从弹性波速一致推导土体刚度

弹性波速是地质力学的基础，历史上一直由假设线弹性固体介质的解析公式描述。基于这一假设的经验关系被用来确定依赖于压力、密度和其他状态变量的非线性弹性刚度关系。显然，这种方法在解析波速（从而刚度）的推导与经验生成的刚度常数之间引入了数学和物理上的脱节。在我们的研究中，我们推导了能量守恒（超弹性）和非能量守恒（次弹性）本构模型的波速，这些模型对压力和密度具有一般依赖性。在各向同性压缩状态下，两种模型的解析解收敛于先前记录的经验关系。相反，在剪切存在的情况下，超弹性预测了纵波和横波速度比的变化。这一预测源于超弹性模型中确保能量守恒的项，无需像先前研究中有时假设的那样需要组构来预测这种演化。超弹性的这种见解可以解释在固结压缩中先前未解释的纵波速度演化。最后，本文使用的程序是通用的，可以扩展到考虑土壤的其他相关状态变量，如粒径、颗粒形状或饱和度。