21世紀岩土工程發展展望(三)

3 本構模型研究
在經典土力學中沉降計算將土體視為彈性體,採用布西奈斯克公式求解附加應力,而穩定分析則將土體視為剛塑性體,採用極限平衡法分析。採用比較符合實際土體的應力-應變-強度(有時還包括時間)關係的本構模型可以將變形計算和穩定分析結合起來。自roscoe與他的學生(1958~1963)創建劍橋模型至今,各國學者已發展了數百個本構模型,但得到工程界普遍認可的極少,嚴格地說尚沒有。岩體的應力-應變關係則更為複雜。看來,企圖建立能反映各類岩土的、適用於各類岩土工程的理想本構模型是困難的,或者說是不可能的。因為實際工程土的應力-應變關係是很複雜的,具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等,同時,應力路徑、強度發揮度、以及岩土的狀態、組成、結構、溫度等均對其有影響。
開展岩土的本構模型研究可以從兩個方向努力:一是努力建立用於解決實際工程問題的實用模型;一是為了建立能進一步反映某些岩土體應力應變特性的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內時模型和損傷模型,以及結構性模型等。它們應能較好反映岩土的某種或幾種變形特性,是建立工程實用模型的基礎。工程實用模型應是為某地區岩土、某類岩土工程問題建立的本構模型,它應能反映這種情況下岩土體的主要性狀。用它進行工程計算分析,可以獲得工程建設所需精度的滿意的分析結果。例如建立適用於基坑工程分析的上海粘土實用本構模型、適用於沉降分析的上海粘土實用本構模型,等等。筆者認為研究建立多種工程實用模型可能是本構模型研究的方向。
在以往本構模型研究中不少學者只重視本構方程的建立,而不重視模型參數測定和選用研究,也不重視本構模型的驗證工作。在以後的研究中特別要重視模型參數測定和選用,重視本構模型驗證以及推廣套用研究。只有這樣,才能更好為工程建設服務。