一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法

本发明涉及土木工程，尤其是涉及一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法。

背景技术：

1、筋土界面作用特性在加筋结构设计和分析中起着关键作用，现有技术中，筋土界面拉拔模型的剪切应力-剪切位移关系大多采用直线或双曲线，虽能较好的模拟拉拔行为，但针对筋土拉拔界面力学特性的研究均未考虑到初始剪应力不为零的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，通过建立初始剪应力不为零的剪应力-位移关系的三阶段弹塑性模型，来预测高延展性土工布的拉拔力学特性，可以准确预测高延展性土工布的拉拔力学特性，同时可为实际加筋尾矿坝工程中土工布的应用提供重要的数据参考。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，具体步骤如下：

3、步骤s1：确定三阶段线性剪应力-位移关系；

4、步骤s2：建立考虑初始剪切力的拉拔界面力学模型，拉拔界面力学模型为三阶段初始剪应力不为零的弹塑性模型；

5、步骤s3：给出拉拔界面力学模型筋材受力的边界条件，得到三阶段弹塑性模型。

6、优选的，步骤s1具体如下：

7、步骤s11:第一阶段以不过原点直线表示,第一阶段表示剪应力达到峰值前的τ-u关系，关系式如下：

8、τ＝kslu+τ0，0≤u≤up    (1)

9、τ0＝γks1up    (2)

10、γ＝τ0/(τp-τ0)    (3)

11、其中，τ表示剪切力，u表示筋土位移，ks1表示第一阶段直线斜率，τ0表示界面初始剪切力，up为界面峰值剪应力时的位移；γ表示界面初始剪应力比；

12、步骤s12：第二阶段以直线表示，第二阶段表示筋材的应变软化，第二阶段τ-u关系如下：

13、τ＝ks2(u-up)+τp，up＜u≤ur    (4)

14、其中，ks2为第二阶段直线斜率，ur第二阶段直线界面残余位移，ur＝[1+(rf-1)(1+γ)/η]up，rf为界面残余剪应力与界面峰值剪应力之间比值，rf的取值范围为0.5-1.0，rf＝τr/τp，τr为界面残余剪应力；η为相对界面剪切刚度，η＝ks2/ks1；

15、步骤s13：第三阶段以水平直线表示，第三阶段表示筋材的塑性流动，第三阶段τ-u关系如下：

16、τ＝τr，u＞ur    (5)

17、其中，τr＝rfτp＝rf(1+γ)ks1up。

18、优选的，拉拔界面力学模型的三阶段剪应力-位移(τ-u)关系如下：

19、

20、优选的，在步骤s3中，

21、筋材受力的边界条件如下：

22、

23、其中，x为筋材长度方向坐标，ε为应变，t0为x＝0处拉力；t为筋材的厚度；令u＝u/up，x＝x/l；t*＝t0/tm为无量纲拉力；tm＝2τpl为最大拉力；为筋材的相对刚度；l为筋材的长度，e表示弹性模量。

24、因此，本发明采用上述结构的一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，具有以下有益效果:可以准确预测高延展性土工布的拉拔力学特性，可为实际加筋尾矿坝工程中土工布的应用提供重要的数据参考。

25、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，其特征在于，步骤s1具体如下：

3.根据权利要求2所述的一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，其特征在于：拉拔界面力学模型的三阶段剪应力-位移(τ-u)关系如下：

4.根据权利要求1所述的一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，其特征在于：在步骤s3中，

技术总结
本发明公开了一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，属于土木工程领域，具体步骤如下：步骤S1：确定三阶段线性剪应力‑位移关系；步骤S2：建立考虑初始剪切力的拉拔界面力学模型，拉拔界面力学模型为三阶段初始剪应力不为零的弹塑性模型；步骤S3：给出拉拔界面力学模型筋材受力的边界条件，得到三阶段弹塑性模型。采用上述一种土工布与尾矿拉拔界面力学模型构建方法，通过建立初始剪应力不为零的剪应力‑位移关系的三阶段弹塑性模型，来预测高延展性土工布的拉拔力学特性，可以准确预测高延展性土工布的拉拔力学特性，同时可为实际加筋尾矿坝工程中土工布的应用提供重要的数据参考。

技术研发人员：杜常博,李东泽,牛犇,蒋鑫祺
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13