考虑应力路径影响的钙质砂硬化模型的参数获得

本发明涉及岩土力学试验，具体地涉及考虑应力路径影响的钙质砂硬化模型的参数获得方法。背景技术：1、近年来，随着海洋开发和岛礁建设的不断发展，钙质砂的工程性质也受到研究人员的重视。2、钙质砂是一种以碳酸钙为主要成分的特殊砂土，具有粒内富含孔隙、形状不规则、颗粒易破碎的特点。钙质砂在剪切荷载作用下，塑性变形不仅受应力状态、当前孔隙比和应力路径依附性的影响，还与其颗粒破碎特性相关。3、因此，对于钙质砂这类易破碎的粒状土构建硬化参量时，除了考虑应力状态，当前孔隙比和应力路径的影响外，还需要考虑颗粒破碎的影响。4、现有技术对上述问题，采取的技术手段为采用各种不同形式的硬化参量表达式来描绘粒状土的颗粒破碎特性。5、现有技术的缺陷在于：6、1.由于现有技术的模型主要关注点只放在了颗粒破碎和初始孔隙比对钙质砂力学特性的影响，从而忽略了应力路径对钙质砂力学特性的影响；7、2.由于现有技术的拟合方式主要是针对钙质砂三轴剪切试验的仿真对标，从而忽略了该模型在等向压缩条件下钙质砂的硬化规律；8、3.由于现有技术的模型都仅仅只是基于石英砂试验结果的预测对模型的准确性进行了验证，从而是否适用于钙质砂不得而知，也就是说有效性还需要进一步验证。技术实现思路1、本发明针对上述问题，提供考虑应力路径影响的钙质砂硬化模型的参数获得方法，其目的在于得到高精度的多应变率材料硬化模型参数；从根本上解决现有技术在模型参数建立过程中不能同时兼顾应力路径和颗粒破碎效应的性能表征问题；在实际试样模拟中的应用效果良好。2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：3、一种考虑应力路径影响的钙质砂硬化模型的参数获得方法，包含以下步骤：4、s100.获得等向三轴压缩试验体应变与平均有效主应力的关系曲线；5、s200.计算等向三轴压缩试验体变模量；6、s300.计算不同的所述平均有效主应力下的钙质砂的hardin相对破碎率；7、s400.获取关于所述平均有效主应力的影响曲率参数、关于所述平均有效主应力的影响斜率参数；8、s500.获取关于所述平均有效主应力的影响参数、关于等向三轴压缩试验相对破碎率的影响参数；9、s600.获得常规三轴压缩试验体应变和主应力比与常规三轴压缩试验轴向应变的关系曲线；10、s700.获取常规三轴压缩试验剪胀应力比与应力比的关系曲线、临界应力比、相变应力比；获取主应力比影响剪胀比的斜率参数、主应力比影响剪胀比的曲率参数、临界参数；11、s800.获得等比加载三轴压缩试验体应变和所述平均有效主应力与轴向应变的关系曲线；12、s900.获取主应力比影响应力路径相关因子的斜率参数、主应力比影响应力路径相关因子的曲率参数；13、s1000.计算得到钙质砂的应力应变关系曲线。14、优选地，s100具体包含以下步骤：15、s110.由人工预设初始孔隙比；16、s120.在所述初始孔隙比下，采用不同的所述平均有效主应力进行钙质砂的等向三轴压缩试验；17、s130.通过s120的所述等向三轴压缩试验，获得所述等向三轴压缩试验体应变与所述平均有效主应力的关系曲线。18、优选地，s200中所述等向三轴压缩试验体变模量按下式表达：19、20、其中：k为所述等向三轴压缩试验体变模量；d用于表征增量；p为所述平均有效主应力；εv1为所述等向三轴压缩试验体应变。21、优选地，s300中通过进行钙质砂的颗粒筛分试验，计算得到不同的所述平均有效主应力下的钙质砂的所述hardin相对破碎率；22、s400中采用hardin等向三轴压缩试验相对破碎率计算公式，获取关于所述平均有效主应力的影响曲率参数、关于所述平均有效主应力的影响斜率参数；23、s500中根据等向三轴压缩试验下所述等向三轴压缩试验体变模量与所述平均有效主应力的关系曲线，获取关于所述平均有效主应力的影响参数、关于所述等向三轴压缩试验相对破碎率的影响参数；24、s900中根据等比加载三轴压缩试验，获取所述主应力比影响应力路径相关因子的斜率参数、所述主应力比影响应力路径相关因子的曲率参数；25、s1000中通过塑性应变计算公式，计算得到所述钙质砂的应力应变关系曲线。26、优选地，s600具体包含以下步骤：27、s610.由人工预设所述初始孔隙比；28、s620.在所述初始孔隙比下，采用不同的围压钙质砂，进行常规三轴压缩试验；29、s630.通过s620中的所述常规三轴压缩试验，获得所述常规三轴压缩试验体应变和所述主应力比与所述常规三轴压缩试验轴向应变的关系曲线；30、s800具体包含以下步骤：31、s810.由人工预设所述初始孔隙比；32、s820.在所述初始孔隙比下，采用不同的所述主应力比的钙质砂，进行等比加载三轴压缩试验；33、s830.通过s820中的所述等比加载三轴压缩试验，获得所述等比加载三轴压缩试验体应变和所述平均有效主应力与轴向应变的关系曲线。34、优选地，所述hardin相对破碎率按下式表达：35、36、其中：br为所述hardin相对破碎率；a为关于所述平均有效主应力的影响曲率参数；b为关于所述平均有效主应力的影响斜率参数；p为所述平均有效主应力；η为所述应力比。37、优选地，s500中获取关于所述平均有效主应力的影响参数、关于等向三轴压缩试验相对破碎率的影响参数按下式表达：38、k＝k0+atp+abbr39、其中：k0为初始等向三轴压缩体变模量；at为关于所述平均有效主应力的影响参数；ab为关于等向三轴压缩试验相对破碎率的影响参数。40、优选地，s700中所述常规三轴压缩试验剪胀应力比按下式表达：41、42、其中：d为所述常规三轴压缩试验剪胀应力比；为所述常规三轴压缩试验体应变；为常规三轴压缩试验塑性剪应变；κ为所述主应力比影响剪胀比的斜率参数；ω为所述主应力比影响剪胀比的曲率参数；r为所述主应力比；md为所述相变应力比，按下式表达：43、md＝mc exp(nψ)44、其中：mc为所述临界应力比；ψ为状态参数，用于表征当前孔隙比与临界孔隙比之间的差值；n为所述临界参数；45、优选地，s900中所述主应力比影响应力路径相关因子的斜率参数与所述主应力比影响应力路径相关因子的曲率参数的拟合关系按下式表达：46、47、其中：f(η)为应力路径相关因子；εv1为所述等向三轴压缩试验体应变；α为所述主应力比影响应力路径相关因子的斜率参数；β为所述主应力比影响应力路径相关因子的曲率参数。48、优选地，s1000中所述钙质砂的应力应变关系曲线按下式表达：49、50、其中：为塑性体应变；为塑性剪应变。51、本发明与现有技术对比，具有以下优点：52、1.由于本发明的思路在于采用先通过等向三轴压缩试验和颗粒筛分试验，并通过数据处理获得等向三轴压缩试验体应变与平均有效主应力的关系曲线和相对破碎率，然后采用模型公式进行拟合获得钙质砂体变模量与平均有效主应力和相对破碎率的关系表达式；进一步地，本发明在常规三轴压缩试验和等比加载三轴压缩试验，建立相应的剪胀方程，获取应力路径相关因子，并通过拟合获得相应模型参数，从而通过上述步骤，得到了高精度的多应变率材料硬化模型参数；53、2.由于本发明将不同应力路径下考虑颗粒破碎的钙质砂试样进行三轴压缩试验，优化得到考虑应力路径和颗粒破碎影响的本构模型参数，从而从根本上解决了现有技术在模型参数建立过程中不能同时兼顾应力路径和颗粒破碎效应的性能表征问题，进而使得本发明在实际试样模拟中的应用效果良好。