A Constitutive Model on the Behavior Under Condition for Cohesionless Soils and Optimization Method of Parameter Evaluation Based on Genetic Algorithm

This study is focused on the constitutive model in order to represent brittleness and dilatancy for cohesionless soils. The constitutive model was based on an anisotropic hardening rule derived from generalized isotropic hardening nile, which includes an appropriate hardening equation for the overall strain behavior at small to large strains. The yield surface is a simple cylinder type in stress space and it makes the model practically useful. Hence dilatancy behavior in cohesionless soils could be modeled reasonably. A peak stress ratio was defined in order to model brittle stress-strain relationships. An optimized design methodology was proposed on the basis of real-coded genetic algorithm in order to determine parameters for the proposed model systematically. The material parameters were then determined by that algorithm. In order to verify the proposed model, triaxial tests were performed under $K_0$ conditions far weathered soils. In comparison with the triaxial test results under $K_0$ conditions, the proposed model could calculate appropriately the actual effective stress behavior on brittle stress-strain relationships and dilatancy.

사질토의 조건하 거동에 대한 구성모델 및 유전자 알고리즘을 적용한 계수의 최적화 산정기법

본 연구에서는 사질토의 취성적 응력-변형률 관계와 전단시 체적팽창을 고려할 수 있는 구성모델에 대한 연구를 수행하였다. 제안된 모델은 일반등방경화규칙에 의거한 비등방 경화규칙을 적용하였으며, 미소변형에서 대변형에 이르는 전체변형률 영역의 거동을 모델할 수 있도록 적합한 경화함수를 이용하였다. 항복면의 형태는 응력공간에서 원통형으로 나타나는 단순한 형태로 실용적으로 적용하기 편리하도록 하였다. 또한 유동규칙을 단순화하여 소성 체적 변형률을 팽창률을 이용하여 정의하였다. 이로 인하여 사질토에서 나타나는 전단시 팽창을 모델하는 것이 가능하였다. 또한 가상적인 첨두응력비를 정의하여 취성적 응력-변형률 관계를 모델하는 것이 가능하였다. 이 때 제안된 모델의 계수를 체계적으로 결정하기 위하여 실수형 유전자 알고리즘이 적용된 최적화 기법이 적용되었다. 이를 통하여 구성 모델에 필요한 계수를 결정할 수 있었다. 제안된 모델을 검증하기 위하여 풍화토시료에 대한 $K_0$ 압밀 삼축시험을 수행하였다. 이러한 시험결과를 제안된 모델과 비교한 결과 $K_0$ 압밀 시험에서 나타나는 취성적 응력-변형률 관계 및 체적의 팽창과 같은 실제 유효응력 거동을 합리적으로 모델하는 것이 가능하였다.