CN110441174A - 一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，解决了缺少循环动荷载下土应变硬化特征判定方法的问题，提供一种反映循环动荷载下土应变硬化能力的参数，建立了适应于三向应力状态的疲劳损伤表达式，基于应变硬化特性，提出采用低周疲劳损伤演化模型判定应变硬化土疲劳损伤的方法，确定了循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤演化规律及其影响因素。本发明建立的以泥化夹层为例的应变硬化土疲劳损伤模型，可为研究天然地震、爆破震动、交通荷载等循环动荷载扰动下泥化夹层工程特性劣化机理奠定了基础，为有效预防动荷载条件下含泥化夹层复杂岩质边坡、坝基失稳破坏提供新的途径。

Description

一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法

技术领域

本发明涉及岩土工程特性研究领域，具体涉及一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法。

背景技术

在塑性理论中，应变硬化(加工硬化)土是指在常规压缩试验中土的应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后逼近一渐近线。应力应变曲线的弯曲程度反映了土的应变硬化能力。但是截至目前并没有一个方法可以直接反应循环动荷载作用下土的应变硬化特征。而应变硬化土在循环动荷载作用下的动强度，就是处于某种动应力状态，在这个动应力状态下，微小的动应力增量就可以引起很大的，或者不可确定的动应变增量。这种特征使应变硬化土动强度的确定成为一种困难。同时，当两种应变硬化土破坏时的动应力相同时，就可以得到相同的莫尔应力圆，也就意味着它们会有相同的动强度指标cd和但是这两种应变硬化土的动应力应变曲线的弯曲程度却可能并不一样。因此，获取一种反应土应变硬化特征的方法，并得到一种直接反应循环动荷载作用下土应变硬化能力的参数对应变硬化土动力响应特性的研究是十分重要的。以泥化夹层为例，研究中常将全泥化夹层试样视为一种特殊土。闫长斌《Identifying the Impact Factors of the Dynamic Strengthof Mudded Intercalations during Cyclic Loading》中发现，泥化夹层的动强度试验中微小的应力增量(小于1kPa)可以引起很大的(超过2％)或不确定的应变增量，具有明显的应变硬化特征。泥化夹层在循环动荷载作用下的疲劳损伤会加速其承载能力的降低，进而影响含泥化夹层工程岩体的稳定性。然而目前并没有从损伤力学角度分析循环动荷载下泥化夹层的疲劳累积损伤发展规律的成果见诸报道。

损伤力学是利用连续介质热力学和连续介质力学研究材料微损伤形成、发展和演化的力学分支。经过多次循环动荷载作用后，造成岩土体发生破坏的直接原因是疲劳损伤。疲劳损伤累积演化，实际上是一个能量耗散的过程，它将材料内部损伤状态和宏观力学性能劣化程度的度量用微裂纹和微孔洞在整个材料中所占的百分比进行定义和表征，然后在满足力学和热力学定律的基础上唯象地确定其损伤演化方程。李树春在《岩石低周疲劳损伤模型与损伤变量表达方法》中已经将周期荷载作用下岩石的一维疲劳损伤演化进行了总结，按照应力幅值对应的循环破坏周次大小将其分为高周疲劳和低周疲劳两种。而刘泉声的《岩体冻融疲劳损伤模型与评价指标研究》中发现虽然物理意义不同，但三向应力状态下，岩土体的疲劳损伤方程与单轴循环拉应力下的疲劳损伤演化方程具有相同的形式。而高周疲劳损伤演化模型与低周疲劳损伤演化模型的根本区别是低周疲劳损伤演化方程引入了硬化参量的概念。这是因为高荷载幅值的低周加载模式使试验中存在明显不可恢复的塑性应变，且伴随着明显的硬化特征。但是直接用低周疲劳损伤模型去描述应变硬化土的疲劳演化规律时仍存在很多问题。特别是现有的疲劳损伤变量表达式中并没有考虑应变硬化特征的表达式存在。同时，常见的疲劳损伤表达式或基于损伤发展率随累积塑性应变率成线性关系的经验分析结论；或依据单轴压缩损伤本构方程，都与循环动荷载作用下的三向应力状态十分不同。截至目前，针对循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定方法的研究仍存在很多空白。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，提供一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，可以解决现有研究中没有涉及循环动荷载下土应变硬化特征判定方法的问题，更能提供一种反映循环动荷载下土应变硬化能力的参数，同时可以解决现有研究中缺乏适应于三向应力状态的疲劳损伤表达式的问题，从而更好地实现对循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤演化规律进行描述。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，包括以下步骤：

步骤一，循环动荷载下土应变硬化特征判定：通过动变形试验获取土试样在循环动荷载作用下的动应力-动应变关系曲线，所述动应力和动应变应满足：

应变硬化特征公式：

其中，L_d表示动应力，kPa、S_d表示动应变、i表示循环加载的级数序号，i＝1,2,3,...、K_d和h_d为动变形试验参数，由动应力-动应变关系曲线拟合得出。

步骤二，确定循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤：建立循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤表达式，根据动三轴试验，

所述疲劳损伤：

其中，D_d表示疲劳损伤、S_p表示动三轴试验累积塑性应变、j表示循环周次序号，j＝1,2,3,...、S₀表示动三轴试验循环开始的塑性应变、S_df表示动三轴试验循环结束时对应的塑性应变、h为土材料参数。

步骤三，采用低周疲劳损伤演化模型对循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤演化规律进行描述：所述疲劳损伤应满足：

低周疲劳损伤演化模型：

其中，N表示动三轴试验的循环周次、N_f表示动三轴试验循环结束时对应的循环破坏周次、H和a表示动三轴试验的疲劳损伤演化规律参数，由低周疲劳损伤演化模型拟合得出。

进一步，所述土材料参数h为根据动变形试验确定的与有效动应力和累积塑性应变有关的应变硬化特征参数，所述有效动应力和累积塑性应变关系式为：

L_i＝KS_pi ^h

其中，L表示有效动应力，kPa、K为动变形试验参数，所述K和h由有效动应力-累积塑性应变关系曲线拟合得出。

进一步，为了减少所述动变形试验数据点的离散性对所述动应力-动应变关系曲线拟合结果的影响，所述动应力和动应变应满足：

lnL_di＝lnK_d+h_d·lnS_di

即，土的lnL_di与lnS_di近似呈直线拟合关系。

进一步，所述动变形试验参数h_d为循环动荷载下土的应变硬化特征参数，h_d存在一定物理意义，h_d越大，试样在循环动荷载下的均匀变形抗力越大，h_d较小的试样，如果增加动应力，将会产生较大的动变形。

进一步，所述动变形试验施加逐级增长的动荷载；所述逐级增长的动荷载，每一级的动荷载幅值、较上一级动荷载幅值的动荷载增幅、每一级动荷载循环周次，首先与试验土性质有关，其次与试验工况有关，最后与实际工程所在地的地震烈度有关。

进一步，所述有效动应力和累积塑性应变利用有效应力计算方法获取，所述有效动应力应满足：

其中，E_dmax表示初始动弹性模量，kPa；

所述累积塑性应变应满足：

进一步，所述动三轴试验可以施加逐级增长的动荷载，也可以施加单一幅值的动荷载，所述施加逐级增长的动荷载时，j＝i；所述施加单一幅值的动荷载时，j≠i。

进一步，所述循环结束表示动三轴试验中试样达到破坏状态，所述动三轴试验中试样达到破坏状态包含但不仅限于试样遭受强度破坏或变形达到规定破坏应变标准，所述规定破坏应变标准是工程所能容许的实际应变，根据工程实践经验所得。

进一步，所述施加单一幅值的动荷载时，所述动三轴试验中试样达到破坏状态时，所述动荷载对应的动应力应满足：

Q_d＝L_d/2

其中，Q_d表示土的动强度，kPa。

进一步，所述疲劳损伤演化规律参数H与动应力幅和循环周次有关，应满足：

其中，△S_d表示动应力幅，kPa、m、f表示材料参数。

进一步，所述动三轴试验施加逐级增长的动荷载时，j＝i，近似认为在一个循环内，所述疲劳损伤D_d为常数，所述动应力L_di为常量，所述动应力L_di与所述累积塑性应变S_pi相互独立。

本发明方法的主要原理是：

(1)循环动荷载下土应变硬化特征判定：

在塑性理论中，根据土的动应力-动应变曲线，当动应力随动应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后逼近水平渐近线时，说明土具备应变硬化特征，动应力-动应变曲线特征与描述金属塑性拉伸变形的Hollomon经验指数方程曲线形状一致。Hollomon经验指数方程为：

L_H＝K_nS_H ⁿ

其中，L_H表示应力，kPa、S_H表示应变、K_n和n为试验参数。

在动三轴试验中，经过长时间固结，试样在周期性动荷载作用下的轴向变形应由S₁+S_d-S₃产生，其中S₁和S₃分别表示大主应力和小主应力。根据Jambu经验公式，将初始动弹性模量E_dmax定义应用至动力加载全过程中可得：

E_di＝K_mL_di ^m

其中，E_d表示动弹性模量，kPa、K_m和m为试验参数，其中K_m的因次与m的大小有关。

所述动弹性模量E_d应满足：

即所述动应力与动应变应满足：

令

则所述动应力与动应变关系曲线方程为：

所述动应力与动应变曲线方程与Hollomon经验指数方程形式一致，满足所述动应力与动应变曲线方程则可以判定土具备应变硬化特征。

(2)建立循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤表达式：

基于损伤力学，根据Ramberg-Osgood硬化定律，在三向加载条件下，以动三轴试验为例，不考虑单个循环中的损伤变化，假设动应力L_dj为一常量，有效应力与疲劳损伤的关系式应满足：

根据所述有效动应力和累积塑性应变关系式：

L_j＝KS_pj ^h

所述有效应力与疲劳损伤的关系式应满足：

所述有效应力与疲劳损伤的关系式两边分别对S_pj求导，可得：

对所述有效应力与疲劳损伤的关系式两边分别对S_pj求导结果从D_dj＝0到1，S_pj从S₀到S_df进行积分，可得：

即：

代入边界条件：

当S_pj＝S₀时，D_dj＝0；当S_pj＝S_df时，D_dj＝1，

可得：

即循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤表达式应满足：

本发明的有益效果：

(1)确定一种循环动荷载下土应变硬化特征的判定方法；提供一种循环动荷载下土应变硬化特征参数表征方法，可以反映循环动荷载下土的应变硬化能力；

(2)建立了一种适用于三向应力状态的疲劳损伤表达式；

(3)基于应变硬化特性，提出了一种用于判定应变硬化土疲劳损伤的方法；

(4)确定了循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤演化规律及其影响因素；

(5)建立的以泥化夹层为例的应变硬化土疲劳损伤模型，可为研究天然地震、爆破震动、交通荷载等循环动荷载扰动下泥化夹层工程特性劣化机理奠定了基础，为有效预防动荷载条件下含泥化夹层复杂岩质边坡、坝基失稳破坏提供新的途径。

附图说明

图1为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下1-27组泥化夹层试样的动应力L_i与动应变S_i关系曲线，即L_d-S_d曲线；

图2(a)为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样在围压不同的条件下的lnL_d～lnS_d关系图；

图2(b)为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样在含水率不同的条件下的lnL_d～lnS_d关系图；

图2(c)为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样在主要黏土矿物成分不同的条件下的lnL_d～lnS_d关系图；

图3(a)为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样在围压不同的条件下的疲劳损伤D_d与循环比N/N_f关系图；

图3(b)为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样在含水率不同的条件下的疲劳损伤D_d与循环比N/N_f关系图；

图3(c)为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样在主要黏土成分不同的条件下的疲劳损伤D_d与循环比N/N_f关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来进一步详细的说明本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例一

将泥化夹层视为一种特殊土，一种研究循环动荷载下泥化夹层疲劳损伤判定的方法，包括但不仅包括以下步骤：

步骤一，循环动荷载下泥化夹层应变硬化特征判定：

(1)泥化夹层动变形试验：针对不同主要黏土矿物成分(蒙伊混层、伊利石、高岭石)、不同含水率(11.3％、15.1％、18.7％)的9种泥化夹层重塑试样，分别在不同围压(100kPa、200kPa和300kPa)条件下等压固结，然后分别施加逐级增长的轴向动荷载，共计27组。试验工况编号如下：

表1泥化夹层动三轴试验工况表

其中主要黏土矿物成分是指因黏土矿物成分性质及黏粒含量不同而在泥化夹层样中对其物理力学性质起决定性因素的黏土矿物成分或黏土矿物成分组合；其中蒙伊混层的工程性质最差，其次是伊利石，最后是高岭石；

优选的，该步骤中的泥化夹层也可以是普通土、广义岩土材料或其他物理性质的泥化夹层；

优选的，该步骤中的试验工况也可以是其他的材料物理性质指标及因素水平，和其他的赋存环境因素及因素水平等各工况因素水平的其他排列组合；

优选的，该步骤中的等压固结也可以是其他的固结试验条件，以及动变形试验中所选择或设定的相应控制条件和参数都可以根据具体土和实际工况条件进行调整，如是否等压固结、是否排水、动荷载加载波形、动荷载振动频率等等。

(2)根据所述步骤一(1)中的泥化夹层动变形试验获得27组泥化夹层试样在循环动荷载作用下的动应力L_d-动应变S_d关系曲线：L_d-S_d曲线；

如图1：本发明一实施例得到的循环动荷载作用下1-27组泥化夹层试样的动应力L_i与动应变S_i关系曲线，即L_d-S_d曲线；

可知泥化夹层的动应力L_d随动应变S_d增加而增加，部分增加速率越来越慢，最后都逼近于一条渐近线，其中泥化夹层L_d-S_d曲线暂时均未出现应变软化趋势，原因可能是试验循环周次较小或泥化夹层不具备应变软化特征。

(3)根据所述步骤一(2)中的L_d-S_d曲线，为了减少所述动变形试验数据点的离散性对所述动应力-动应变关系曲线拟合结果的影响，绘制不同影响因素条件下的lnL_d～lnS_d曲线；

如图2：本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层在不同影响因素下的lnL_d～lnS_d关系图；

可知泥化夹层在不同影响因素条件下的lnL_d～lnS_d曲线均近似呈直线，即泥化夹层在不同工况条件下均具备应变硬化特征。

(4)利用专业数据拟合软件将1-27组泥化夹层试样的动应力L_i与动应变S_i关系按照应变硬化特征公式进行拟合，结果如下：

所述应变硬化特征公式：

式中，L_d表示动应力，kPa、S_d表示动应变、i表示循环加载的级数序号，i＝1,2,3,...、K_d和h_d为动变形试验参数，由L_d-S_d曲线拟合得出。

表2泥化夹层应变硬化特征公式拟合结果

可知应变硬化特征公式对泥化夹层动变形试验数据的拟合效果较好，其拟合优度R²最小为0.92056，且70％以上的R²大于0.98，拟合结果可靠。这说明循环动荷载下泥化夹层具有应变硬化特征，可用应变硬化特征参数h_d进行描述。

步骤二，确定循环动荷载下泥化夹层的疲劳损伤：

(1)建立循环动荷载下泥化夹层的疲劳损伤表达式：

所述疲劳损伤：

式中，D_d表示疲劳损伤、S_p表示动三轴试验累积塑性应变、j表示循环周次序号，j＝1,2,3,...、S₀表示动三轴试验循环开始的塑性应变、S_df表示动三轴试验循环结束时对应的塑性应变、h为泥化夹层材料参数。

(2)根据步骤一所述泥化夹层动变形试验，根据有效动应力和累积塑性应变关系式确定泥化夹层材料参数h：

所述有效动应力和累积塑性应变关系式：L_i＝KS_pi ^h

式中，L表示有效动应力，kPa、K为动变形试验参数，所述K和h由有效动应力-累积塑性应变关系曲线拟合得出；

其中，所述有效动应力和累积塑性应变利用有效应力计算方法获取：

所述有效应力：

式中，E_dmax表示初始动弹性模量，kPa；

所述累积塑性应变：

结果如下：

表3泥化夹层材料参数h拟合结果

(3)根据泥化夹层动三轴试验确定累积塑性应变S_p、循环开始的塑性应变S₀、循环结束时对应的塑性应变S_df，结合所述步骤二(2)中的泥化夹层材料参数h，进而根据所述步骤二(1)中的循环动荷载下泥化夹层的疲劳损伤表达式确定泥化夹层的疲劳损伤D_d。

优选的，所述动三轴试验可以施加逐级增长的动荷载，也可以施加单一幅值的动荷载，所述施加逐级增长的动荷载时，j＝i；所述施加单一幅值的动荷载时，j≠i。

优选的，所述循环结束表示动三轴试验中试样达到破坏状态，所述动三轴试验中试样达到破坏状态包含但不仅限于试样遭受强度破坏或变形达到规定破坏应变标准，所述规定破坏应变标准是工程所能容许的实际应变，根据工程实践经验所得。

优选的，所述施加单一幅值的动荷载时，所述动三轴试验中试样达到破坏状态时，所述动荷载对应的动应力应满足：

Q_d＝L_d/2

式中，Q_d表示土的动强度，kPa。

步骤三，采用低周疲劳损伤演化模型对循环动荷载下泥化夹层的疲劳损伤演化规律进行描述：

(1)根据所述步骤二中得到的泥化夹层疲劳损伤D_d，绘制不同影响因素条件下泥化夹层试样疲劳损伤D_d与循环比N/N_f关系图：

如图3：本发明一实施例得到的循环动荷载作用下典型的泥化夹层试样疲劳损伤D_d与循环比N/N_f关系图，即不同影响因素下的D_d～N/N_f关系图。

可知D_d～N/N_f关系初始阶段均为损伤变量迅速增大阶段，此后损伤量进入稳定增长阶段，损伤演化减缓直至结束。但也有部分D_d～N/N_f关系在发展末尾阶段会再次经历损伤量D_d突然增大阶段，称为“突然死亡”阶段。初始损伤发展越缓慢，越容易出现“突然死亡”。

图3(a)的D_d～N/N_f关系控制因素是围压。可见，围压可以抑制泥化夹层的侧向变形，围压越大，其损伤发展越缓慢。

图3(b)的D_d～N/N_f关系控制因素为含水率。可见，含水率越大，损伤发展越快。然而当损伤发展到后期时，随含水率的增大，损伤演化先小幅度减缓后迅速加快。究其原因，则是因为临界含水率的存在，当泥化夹层的含水率小于临界含水率时，其动强度和动黏聚力随含水率的增大而增大；当含水率大于临界含水率时，则反之，当含水率较大时，泥化夹层的土颗粒间动黏结强度降低，动内摩擦角减小，使其整体抵抗疲劳破坏的能力降低。

图3(c)的D_d～N/N_f关系控制因素为主要黏土矿物成分。可见，主要黏土矿物成分为蒙伊混层的泥化夹层损伤发展速度最快，其次是主要黏土矿物成分为高岭石的泥化夹层，最后是主要黏土矿物成分为伊利石的泥化夹层。这是因为主要黏土矿物成分因素和黏粒含量因素共同作用的结果。

(2)利用专业数据拟合软件将1-27组泥化夹层试样的疲劳损伤D_d与循环比N/N_f按照低周疲劳损伤模型进行拟合，结果如下：

所述低周疲劳损伤演化模型：

式中，N表示动三轴试验的循环周次、N_f表示动三轴试验循环结束时对应的循环破坏周次、H和a表示动三轴试验的疲劳损伤演化规律参数，由低周疲劳损伤演化模型拟合得出。

表4泥化夹层低周疲劳损伤演化模型参数拟合结果

试验工况	α	H	R<sup>2</sup>	试验工况	α	H	R<sup>2</sup>
								工况1	0.78396	0.88864	0.91453	工况15	0.66602	0.56374	0.98707
工况2	0.13468	0.86072	0.92739	工况16	0.12803	0.65961	0.99318
								工况3	0.10217	0.69558	0.86961	工况17	0.06332	0.63479	0.99535
工况4	0.22670	0.86129	0.92582	工况18	0.01589	0.55157	0.99106
								工况5	0.21368	0.64354	0.97752	工况19	0.02655	0.80604	0.93091
工况6	0.10537	0.56676	0.91879	工况20	0.03551	0.74954	0.88101
								工况7	0.01490	0.53738	0.94254	工况21	0.93394	0.48908	0.96201
工况8	0.02470	0.45033	0.95229	工况22	0.28289	0.73437	0.96318
								工况9	0.03470	0.42780	0.95239	工况23	0.33730	0.77022	0.97169
工况10	0.96141	0.74781	0.87825	工况24	0.27750	0.56031	0.98181
								工况11	0.34076	0.60839	0.94259	工况25	0.17672	0.74315	0.98272
工况12	0.54156	0.42844	0.98761	工况26	0.12862	0.71681	0.96012
								工况13	0.22946	0.77813	0.90687	工况27	0.13348	0.58543	0.97148
工况14	0.17408	0.65766	0.97799

可知泥化夹层的低周疲劳损伤演化模型参数拟合优度较高，相关系数R²最小为0.86961，最大为0.99535，其中88.9％的R²大于0.9。说明利用低周疲劳损伤演化模型描述循环动荷载下泥化夹层的疲劳损伤特性是合理的。

综上所述，循环动荷载下泥化夹层的疲劳损伤发展规律与泥化夹层动强度失效过程基本相符。考虑泥化夹层的应变硬化特征，以塑性变形和剩余寿命表征泥化夹层的损伤变量，利用低周疲劳损伤模型描述循环荷载下泥化夹层的疲劳损伤特性是合理的。同时，尽管图3中显示泥化夹层动强度试验结果中某些工况条件下D_d～N/N_f数据点相对离散，但其与建立的疲劳损伤表达式和低周疲劳损伤演化模型的吻合度较高。对图3中的三种控制条件进行比较，不难发现：主要黏土矿物成分的变化对泥化夹层疲劳损伤演化的影响最为显著；其次是含水率；最后是围压。可见，泥化夹层的自身发育性质是影响其疲劳损伤发展的最主要原因，在实际工程中应引起重视。

Claims (10)

1.一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，循环动荷载下土应变硬化特征判定：通过动变形试验获取土试样在循环动荷载作用下的动应力-动应变关系曲线，所述动应力和动应变应满足：

应变硬化特征公式：

其中，L_d表示动应力，kPa、S_d表示动应变、i表示循环加载的级数序号，i＝1,2,3,...、K_d和h_d为动变形试验参数，由动应力-动应变关系曲线拟合得出；

步骤二，确定循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤：建立循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤表达式，根据动三轴试验，

所述疲劳损伤：

其中，D_d表示疲劳损伤、S_p表示动三轴试验累积塑性应变、j表示循环周次序号，j＝1,2,3,...、S₀表示动三轴试验循环开始的塑性应变、S_df表示动三轴试验循环结束时对应的塑性应变、h为土材料参数；

步骤三，采用低周疲劳损伤演化模型对循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤演化规律进行描述：所述疲劳损伤应满足：

低周疲劳损伤演化模型：

其中，N表示动三轴试验的循环周次、N_f表示动三轴试验循环结束时对应的循环破坏周次、H和a表示动三轴试验的疲劳损伤演化规律参数，由低周疲劳损伤演化模型拟合得出。

2.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：为了减少所述动变形试验数据点的离散性对所述动应力-动应变关系曲线拟合结果的影响，所述动应力和动应变应满足：

lnL_di＝lnK_d+h_d·lnS_di

即，土的lnL_di与lnS_di近似呈直线拟合关系。

3.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述动变形试验参数h_d为循环动荷载下土的应变硬化特征参数，h_d存在一定物理意义，h_d越大，试样在循环动荷载下的均匀变形抗力越大，h_d较小的试样，如果增加动应力，将会产生较大的动变形。

4.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述土材料参数h为根据动变形试验确定的与有效动应力和累积塑性应变有关的应变硬化特征参数，所述有效动应力和累积塑性应变关系式为：

L_i＝KS_pi ^h

其中，L表示有效动应力，kPa、K为动变形试验参数，所述K和h由有效动应力-累积塑性应变关系曲线拟合得出。

5.根据权利要求4所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述有效动应力和累积塑性应变利用有效应力计算方法，有效动应力应满足：

其中，E_dmax表示初始动弹性模量，kPa；

所述累积塑性应变应满足：

6.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述动变形试验施加逐级增长的动荷载；所述动三轴试验可以施加逐级增长的动荷载，也可以施加单一幅值的动荷载，所述施加逐级增长的动荷载时，j＝i；所述施加单一幅值的动荷载时，j≠i。

7.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述循环结束表示动三轴试验中试样达到破坏状态，所述动三轴试验中试样达到破坏状态包含但不仅限于试样遭受强度破坏或变形达到规定破坏应变标准，所述规定破坏应变标准是工程所能容许的实际应变，根据工程实践经验所得。

8.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述施加单一幅值的动荷载时，所述动三轴试验中试样达到破坏状态时，所述动荷载对应的动应力应满足：

Q_d＝L_d/2

其中，Q_d表示土的动强度，kPa。

9.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述疲劳损伤演化规律参数H与动应力幅和循环周次有关，应满足：

其中，△S_d表示动应力幅，kPa、m、f表示材料参数。

10.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述动三轴试验施加逐级增长的动荷载时，j＝i，近似认为在一个循环内，所述疲劳损伤D_d为常数，所述动应力L_di为常量，所述动应力L_di与所述累积塑性应变S_pi相互独立。