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摘要
为研究典型应力-剪胀关系对常见岩土材料力学响应的预测效果，构建适合岩石材料的应力-剪胀关系，提升本构模型的准确性，本文结合试验数据对典型应力-剪胀关系展开对比分析，并构建适用于岩石的应力剪胀关系模型。首先基于热动力学框架和能量守恒方程，梳理了三种典型的应力-剪胀关系模型，并将多种岩土材料的应力-剪胀数据与典型应力-剪胀关系进行对比；随后以Rowe剪胀关系模型为基本框架，考虑多种因素影响，提出了适用于岩石的改进Rowe应力-剪胀关系模型，并分析了所提模型对试验数据的拟合效果，并对比所提模型和变剪胀角模型对加载过程剪胀角演化的模拟效果；最后将修正Rowe剪胀关系与修正剑桥模型耦合，并与经典的修正剑桥模型的模拟结果和试验数据进行对比校验。研究结果表明：由于黏聚力的影响，基于纯摩擦假设推导的经典应力-剪胀关系无法准确描述含黏聚力岩土材料的应力-剪胀响应；修正Rowe剪胀关系模型可以有效反映岩石的应力-剪胀响应，并能模拟数据中的“回旋勾”现象；本文提出的应力-剪胀关系模型不仅形式简洁，且参数数量较变剪胀角模型少；应用本文所提的修正Rowe剪胀关系模型可以提升本构模型在变形预测方面的准确性。
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单位中国人民解放军陆军工程大学; 土木工程学院; 航天学院; 中山大学; 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）
