[发明专利]一种非饱和膨胀土抗剪强度区间本构模型的构建及计算方法

摘要

本发明公开了一种非饱和膨胀土抗剪强度区间本构模型的构建及计算方法，该方法基于概率论及土工试验原理，得出非饱和膨胀土抗剪强度区间分析模型中的参数区间取值范围，利用区间数学的计算方法，求解出非饱和膨胀土抗剪强度取值的区间范围；运用该方法计算出的非饱和膨胀土抗剪强度参数，既能保证抗剪强度参数取值的正确性，也能提高非饱和膨胀土抗剪强度模型应用的广泛性。利用该方法计算非饱和膨胀土抗剪强度，既能保证所求解的非饱和膨胀土抗剪强度参数的准确性，也能充分体现非饱和膨胀土抗剪强度参数的复杂性，解决了点变量不能充分表达非饱和膨胀土抗剪强度参数的准确性和复杂性问题，大大提高了非饱和膨胀土抗剪强度模型的广泛性及适用性。

主权项

一种非饱和膨胀土抗剪强度区间本构模型的构建及计算方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：首先根据现有土工试验规范要求，采集至少6组非饱和膨胀土参数实测值，并获取每个参数的平均值；其中，所述非饱和膨胀土参数包括有效黏聚力c′、任一截面上的法向应力σ、有效内摩擦角超孔隙水压力μa、基质吸力μw及内摩擦角步骤2：采用概率论中的标准差计算公式，求取步骤1中所述非饱和膨胀土参数的标准差；步骤3：按照公式x＝[p‑3θ,p+3θ]构建所述非饱和膨胀土参数区间取值范围x，其中，p表示待构建区间取值范围非饱和膨胀土参数的平均值，θ表示待构建区间取值范围非饱和膨胀土参数的标准差，具体如下：c′的区间取值范围为[c′p‑3c′θ,c′p+3c′θ]；σ的区间取值范围为[σp‑3σθ,σp+3σθ]；的区间取值范围为μa的区间取值范围为μw的区间取值范围为[μwp‑3μwθ,μwp+3μwθ]；的区间取值范围为其中，c′p、σp、μap、μwp及依次为c′、σ、μa、μw及的平均值；c′θ、σθ、μwθ及依次为c′、σ、μa、μw、的标准差；步骤4：基于步骤3获取的非饱和膨胀土参数区间取值范围x确定非饱和膨胀土抗剪强度计算公式中吸附强度τs的区间取值范围：当时，τs的区间取值范围为当时，τS的区间取值范围为当时，τs的区间取值范围为其中，m为膨胀力的有效系数；Ps为膨胀力；μa为孔隙气压力，μw为孔隙水压力，μa‑μw为基质吸力；χ为与饱和度相关的修正参数；步骤5：非饱和膨胀土抗剪强度区间本构模型如下：其中，c′＝c′p‑3c′θ，σ＝σp‑3σθ，依据选取的τs代入步骤5所获得的非饱和膨胀土抗剪强度区间本构模型中，获得非饱和膨胀土抗剪强度的取值范围。