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原文传递软土流变模型及其工程应用

论文题名：	软土流变模型及其工程应用
关键词：	软土流变;流变本构模型;BP神经网络;路基沉降;有限元分析
摘要：	软土是一种极其复杂的工程材料，其特殊的物质成分和复杂的结构决定了软土复杂的工程特性。在传统的土力学研究中，土被假定为弹性体或者弹塑性体，然而，无论是线性弹性体还是非线性的弹塑性体，其本构关系都是应力与应变两者之间的关系，与时间无关。而事实上，自然界土体的应力应变关系与时间紧密相关，因而在土体的本构关系中加入时间因素极为必要。这种包括应力、应变和时间三者在内的本构关系就是基于粘弹塑性理论而建立的土的流变力学。越来越多的工程实例表明，岩土很多工程的破坏都跟软土流变有关。因而，研究软土的流变特性具有重要的理论价值和实践意义。正如土的本构关系在土力学中的重要性，土的流变本构关系也是土流变研究的关键所在。因此，本文首先总结了以往研究软土流变本构模型的各种理论，分析了理论模型和经验模型的构造及其优缺点。针对软土流变的非线性，建立一个简化的半理论半经验的流变本构组合模型，用理论模型描述流变的线性部分，用经验模型描述软土流变的非线性部分，并把它应用于上海淤泥质粘土的流变分析中。其次，引入经典的BP神经网络，利用人工神经网络超强的非线性映射能力和容错能力，根据广东江门软土蠕变试验结果，建立广东江门软土流变的网络本构模型，既克服了以往分别按各分级载荷下蠕变试验数据拟和出蠕变本构模型使用不便的缺点，又克服了蠕变本构关系式难以合理构造的困难，并通过上海软土蠕变试验的进一步验证，具有可考虑因素多、拟合精度高、泛化预测能力强、适应性好等特点。最后，针对目前路基沉降计算和预测存在的困难和缺陷，引入了考虑流变的有限元计算方法，通过MSC.Marc/Mentat有限元软件，对杭州绕城高速公路的路基沉降进行了考虑流变和不考虑流变两种方案的有限元分析。结果表明，考虑软土流变的计算方案更符合路基实际沉降规律，在软土地基沉降计算中，特别是工后沉降，考虑软土的流变特性是非常必要的。
作者：	刘辉
专业：	岩土工程
导师：	陈昌富;刘齐建
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文