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Li, H., Jia, L., Pu, S., Wang, L., Yan, X., & Huang, C. (2024). Investigation of strain-softening behaviours and development of constitutive model of red clays in Guiyang, China. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 57(4). https://doi.org/10.1144/qjegh2024-015
研究亮点
● 红黏土的应变软化特性揭示：研究表明，贵阳红黏土在不同围压条件下呈现显著的应变软化特性。应力–应变曲线分为弹性变形、塑性屈服和破坏后应力下降三个阶段，特别是达到峰值应力后应力逐渐减小并趋于稳定。
● NHRI非线性模型的适用性验证：采用南京水利科学研究院（NHRI）的非线性模型对红黏土应变软化特性进行拟合，结果显示该模型能够有效地反映贵阳红黏土的应变软化行为，且计算曲线与实验曲线高度吻合。
● 数值模拟的成功应用：基于FLAC3D平台进行的数值模拟与实验结果和NHRI模型计算结果相符，进一步验证了该模型在贵阳红黏土工程设计中的适用性，为地基和基坑设计提供了科学依据。
● 不同水分含量和围压对软化行为的影响：研究发现，水分含量和围压对红黏土的软化特性有显著影响。较低的水分含量和较高的围压会提升峰值强度，使软化现象更加明显，从而影响工程中的稳定性预测。
● 本构模型的参数确定方法：文章提出了通过实验曲线确定NHRI模型的关键参数的方法，包括峰值应力、峰值应变和残余强度的计算方法。这些参数的确定为模型的应用和进一步研究奠定了基础。
编者按：贵阳的红黏土，拥有含水高、塑性强的特性，在应力作用下表现出软化特性。作者从工程角度给出了实际的应用建议，强调了红黏土软化特性在设计中的不可忽视性。该研究为我们在复杂地质条件下的工程设计提供了参考。
摘要：红黏土广泛应用于工程项目中，具有高含水量、高塑性、大孔隙率、高强度和低压缩性等特性。贵阳红黏土的工程性质和变形模型与普通土壤存在显著差异，因此有必要对其应力–应变关系进行详细研究，以获得准确的工程参数。
为此，本文在不同水分含量和围压条件下对贵阳红黏土进行了一系列非固结不排水三轴压缩试验（UU）。试验结果表明，该黏土的应力–应变曲线分为三个阶段：弹性变形、塑性屈服和破坏后的应力下降阶段。在达到峰值偏应力后，偏应力逐渐减小并趋于稳定，表现出明显的应变软化特性。为拟合和获取相关参数，引入了南京水利科学研究院（NHRI）的非线性模型，并在FLAC3D平台上对标准土样进行了数值模拟。研究结果显示，非线性模型的计算曲线与实验曲线吻合良好，数值试验曲线也与之相符。这表明NHRI的非线性模型能够有效反映黏土的应变软化行为，非常适用于贵阳红黏土。
背景：贵阳地区的红黏土具有高含水量、高塑性等特点，被广泛应用于各类工程项目中。然而，红黏土在变形和力学性能方面与普通土壤存在显著差异。尤其是在高含水条件下，红黏土的应力–应变关系和应变软化特性直接影响地基稳定性和承载力。因此，对红黏土的应变软化行为进行深入研究，有助于准确预测其在工程中的表现，为设计和施工提供科学依据。
结果解读：研究结果显示，红黏土的应力–应变曲线分为弹性变形、塑性屈服和应力下降三个阶段。在达到峰值应力后，应力逐渐减小并趋于稳定，表现出明显的应变软化特性。NHRI非线性模型的拟合曲线与实验结果高度一致，数值模拟结果也验证了该模型的准确性。这表明NHRI模型在贵阳红黏土的软化行为模拟中具有较高的适用性。
要点问答
原文请查阅 Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology。
原文链接：https://doi.org/10.1144/qjegh2024-015
■ QJEGH 目录：2024年第2期（Volume 57, Issue 2, May 2024）
