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1、城市固废本构模型研究（同济大学学报）2015年第四期城市固体废弃物，下面称为城市固废由于组分复杂，加之生化降解等多种因素影响，其物理力学特性常较复杂考虑到固废力学特性对填埋场稳定性及变形分析的重要性，因此有必要针对其强度和本构特性进行深化研究固废强度常通过线性准则描绘，在当变形较大固废仍未毁坏时，可采用应变对应的抗剪强度确定以往试验结果表明，固废粘聚力一般在范围，摩擦角则位于范围随着龄期增长，固废充分降解后，粘聚力迅速降低甚至到然而，线性准则只能描绘与常规土体力学性质相近的固废强度，对于大多数固废，其强度表现为非线性等通过试验结果的分析，指出固废摩擦角随平均应力增大而降低，这进一步得到了等试验
2、结果和和的证明等通过总结试验结果和填埋体稳定性强度参数反分析，进一步证明了固废强度的非线性特性有关土体非线性强度目前已开展过一些讨论，并已建立了相应准则如，但针对城市固废非线性强度特性还缺乏深化讨论，且与线性准则间的转换还值得进一步研究当前固废本构特性的研究多参照土体开展，如和利用理想弹塑性模型描绘固废本构特性，用于填埋场稳定性分析吕玺琳等采用硬化模型研究固废本构特性，并分析了其失稳特性等将固废看作纤维加筋相和泥状物复合体，提出了复合本构模型，冯世进等则基于该模型建立了基于邓肯张模型的复合本构模型这些本构模型能合理描绘固废应力应变关系，但缺少对体变特性的讨论受其复杂组分的影响，固废体变特性与常
3、规土体可能差异较大高丽亚等通过大三轴试验指出，固废体变随围压增大反而减小，与土体体变规律相反，该特性也得到其他试验结果如等，等，冯世进等的证明针对当前有关固废强度和本构描绘存在的缺乏，本文基于幂函数形式的非线性毁坏屈从准则，并采用合理的塑性势函数，建立了一个合理适用的固体废弃物本构模型，并通过对一系列三轴试验结果模拟进行了比照验证城市固废非线性强度准则强度准则为合理描绘固废的非线性强度特性，采用幂函数强度准则。内摩擦角对降解较充分的高龄期城市固废而言，其粘聚强度一般较小，为简单起见，忽略式中的黏性项进行分析。城市固废本构模型通过非线性强度准则建立屈从函数，并根据剪胀特性获得塑性势函数和，分别为
4、为合理描绘固废的体变特性，剪胀参数比视为一个与初始围压有关的量。三轴试验模拟验证力学生物预处理固废试验首先模拟和针对力学生物预处理，固废三轴固结排水剪切试验结果试样为直径、高的圆柱体，初始孔隙比为通过固废弹性特性选取参数、，根据试样孔隙特性选取，和通过强度特性选取，和通过体变特性选取，为拟合参数根据表参数，对围压为、条件下的试验结果进行模拟采用幂函数非线性强度准则预测的固废抗剪强度结果如图所示，预测值与试验值符合较好考虑剪胀参数随压力水平的变化，采用如图所示的剪胀参数，模拟得到应力应变关系曲线如图所示，通过与试验比照表明，本模型能合理反映初始围压对应力应变关系的影响特性成都某填埋场固废试验进一
5、步对李俊超等的三轴固结排水剪切试验结果进行模拟固废采自成都某填埋场深度处，直径为、高度为。根据现场实测结果，试样初始孔隙比取采用如表所示的模型参数，对初始围压为、条件下的组试验结果进行模拟通过本文非线性强度准则预测的强度值如图所示，从图中可看出，该准则能合理反映平均应力对固废强度的影响应力应变特性模拟结果与试验比照如图所示，模拟结果与试验基本一致从试验结果可知，体缩型固废的体变与常规土体不同，即初始围压越大，体变反而越小为合理描绘这一特性，假定剪胀性参数与应力有关的量，这里取从图的模拟结果可看出，采用该剪胀参数能合理反映试样随初始围压增大压缩性降低的现象，且模型预测结果与试验结果符合较好结论为反映城市固废剪切强度随平均压力的变化，建立了一个幂函数非线性强度准则，并分析了剪切强度随参数的变化特性进一步分析了向线性准则转换所得内摩擦角的变化规律，结果表明，该准则能合理反映摩擦角随围压而降低的规律，并与试验结果一致基于增量双曲线硬化准则，并采用合理的塑性势函数，建立了一个适用于固废的非关联流动弹塑性本构模型通过对一系列三轴固结排水试验结果的模拟表明，所建立的模型不仅能合理反映初始围压对应力应变关系的影响，并能正确模拟体变随围压的变化由于固废体变特性复杂，与常规土体可能差异较大，因此尚需开展进一步的试验和理论研究