土的力學特性及其描述.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，其力學特性極其復雜，不僅取決于自身材料的性質(zhì)，而且與外力作用密切相關，表現(xiàn)為一系列重要的力學特性。壓硬性剪脹性是巖土材料的基本力學特性。壓硬性指土的強度和剛度隨著約束壓力的增大而增大。剪脹性指在剪切時產(chǎn)生體積膨脹或收縮的特性，并受約束壓力的影響，是本構模型研究的難點之一。由于土的力學特性的復雜性，試圖建立一個能描述土的所有特性的本構模型是不可能的，模型應抓住變形的主要特征，根據(jù)需要

2、略去次要因素，力求簡單實用，模型參數(shù)盡可能少，并且應具有明確的物理意義，可以用較為簡單的試驗方法確定。本文在作者以建立土的應力路徑本構模型的基礎上，通過定義兩個應力狀態(tài)的參量，給出了一個新的加卸載準則，進而建立了循環(huán)加載條件下土的應力路徑本構模型，并利用基于廣義非線性強度理論的變換應力張量將模型三維化。通過與實驗結果的比較表明，本文所建立的循環(huán)加載模型可較好地描述土的應力路徑相關性，尤其是真三軸路經(jīng)，并且模型非常簡單，只有5個材料參數(shù)，

3、每個參數(shù)均具有明確的物理意義，可通過常規(guī)試驗確定。 朗肯土壓力理論計算結果與實測結果往往出現(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變條件下的強度準則，提出了新的土壓力計算方法。該方法的優(yōu)點在于，一方面理論嚴密，結論簡單，便于應用，通過簡單的計算即可得到分析結果；另一方面分析結果不僅能充分發(fā)揮材料的強度潛能，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，并且對于實際工程分析結果仍然是偏于安全的。理論分析表明，朗肯土壓力理論的計算誤差隨著

4、土的摩擦角的增大而增大。通過與試驗結果的比較表明，本文的土壓力計算方法更接近實測數(shù)據(jù)，從而可更好地指導擋土結構的設計計算。 在平面應變條件下將土體的變形和強度特性簡化為二維問題處理時，其關鍵就在于如何簡單、合理地確定平面應變方向上的主應力大小?；趶椝苄岳碚摷巴恋脑囼炓?guī)律，在平面應變的簡單加載條件下，假定主應力之間的關系為雙線性函數(shù)，并利用一維固結和破壞時的主應力狀態(tài)，確定雙線性函數(shù)的系數(shù)。建議的主應力關系體現(xiàn)了土體在平面應變條