Influence of Selection of Constitutive Models of Soil on the Site Dynamic Analysis
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摘要: 合理选择本构模型是土动力学问题数值模拟中的一项重要工作。利用PLAXIS 2D软件的土工实验模拟功能分别对4种常用的岩土本构模型——线弹性模型、摩尔库伦模型、土体硬化模型和小应变土体硬化模型在往复荷载下的理论滞回曲线进行了对比分析，并在此基础上研究了选择不同本构模型对自由场地震反应分析结果的影响以及不同本构模型中各参数的变化对场地动力计算结果的敏感性分析。研究结果为土动力学问题数值模拟中如何选择本构模型和合理判断数值分析结果提供了参考依据。Abstract: Selection of the material constitutive model plays a key role in the numerical simulation of the dynamic behaviors of the soil. Based on the function of simulation of soil lab test of the PLAXIS 2D, comparison of the hysteretic behavior among different constitutive model (such as the linear elastic model, MC model, HS model and HSS model) under cyclic loading has been presented in this paper. Then, we studied the influence of the different constitutive model on the earthquake response of the free field and parameter sensitivity analysis for different constitutive model. The main conclusion of this study gives a good reference for how to select the material constitutive model and explains the numerical computing results in the soil dynamic analysis.
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图 8 不同本构模型地表位移时程对比
Figure 8. Comparison of displacement history among different models
图 9 不同本构模型所得地表加速度时程对比
Figure 9. Comparison of acceleration history among different models
图 10 本构模型对不同位置动力反应影响
Figure 10. Comparison of dynamic response from different soil locations
图 13 土体硬化（HS）模型中$E_{{\rm{ur}}}^{{\rm{ref}}} $的变化对计算结果的影响
Figure 13. The influence of $E_{{\rm{ur}}}^{{\rm{ref}}} $ on results from the HS models
图 14 小应变土体硬化（HSS）模型中各参数的变化对计算结果的影响
Figure 14. The influence of $ E_{{\rm{ur}}}^{{\rm{ref}}} $ and $ G_{\rm{0}}^{{\rm{ref}}} $ on results from the HSS models
表 1 本构模型的参数
Table 1. The parameter of constitutive model
本构模型 LE模型 MC模型 HS模型 HSS模型 E′/kN·m－2 50×103 50×103 υ′ 0.3 0.3 $ {c'_{{\rm{ref}}}} $/kN·m－2 10 10 10 φ′/° 20 20 20 $ E_{50}^{{\rm{ref}}} $/kN·m－2 67.31×103 67.31×103 $ E_{{\rm{oed}}}^{{\rm{ref}}} $/kN·m－2 67.31×103 67.31×103 $ E_{{\rm{ur}}}^{{\rm{ref}}} $/kN·m－2 201.93×103 201.93×103 $ {\gamma _{0.7}} $ 1.0×10－4 $ G_0^{{\rm{ref}}} $/kN·m－2 1.25×105 注：表中E′、υ′、$ {c'_{{\rm{ref}}}} $、$ \varphi ' $分别为有效的弹性模量、泊松比、黏聚力和摩擦角，$ G_0^{{\rm{ref}}} $为小应变参考剪切模量，$ {\gamma _{0.7}}$为0.7倍初始刚度时的剪切应变。其余参数同文中说明。 
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表 2 不同本构模型主要参数的敏感性分数
Table 2. Parameter sensitivity scores for different constitutive models
本构模型 $ E' $ $ \upsilon ' $ $ {c'_{{\rm{ref}}}} $ $ \varphi ' $ $ E_{50}^{{\rm{ref}}} $ $ E_{{\rm{oed}}}^{{\rm{ref}}} $ $E_{{\rm{ur}}}^{{\rm{ref}}} $ $ {\gamma _{0.7}} $ $ G_0^{{\rm{ref}}} $ LE模型 88 12 MC模型 80 14 4 2 HS模型 0 3 1 1 95 HSS模型 1 4 2 2 43 7 41
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黄茂松, 姚仰平, 尹振宇, 2016.土的基本特性及本构关系与强度理论.土木工程学报, 49(7):9-35. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-OGTY201507001002.htm 蒋其峰, 彭艳菊, 荣棉水等, 2014.渤海海域粉质粘土动力学参数的统计分析.震灾防御技术, 9(2):252-262. doi: 10.11899/zzfy20140210 刘志祥, 张海清, 2015a.PLAXIS 3D基础教程.北京:机械工业出版社, 82-83. 刘志祥, 张海清, 2015b.PLAXIS高级应用教程.北京:机械工业出版社, 13. 楼梦麟, 潘旦光, 范立础, 2003.土层地震反应分析中侧向人工边界的影响.同济大学学报, 31(7):757-761. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201111043.htm 潘旦光, 楼梦麟, 董聪, 2005.土层地震行波反应分析中侧向人工边界的影响.岩土工程学报, 27(3):308-312. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC20050300C.htm 彭文斌, 2008.FLAC 3D实用教程.北京:机械工业出版社, 99-100. 沈珠江, 2000.理论土力学.北京:中国水利水电出版社, 19-23. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200004012.htm 史丙新, 周荣军, 吕悦军等, 2015.成都平原粘性土动力学参数统计分析.震灾防御技术, 10(2):305-315. doi: 10.11899/zzfy20150210 施春花, 吕悦军, 彭艳菊等, 2009.北京地区粉质粘土土动力学参数的统计分析.震灾防御技术, 4(1):69-79. doi: 10.11899/zzfy20090107 谢定义, 2011.土动力学.北京:高等教育出版社, 3-4. 姚仰平, 张丙印, 朱俊高, 2012.土的基本特性、本构关系及数值模拟研究综述.土木工程学报, 45(3):127-150. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201203020.htm Józsa V., 2011. Effects of rarely analyzed soil parameters for FEM analysis of embedded retaining structures. In:21st European Young Geotechnical Engineers Conference. Rotterdam, Netherlands. Sigarán-Loría C., Kaynia A. M., Hack R., 2007. Soil stability under earthquakes:a sensitivity analysis. In:4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering. Greece, 1763-1775. -
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