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麻省理工学院 MIT-S1土本构模型

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1. 引言

MIT-S1土本构模型是一个在文献中很少提及的土本构模型,MIT-S1是MIT(麻省理工学院) 【2024年太沙基讲座获得者Whittle, A.J.教授的论文 (GeotechSet)】在上世纪90年代开发的一个模型,但这个模型似乎并未得到广泛应用。MIT-S1模型与NorSand模型【FLAC3D的NorSand模型】一样,其主要用途是进行静态液化分析。

BTW, MIT-S1似乎是在Ramberg-Osgood模型的基础上改进的。大多数与岩土相关的工业软件都内置了Ramberg-Osgood模型,例如Adina, OpenSees, FLAC3D, GTS NX, Diana, Abaqus。

2. MIT-S1本构模型

MIT-S1模型是一种广义有效应力土模型,用于对砂土行为进行本构模拟。该模型可对静态液化的敏感性进行定量预测,考虑了砂土初始状态对潜在排水不稳定性的影响,预测各种土与速率无关的各向异性行为,它对捕捉中间土行为特别有效。

MIT-S1的主要特性如下: 

(1) 强调了砂土初始状态对潜在排水不稳定性的影响。

(2) 预测与速率无关的土行为。

(3) 预测各向异性行为,即与方向有关的土行为。

(4) 可用于多种土。

该模型已成功用于各种模拟,并显示出极佳的简易性,它在各种应力水平和空隙率下使用相同的参数,并采用了临界状态土力学概念。不过,值得注意的是,该模型并不能预测循环载荷作用下的渐进破坏(应力-应变特性的变化主要归因于超孔隙压力的增加)。


使用 MIT-S1 模型为砂土选择材料参数时,需要满足几个关键要求,以确保本构型具有可靠的预测能力些要求包括:

(1) 了解空隙率、固结历史和材料各向异性的影响。

(2) 认识到只有采用适当的模拟策略,才能捕捉到排水条件变化引起的潜在不稳定性。

(3) 认识到某些简化假设会对潜在的不稳定性产生不切实际的限制

参数值是通过使用其它软件模拟与实验室的排水直剪(UDSS)试验据进行比较而得出的。校准优先考虑与一维压缩相关的 MIT-S1 模型参数,以及在剪切从收缩行为到扩张行为的过渡。


3. 参考

[1] (1999) Formulation of a unified constitutive model for clays and sands.
[2] (2002) Evaluation of a constitutive model for clays and sands: Part I - Sand behavior.
[3] (2013) Model Prediction of Static Liquefaction: Influence of the Initial State on Potential Instabilities.
[4] (2021) MIT-S1 Constitutive Model Calibration for a Portland area Soil. 
[5] (2022) Stability Analysis of Upstream Tailings Dam Using Numerical Limit Analyses.
[6] (2023) Numerical modeling of static liquefaction in tailing dams - comparison between HSS, Norsand, and MIT-S1 constitutive models.  
[7] Selection of Material Parameters for Sands using the MIT-S1 Model.


来源:计算岩土力学
ACTAbaqus岩土UMFLAC3DOpensees材料试验
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首次发布时间:2023-11-16
最近编辑:12月前
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