地基分别采用现场载荷班试验或室内三轴、固结试验获得）。
该方法计算简便，只要k值选择得当，可获得较为满意的结果，但在理论上不够严格，未考虑土介质的连续性，忽略了地基中的切应1力，按这一模型，地基变形只发生在基底范围内，而在基底范围外没有地基变形，这与实际不符使用不当会造成不良后果。
该法在地基梁和板以及桩的分析中广泛采用，如台北101大楼采用了广义温克勒地基模型。
由于该模型未考虑剪力作用，故主要使用于土层薄、结构大、土层下为基岩（剪切模量小、可压缩层薄）的地基，而上硬下软的地基不适用。
2、弹性半空间地基模型假定地基为均匀、各向同性的弹性半空间体。
采用Boussinesq公式求解。
对于均布荷载下矩形中点的竖向变形以及对于荷载面积以外的任一点的变形可以通过积分求得。
该法考虑了压力的扩散作用，比温克勒模型更合理，但未反应地基土的分层特性，且认为压力可以扩散到无限远处，造成计算的沉降量和地表沉降范围都较实测结果为大。
3、分层地基模型分层地基模型即是我国地基基础规范中用以计算地基最终沉降量的分层总和法。
该模型能较好的反应地基土扩散应力和变形的能力，能较容易的考虑土层非均匀性沿深度的变化和土的分层，通过计算表明，分层地2基模型的计算结果比较符合实际情况。
(完整版)土的本构模型综述
土的本构模型综述1 土本构模型的研究内容土体是天然地质材料的历史产物。
土是一种复杂的多孔材料，在受到外部荷载作用后，其变形具有非线性、流变性、各向异性、剪胀性等特点。
为了更好地描述土体的真实力学—变形特性，建立其应力应变和时间的关系，在各种试验和工程实践经验的基础上提出一种数学模型，即为土体的本构关系。
自Roscoe等1958~1963年创建剑桥模型以来，各国学者相继提出了数百个土的本构模型，包括不考虑时间因素的线弹性模型、非线弹性模型、弹塑性模型和考虑时间因素的流变模型等。
本文将结合土本构模型的研究进程，综合分析已建立的经典本构模型，指出各种模型的优缺点和适用性，并对土本构模型的未来研究趋势进行展望。
2 土的本构模型的研究进程早期的土力学中的变形计算主要是基于线弹性理论的。
在线弹性模型中，只需两个材料常数即可描述其应力应变关系，即E和v或K和G或λ和μ。
其中邓肯张双曲线模型是研究最多、应用最广的非线弹性模型。
20世纪50年代末~60年代初，土塑性力学的发展为土的本构模型的研究开辟了一条新的途径。
Drucker等（1957年）提出在Mohr-Coulomb锥形屈服面上再加一组帽形屈服面，Roscoe等（1958年~1963年）建立了第一个土的本构模型——剑桥模型，标志着土的本构模型研究新阶段的开始。
70年代到80年代，计算机技术的迅速发展推动了非线性力学理论、数值计算方法和土工试验的发展，为在岩土工程中进行非线性、非弹性数值分析提供了可能性，各国学者提出了上百种土的本构模型，包括考虑多重屈服面的弹塑性本构模型和考虑土的变形及内部应力调整的时间效应的粘弹塑性模型。
此外，其他本构模型如土的结构性模型、内时本构模型等也是从不同角度描述土本构关系，有的学者则借用神经网络强大的自组织、自学习功能来反演土的本构关系。
3 几种经典的土本构模型3.1 Mohr-Coulomb(M-C)理想弹塑性模型Coulomb 在土的摩擦试验、压剪试验和三轴试验的基础上，于1773年提出了库仑破坏准则，即剪应力屈服准则，它认为当土体某平面上剪应力达到某一特定值时，就进入屈服。
3-第三章土的结构和土体结构
具有集合体结构的土体的特征
孔隙度很大(可达50％ 98％ 孔隙度很大 (可达 50％ -98％ ) ， 而各单独孔隙的直径 很小。特别是聚粒絮凝结构的孔隙更小，但孔隙度更大。 很小。特别是聚粒絮凝结构的孔隙更小，但孔隙度更大。 因此，土的压缩性更大； 因此，土的压缩性更大； 含水量很大，往往超过50％ 而且因以结合水为主， 含水量很大，往往超过50％，而且因以结合水为主， 排水困难，压缩过程缓慢； 排水困难，压缩过程缓慢； 具有大的易变性-不稳定性：外界条件变化(如加压、 具有大的易变性 -不稳定性 ： 外界条件变化 (如加压 、 震动、干燥、浸湿以及水溶液成分和性质变化等) 震动 、干燥 、 浸湿以及水溶液成分和性质变化等 )对它 的影响很敏感，且往往使之产生质的变化。 的影响很敏感，且往往使之产生质的变化。故集合体结 构又称为易变结构。例如， 构又称为易变结构。例如，软粘性土的触变性就是由于 这类结构的不稳定性而形成的一种持殊性质。 这类结构的不稳定性而形成的一种持殊性质。
粗粒土颗粒粗大，比表面积小。 粗粒土颗粒粗大，比表面积小。粒间几无静电引 力连结和水胶连结， 力连结和水胶连结，只在潮湿时具有微弱的毛细力 连结。故在沉积过程中， 连结。故在沉积过程中，只能在重力作用下一个一 个沉积下来，每个颗粒受到周围各颗粒的支承， 个沉积下来，每个颗粒受到周围各颗粒的支承，相 互接触堆积。 互接触堆积。
集合体结构— 集合体结构—聚粒沉积
粘性土组成颗粒细小， 表面能大， 颗粒带电， 粘性土组成颗粒细小 ， 表面能大 ， 颗粒带电 ， 沉积过程中粒间引力大于重力， 沉积过程中粒间引力大于重力， 并形成结合水 膜连结，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来， 膜连结，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来， 而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。 而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。这些粘 粒集合体呈团状，常称为团聚体， 粒集合体呈团状，常称为团聚体 ，构成粘性土 结构的基本单元。 结构的基本、细粒土的微观结构类型
常用土体本构模型及其特点小结（大全五篇）
常用土体本构模型及其特点小结（大全五篇）第一篇：常用土体本构模型及其特点小结常用土体本构模型及其特点小结-------山中一草⌝线弹性模型线弹性模型遵从虎克定律，只有2个参数，即弹性模量E和泊松比v，它是最简单的应力-应变关系，但无法描述土的很多特征，主要应用于早期的有限元分析及解析方法中，可用来近似模拟较硬的材料如岩土。
⌝ Duncan-Chang（DC）模型DC模型是一种非线性弹性模型，它用双曲线来模拟土的三轴排水试验的应力-应变关系（图1）。
它侧重于刻画土体应力-应变曲线非线性的简单特征，通过弹性参数的调整来近似地考虑土体的塑性变形。
但所用的理论仍然是弹性理论而没有涉及到任何塑性理论，故仍不能反映如应力路径对变形的影响、土体的剪胀特性和球应力对剪应变的影响等土体的很多重要性质。
由于DC模型是在为常数的常规三轴试验基础上提出的，比较适用于围压不变或变化不大、轴压增大的情况，如模拟土石坝和路堤的填筑。
⌝ Mohr-Coulomb（MC）模型MC模型是一种弹-理想塑性模型，它综合了胡克定律和Coulomb 破坏准则。
有5个参数，即控制弹性行为的2个参数：弹性模量E和泊松比v及控制塑性行为的3个参数：有效黏聚力c、有效内摩擦角和剪胀角。
MC模型采用了弹塑性理论，能较好地描述土体的破坏行为但却认为土体在达到抗剪强度之前的应力-应变关系符合胡克定律，因而并不能较好地描述土体在破坏之前的变形行为，且不能考虑应力历史的影响及区分加荷和卸荷。
故MC模型能较好地模拟土体的强度问题，MC模型的六凌锥形屈服面（图2）与土样真三轴试验的应力组合形成的屈服面吻合得较好，因此MC模型适合于低坝、边坡等稳定性问题的分析。
⌝ Drucker-Prager（DP）模型DP模型对MC模型的屈服面函数作了适当的修改，采用圆锥形屈服面（图3）来代替MC模型的六凌锥屈服面，易于程序的编制和进行数值计算。
它存在与MC模型同样地缺点，相对而言，在模拟岩土材料时，MC模型较DP模型更加适合。
土壤结构体的类型及其特征
土壤结构体的类型及其特征嘿，大家好啊！今天咱们来聊聊土壤结构体这事儿。
说到土壤，我可是了解得挺多的，毕竟咱种了这么多年地，对这土壤可谓是情有独钟。
先来给大家说说土壤结构体的类型。
最常见的有团粒结构、块状结构、柱状结构、板状结构和散粒结构。
这几种结构就像咱农村里的亲戚，各有各的特色。
比如说团粒结构，这玩意儿就像是咱们村里的大家庭，关系紧密，互相依存。
这种结构土壤透气性好，水分能保持住，对植物的生长特别有利。
我记得去年种玉米的时候，用了这种土壤，收成那叫一个好！块状结构就像是我们村里的老房子，硬邦邦的，不容易散。
这种土壤水分保持得不是太好，但能保持住养分，适合种一些耐旱的作物。
柱状结构和板状结构可就不太好对付了，它们就像村里的调皮孩子，弄得土壤板结，植物很难扎根。
咱们得想办法，比如深耕，让土壤变得松软一些。
散粒结构呢，就像是我们村里的外地亲戚，各自为政。
这种土壤透气性、保水性都挺差，植物在上面生长会很吃力。
咱们还得说说这些土壤结构体的特征。
比如团粒结构，它表面光滑，像是个圆滚滚的小球球。
块状结构呢，就是那种棱角分明的块状，有点像咱们村里的大石头。
柱状结构更特别，它就像是个圆柱形的小塔，层层叠叠。
板状结构就像是一层层的板子，把土壤分割成一块块。
散粒结构的特征就更明显了，它就是那种颗粒状的，看起来很散，容易流动。
这几种土壤结构体，咱们要根据实际情况来选择。
比如种庄稼，咱们就选团粒结构和块状结构，它们能保证作物生长得好。
要是种树，咱们就选柱状结构，这样树根容易扎根。
好了，今天咱们就聊到这里。
下次再给大家分享更多关于土壤的知识。
大家种地有啥疑问，随时问我，咱们一起探讨！嘿嘿，下次见！。
原状物理知识点归纳总结
原状物理知识点归纳总结一、土体的形成与结构1. 土体的形成土体是由岩石和有机物等经过风蚀、水蚀及生物作用等经过漫长的过程形成的，可以分为残积土、沉积土、变质土和岩溶土等不同类型的土体。
不同类型的土体在形成过程中受到不同的地质作用，因而其性质也有所差异。
2. 土体的结构土体的结构主要包括土粒间的排列状况、孔隙的类型和分布情况以及土粒各种间的相互作用等。
(1) 土粒间的排列状况土粒的排列状况主要有紧密排列、疏松排列和交错排列等不同类型，这些排列类型会直接影响土体的密实度和孔隙特征。
(2) 孔隙的类型和分布孔隙是土体的一个重要性质，主要包括毛细孔、可通透孔和裂隙等不同类型。
不同类型的孔隙会影响土体的渗透性和孔隙率等性质。
(3) 土粒间的相互作用土粒之间的相互作用主要包括重力作用、压缩作用、摩擦作用等。
不同种类的相互作用会直接影响土体的力学性质。
二、土体的性质与测定方法1. 土体的物理性质土体的物理性质是指土体的密度、孔隙度、比表面积和颗粒尺寸等性质。
这些性质可以通过实验和测试来得到。
(1) 土体的密度土体的密度是指单位体积土体的质量或质量比值，通常包括干密度、饱和密度和堆高密度等。
(2) 土体的孔隙度土体的孔隙度是指单位体积土体中的孔隙体积占总体积的比例，通常包括孔隙率、孔隙度和孔隙率等。
(3) 土体的比表面积土体的比表面积是指土粒表面的单位面积上的可吸附物质的量，通常通过比表面积的测试来得到。
(4) 土体的颗粒尺寸土体的颗粒尺寸是指土粒的尺寸分布情况和形状特征，通常通过筛分试验和形状分析来得到。
2. 土体的力学性质土体的力学性质是指土体在受到外力作用下的变形和破坏特性，包括土体的强度、变形、单向围压等性质。
这些性质可以通过实验和测试来得到。
(1) 土体的强度土体的强度是指土体抵抗外力提供的稳定和抗破坏能力，通常包括抗剪强度、抗压强度和抗拉强度等。
(2) 土体的变形土体的变形是指土体在受外力作用下的线性弹性和非线性弹塑性变形特性，通常包括围压变形模数、本构关系和渗透变形等。
土的本构 -回复
土的本构 -回复
土的本构是描述土体在受力作用下变形和破坏的力学性质的参数，是土力学研究的基础。
通常将土的本构分为线弹性、非线弹性和塑性三类。
线弹性本构指土壤在小应变范围内的变形是具有线性弹性特性的。
非线弹性本构包括弹塑性本构和粘塑性本构，它们被用于模拟土壤在应力大于强度极限时所表现出来的破坏和非线性弹性行为。
塑性本构主要用于模拟膨胀性土的本构，它描述了土体在剪切应力下的塑性形变。
土的本构分析在土力学分析和土工结构设计中起了重要的作用，这对土工工程师和岩土工程师来说是至关重要的。
因此，对于土的本构的研究和了解对于土工领域的工程实践和科学研究都有着重要的意义。
第三章土的结构和土体结构
（3）假斑状结构
粗粒物质含量较低， 被包围在细粒物质之中 而不能直接接触。
粗石状结构 假斑状结构
1.细粒土结构类型（团聚结构） 细粒土颗粒细小，具胶体特性，在水
中一般都不能以单个颗粒沉积，而凝聚成 较复杂的集合体进行沉积，形成细粒土特 有的团聚结构，又称为“海绵状结构”或 “蜂窝状结构”。
按土粒均匀与否可分为均粒和非均粒两 种类型。均粒团聚结构又可细分为蜂窝状 结构和絮凝状结构：
影响因素： （1）颗粒的大小：越大孔隙越大 （2）颗粒的均匀性：越均匀孔隙越大 （3）颗粒排列：越松散孔隙越大
土的孔隙类型：
类型
大孔 中孔 微孔 超微孔
孔隙大小
孔隙构成
>1mm 1-0.01mm 10-0.1μm <0.1 μm
孔隙由岩屑、大颗粒和植物 遗体构成
孔隙由砂粒、粉粒和植物遗 体构成
孔隙由微集合体，个别矿物 颗粒和动植物遗体构成
微集合体的孔隙
孔隙水特征
代表性土类
主要为重力水，实际上无毛管 现象
粗碎屑土
毛管水上升迅速，但高度不大， 砂土、亚砂土、
有重力水
黄土
毛管水上升慢，高度大，无重 力水
粘性土
孔隙中充满结合水，无重力水 和毛管水
粘性土
孔隙性的描述 (porosity, pore ratio)
Vv
Байду номын сангаас孔隙总体积
（1）孔隙度(率) n = ------------ x100% = ---------------------------- x100%
第三章 土的结构和土体结构
（三）土的排列方式及结构类型 指土粒或集合体排列的松密程度。 粗粒土—颗粒粗大—粒间分子引力小—靠重力 在水中沉积—松散单粒结构—无连结 细粒土—颗粒细小—分散度高—比表面积大， 表面能大—沉积时形成集合体（基本单元体）
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常用土体本构模型及其特点小结
------- 山中一草
线弹性模型
线弹性模型遵从虎克定律，只有2个参数，即弹性模量E和泊松比v，它是最简单的应力-应变关系，但无法描述土的很多特征，主要应用于早期的有限元分析及解析方法中，可用来近似模拟较硬的材料如岩土。
Duncan-Chang（DC）模型
DC模型是一种非线性弹性模型，它用双曲线来模拟土的三轴排水试验的应力-应变关系（图1）。
它侧重于刻画土体应力-应变曲线非线性的简单特征，通过弹性参数的调整来近似地考虑土体的塑性变形。
但所用的理论仍然是弹性理论而没有涉及到任何塑性理论，故仍不能反映如应力路径对变形的影响、土体的剪胀特性和球应力对剪应变的影响等土体的很多重要性质。
由于DC模型是在为常数的常规三轴试验基础上提出的，比较适用于围压不变或变化不大、轴压增大的情况，如模拟土石坝和路堤的填筑。
Mohr-Coulomb（MC）模型
MC模型是一种弹-理想塑性模型，它综合了胡克定律和Coulomb破坏准则。
有5个参数，即控制弹性行为的2个参数：弹性模量E和泊松比v及控制塑性行为的3个参数：有效黏聚力c、有效内摩擦角和剪胀角。
MC模型采用了弹塑性理论，能较好地描述土体的破坏行为但却认为土体在达到抗剪强度之前的应力-应变关系符合胡克定律，因而并不能较好地描述土体在破坏之前的变形行为，且不能考虑应力历史的影响及区分加荷和卸荷。
故MC模型能较好地模拟土体的强度问题，MC模型的六凌锥形屈服面（图2）与土样真三轴试验的应力组合形成的屈服面吻合得较好，因此MC模型适合于低坝、边坡等稳定性问题的分析。
Drucker -Prager（DP）模型
DP模型对MC模型的屈服面函数作了适当的修改，采用圆锥形屈服面（图3）来代替MC模型的六凌锥屈服面，易于程序的编制和进行数值计算。
它存在与MC模型同样地缺点，相对而言，在模拟岩土材料时，MC模型较DP模型更加适合。
修正剑桥模型（MCC）
MCC模型为等向硬化的弹塑性模型，它修正了剑桥模型的弹头形屈服面，采用帽子屈服面（椭圆形）（图4），以塑性体应变为硬化参数，能较好地描述黏性土在破坏之前的非线性和依赖于应力水平或应力路径的变形行为，MCC模型从理论上和试验上都较好地阐明了土体的弹塑性变形特征，是应用最为广泛的软土本构模型之一。
它需要4个模型参数，即原始压缩曲线的斜率（图5）、回弹曲线斜率、CSL线的斜率、弹性参数泊松比v。
此外，还需2个状态参数，即初始孔隙比和前期固结压力。
参考文献
[1] 徐中华，王卫东.敏感环境下基坑数值分析中土体本构模型的选择，2010,1（31）：258-264.。