基于温度加载历史软粘土地层多物理场耦合模型研究

在温度荷载复杂加载条件，软粘土所表现出来的加荷屈服和热屈服非简单的线性耦合。鉴于此，本项目首先采用室内试验和理论分析相结合的方法，从复杂加载条件及耦合作用出发，在三种加载升温工况下进行软粘土室内常规三轴试验，研究超固结比和孔隙率对软粘土变形的影响规律，探讨加荷屈服(LY)和热屈服(TY)的耦合规律及比例。其次，基于修正的热导定律，建立非线性热流固耦合动力响应模型(THMD)，研究不同加载升温工况下软粘土的热力学响应。最后，借鉴软粘土弹塑性本构方程，引入LY和TY耦合的比例参数，建立热硬化定律，并利用修正的热导定律，建立热流固耦合弹塑性计算模型(THMPD)。在COMSOL Multiphysics平台上，编制相应的用户子程序，将其应用于近场地震力作用下软粘土热力学响应及波的传播问题分析中，发展多物理场土力学。

在TAJ-20动三轴试验系统上，对温控系统进行设计、安装和调试；开展了不同加载升温工况下的软粘土试验，探讨了加载升温历史对软粘土力学特性的影响；利用试验结果，分析不同加载历史条件下的耦合规律和耦合比例，初步建立热流固耦合弹塑性计算模型；其次，利用建立的非线弹性热流固耦合作用模型，研究了不同加载和温度工况条件下饱和软粘土的热弹性动力响应，探讨了热流固耦合参数的影响规律；开展了饱和土体中热弹性波的传播特性、P波和S波的反射特征研究；最后，在COMSOL Multiphysics平台上，对模型进行二次开发，编写用户子程序，分析了热流固耦合固结问题、非线弹性问题的模拟和应用。