土力學讀書報告(共6頁)

1、高等(godng)土力學讀書報告學 院：土木工程(tm gngchng)專 業(yè)：結構(jigu)工程指導教師：姓 名：學 號：2015.12.30本學期學了土的應力(yngl)與應變，強度理論，全量理論，增量理論，模型理論，滑線場理論及極限分析。以下對這些理論(lln)做簡要回顧。應力(yngl)應變土的應力應變關系十分復雜，除了時間外，還有溫度、濕度等影響因素。其中時間是一個主要影響因素。與時間有關的土的本構關系主要是指反映土流變性的理論。而在大多數(shù)情況下，可以不考慮時間對土的應力應變和強度（主要是抗剪強度）關系的影響。土的強度是土受力變形發(fā)展的一個階段，即在微小的應力增量作用下，土單元會發(fā)

2、生無限大（或不可控制）的應變增量。因而它實際上是土的本構關系的一個組成部分。由于土是巖石風化而成的碎散顆粒的集合體，一般包含有固、液、氣三相，在其形成的漫長的地質過程中，受風化、搬運、沉積、固結和地殼運動的影響，其應力應變關系十分復雜，并且與諸多因素有關。其中主要的應力應變特性是其非線性、彈塑性和剪脹（縮）性。主要的影響因素是應力水平（Stresslevel、應力路徑（Strespath）和應力歷史（Stresshistor），亦稱3S影響土的強度理論土在外力作用下達到屈服或破壞時的極限應力。由于剪應力對土的破壞起控制作用，所以土的強度通常是指它的抗剪強度。確定強度的原則 土的強度一般是由它的

3、應力-應變關系曲線上某些特征應力來確定的，如屈服應力、破壞應力(或峰值應力)等，這些特征應力值與土的種類和物理條件(如加載時間、加載速率和排水條件等)有關。在不考慮加載時間或加載速率對土強度影響的常規(guī)試驗中,對于不同的土，大體上可獲得三種典型的應力-應變關系曲線,一種是當應力隨應變增大直至峰值時,土體出現(xiàn)破裂，隨著應變進一步增大，應力由峰值逐漸降低，最后達到穩(wěn)定應力值。對此，人們取峰值應力作為破壞強度，取最后穩(wěn)定應力值作為破壞后的強度。第二種是當應力達到最大值后，應力雖然不增加，但應變繼續(xù)增加，對此，也可取最大應力值作為破壞強度。第三種是，在較大應變下，應力仍未達到最大值，而是隨應變繼續(xù)增加，

4、對此，一般取其線性段和非線性段的界限值作為屈服強度。上述的應力-應變曲線均是短期(幾十分種或幾小時)試驗獲得的，因此，曲線上的各種特征值均視為短期強度。但因工程壽命為幾十年甚或更長時間，所以實際工程需確定長期強度。強度(qingd)理論 通過較簡單的應力(yngl)狀態(tài)下的試驗，確定土的強度，建立土的破壞準則(條件(tiojin)，以便能用于復雜的應力狀態(tài)。常用的破壞準則有以下兩種:莫爾-庫侖破壞準則 實驗證明,當材料中某一平面上的剪應力f等于材料的抗剪強度S時,則材料發(fā)生破壞,且沿該面上的S值為同一平面上法向應力n的函數(shù)，即f=S=f(n)， (1)式(1)為一條曲線,稱為莫爾強度包絡線。古

5、老的庫侖理論假定，S是法向應力n的線性函數(shù)，于是，式(1)簡化為:f=S=C+ntg， (2)式(2)稱為莫爾-庫侖破壞準則，包絡線為直線。包絡線與縱軸的截距C稱為土的凝聚力;包絡線的傾角稱為土的內摩擦角;tg稱為摩擦系數(shù)。庫侖-泰爾扎吉破壞準則 K.泰爾扎吉(又譯太沙基)根據(jù) HYPERLINK /doc/5961254-6174202.html t _blank 有效應力原理提出,土的抗剪強度S或剪應力f是與破壞面上的有效應力e=(-w)成線性關系的，因此，式(2)可寫為:S=f=Ce+(-w)tge (3)式中,Ce和e分別(fnbi)代表土的有效凝聚力和土的有效內摩擦角。斯肯普頓殘余強

6、度(qingd)準則 英國(yn u) A.W.斯肯普頓于1964年提出殘余強度的概念，在國際上普遍采用。他從許多硬粘土的滑坡實例中，發(fā)現(xiàn)超壓密的硬粘土邊坡在短期內往往是穩(wěn)定的,但經過幾年甚至幾十年后,卻發(fā)生了滑坡。據(jù)他推算的滑坡土體實有強度，遠低于常規(guī)試驗測得的峰值強度，而略大于大剪切變形下的強度。為了安全，他建議采用大剪切變形下的強度，作為土的殘余強度值。他曾利用直剪儀進行反復剪切試驗求得殘余強度值。長期強度準則 實驗證明，加載時間越長，強度越低，經歷長時間的強度最低值，即長期強度。強度測定方法 常用直剪儀或普通三軸壓縮儀進行強度試驗。前者是對于不同試樣施加不同的法向應力n，可得相應的不同

7、強度，由此繪得強度包絡線;后者是對不同試樣分別施加不同的圍壓3，可得各個試樣破壞時對應的軸向應力1，由此可繪得一組應力圓，連接諸圓的公切線，即強度包絡線。土的強度是分析計算地基及土工建筑物穩(wěn)定性所必須的重要力學性質之一。對土的強度估計偏高或偏低，將直接影響工程的經濟和安全。土的全量理論在加載過程中，若應力張量各分量之間的比值保持不變，按同一參數(shù)單調增加，則加載稱為簡單加載，不滿足這個條件的叫復雜加載。在簡單加載下，用全量應力和全量應變表達的本構方程為:分別為應力偏量的分量和應變偏量的分量;在全量理論中,為簡化起見,假設在簡單加載條件下曲線是單值對應的,并和簡單拉伸時的應力-應變曲線一樣。在上述

8、的全量理論中,應力和應變之間存在著一一對應的關系。塑性全量理論的使用受到簡單加載的限制。在實際計算中使用全量理論，嚴格地說，要求結構內部每一質點的材料都經歷簡單加載的歷史。但實際結構大多數(shù)是在非均勻應力條件下工作的，要保證結構內部每一點都滿足簡單加載條件，對于結構所承受的載荷和結構的材料必須提出某些要求。伊柳辛指出，如果滿足如下的四個條件，結構內各點都經歷(jngl)簡單加載:小變形(bin xng);所有外載荷都通過一個公共參數(shù)按比例單調(dndio)增加,如有位移邊界條件,只能是零位移邊界條件;材料的等效應力和等效應變之間的關系可以表示為冪函數(shù)形式;材料是不可壓縮的。這就是簡單加載定理。進

9、一步的研究還表明，全量理論不僅在簡單加載的條件下適用，對于某些偏離簡單加載的加載路徑也適用。至于在一般情況下應力路徑偏離簡單加載路徑多遠仍可使用全量理論的問題，還需要繼續(xù)從理論和實驗兩方面進行研究。由于全量理論的公式比較簡單，應用于實際計算比塑性增量理論方便，因此，使用相當廣泛。增量理論增量理論系相對 HYPERLINK /doc/858493-907686.html t _blank 全量理論而言的，由于材料在進入塑性狀態(tài)時的 HYPERLINK /doc/4242500-4444656.html t _blank 非線性性質和塑性變形的不可恢復的特點，因此須研究應力增量和應變增量之間的關系

10、，這就是所渭增量理論。如第4章所述，對彈塑性體，只有在簡單加載的條件下，才能建立應力和應變全量之間的關系(本構方程)，但在一般塑性變形條件下，我們只能建立兩者增量之間的關系。用增量形式表示的本構關系，一般統(tǒng)稱之為增量理論或流動理論。增量理論不受加載條件的限制，在理論上較全量理論優(yōu)越。但在實際運用時，須按加載過程中變形路徑進行積分，因此較復雜。在歷史上，增量理論發(fā)展較全量理論為早，這也是很自然的，因為根據(jù)彈塑性材料的應力應變非線性關系，首先想到的應該是在增量之間建立聯(lián)系，但又因為實際計算困難，便發(fā)展為對加載條件予以限制而提出全量理論。模型(mxng)理論-劍橋模型土體本構理論是巖土工程學科的重要

11、基礎理論。隨著對土體力學特性的不斷深入塑性理論逐漸被應用(yngyng)于土體本構關系的研究中來。Roscoe1于1963年提出著名的劍橋(jin qio)粘土模型,是應用塑性理論的代表被看做現(xiàn)代土力學的開端。塑性區(qū)內任意一點處的兩個最大剪應力相等且互相垂直，連接各點最大剪應力方向并繪成的曲線便得到兩組正交的曲線，分別稱為和滑移線.兩組正交的滑移線在塑性區(qū)內構成的曲線網稱為滑移線網，由滑移線網覆蓋的區(qū)域稱為滑移線場?；凭€場理論性質1在同一條滑移線上，有點a到點b，靜水壓力的變化與滑移線的切線的轉角成正比性質2在已知的滑移線場內，只要知道一點的靜水壓力，即可求廠內任意一點的靜水壓力從而計算出各點的應力分量性質3直線滑移線上各點的靜水壓力相等性質4漢基第一定理，同族的兩條