陈池威，刘国明，赵 辰

(福州大学 土木工程学院， 福建 福州 350108)

随着经典弹塑性、非线性弹性理论广泛应用于水利工程中，面板堆石坝得到迅速发展。选择合理的理论模型有助于预测面板坝的变形，因此研究能够精确反映堆石料力学特性的本构模型是面板坝应力变形分析的重要内容。面板坝中的堆石材料属于无黏性粗粒土，在剪切的过程中表现出明显的剪胀性和高度非线性等力学特征[1]。堆石料在低围压下常表现为剪胀，在围压较大时呈现剪缩状态。因此，同时考虑剪胀剪缩性的堆石料本构模型能够更好地反映面板堆石坝强度和应力变形的特性。

岩土类材料本构关系没有统一的理论理解，各学者针对不同的力学特性对本构模型作出各种假设及改进。沈珠江曾指出，面板应力变化情况主要受堆石料的剪胀剪缩性的影响，因此基于新的硬化理论提出双屈服面弹塑性模型(南水模型)[2]主要用于无黏性材料剪胀特性的描述，克服非线性模型中未考虑材料的剪胀性等缺点。Rowe[3-4]基于试验研究认为剪胀性是由于颗粒材料几何内部相互约束造成的，因此提出应力剪胀理论。Wan等[5]在Rowe研究成果的基础上，考虑临界孔隙比的影响引入孔隙率相关因子，认为材料密度和应力水平也会影响颗粒剪胀特性。

目前在描述堆石料力学特性方面，贾宇峰等[6]、米晓飞等[7]和刘萌成等[8]基于试验成果考虑堆石材料的颗粒破碎和湿化变形效应，并提出相应的经验公式。……