土的力學(xué)特性及其描述.pdf

1、土是一種古老的天然材料，由土顆粒、孔隙水和氣體三相組成，其力學(xué)特性極其復(fù)雜，不僅取決于自身材料的性質(zhì)，而且與外力作用密切相關(guān)，表現(xiàn)為一系列重要的力學(xué)特性。壓硬性剪脹性是巖土材料的基本力學(xué)特性。壓硬性指土的強(qiáng)度和剛度隨著約束壓力的增大而增大。剪脹性指在剪切時(shí)產(chǎn)生體積膨脹或收縮的特性，并受約束壓力的影響，是本構(gòu)模型研究的難點(diǎn)之一。由于土的力學(xué)特性的復(fù)雜性，試圖建立一個(gè)能描述土的所有特性的本構(gòu)模型是不可能的，模型應(yīng)抓住變形的主要特征，根據(jù)需要

2、略去次要因素，力求簡(jiǎn)單實(shí)用，模型參數(shù)盡可能少，并且應(yīng)具有明確的物理意義，可以用較為簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法確定。本文在作者以建立土的應(yīng)力路徑本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，通過定義兩個(gè)應(yīng)力狀態(tài)的參量，給出了一個(gè)新的加卸載準(zhǔn)則，進(jìn)而建立了循環(huán)加載條件下土的應(yīng)力路徑本構(gòu)模型，并利用基于廣義非線性強(qiáng)度理論的變換應(yīng)力張量將模型三維化。通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較表明，本文所建立的循環(huán)加載模型可較好地描述土的應(yīng)力路徑相關(guān)性，尤其是真三軸路經(jīng)，并且模型非常簡(jiǎn)單，只有5個(gè)材料參數(shù)，

3、每個(gè)參數(shù)均具有明確的物理意義，可通過常規(guī)試驗(yàn)確定。 朗肯土壓力理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果往往出現(xiàn)偏差，且在很多工況下偏于保守的不足，本文第二部分基于平面應(yīng)變條件下的強(qiáng)度準(zhǔn)則，提出了新的土壓力計(jì)算方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，一方面理論嚴(yán)密，結(jié)論簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用，通過簡(jiǎn)單的計(jì)算即可得到分析結(jié)果；另一方面分析結(jié)果不僅能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度潛能，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，并且對(duì)于實(shí)際工程分析結(jié)果仍然是偏于安全的。理論分析表明，朗肯土壓力理論的計(jì)算誤差隨著

4、土的摩擦角的增大而增大。通過與試驗(yàn)結(jié)果的比較表明，本文的土壓力計(jì)算方法更接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從而可更好地指導(dǎo)擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 在平面應(yīng)變條件下將土體的變形和強(qiáng)度特性簡(jiǎn)化為二維問題處理時(shí)，其關(guān)鍵就在于如何簡(jiǎn)單、合理地確定平面應(yīng)變方向上的主應(yīng)力大小?；趶椝苄岳碚摷巴恋脑囼?yàn)規(guī)律，在平面應(yīng)變的簡(jiǎn)單加載條件下，假定主應(yīng)力之間的關(guān)系為雙線性函數(shù)，并利用一維固結(jié)和破壞時(shí)的主應(yīng)力狀態(tài)，確定雙線性函數(shù)的系數(shù)。建議的主應(yīng)力關(guān)系體現(xiàn)了土體在平面應(yīng)變條