當前土力學研究中的幾個問題 - 圖文-

1、 6 巖 , 土 工 程 , 學 報 1 98 6 年 , 上 雖 然是 塑性 應 變 但 具 有 彈 性 應 變 的 一 些 特性 , 即 應 變增 量方 向決定于 應 力增量 方 向 , 。 而 余下部 分 的 塑 性 應 變 增 量 方 向 則 決 定 于 應 力 總 量 方 向 即 符 合 塑 性 流 動 理 論 或 正交 法則 似 彈 性模 量 G 可 以 按 前 述 滯 回 圈 平 均 斜 率 定 義 或 甚 至 采 用 更 低 一 些 的值 對 于 這 樣 的 G 來 說 , 。 就 會 出 現(xiàn)彈 塑 性 禍 合 問題 , 。 G 還可 以 是 平 均 應 力 a o : t 的

2、函 數(shù) 。 c 如果 真 彈 性 模 量 G 是 a o 的 尹 t 函數(shù) 則 在 一 個 位 于 屈服 面 以 下 的 荷載 循 環(huán) 刀 B C D 中將 產生 能 量 的 耗 散 (圖 3 之 ¹ 從而 違反 , 原來 的 彈 性 定 義 ; 反 之 在 反 方 向循 環(huán) 中 ( 圖 3之 忿 將 違反熱 力 學 第 二 定 律 ” “ 應 用 于 實 際 計 , 。 算 , 如 果 沒有 卸荷 問題 , 當 然 沒 有 必 要 區(qū)分 似 彈 性 和 真 彈 性應 變 “, 6 , 。 , 但根 據(jù) 我 們 的 經(jīng) 驗 , 把似 彈 性 模量 用 于 卸荷 計 算 將會 得 出過

3、 大 的 回彈 變 形 、 九 一 非 線 性模 式與彈 塑 性模 式 , 非 線 性 ( 彈 性 模式 也 叫塑 性 形 變理論 。 彈 塑 性 模式 也 叫 塑 性流 動理論 , 。 現(xiàn)代 土 力 學 中發(fā) , 展 的非線 性 模式 與經(jīng) 典 塑 性 理 論 中的 形 變 理論 有 很大 不 同 量 : 一 般 都 用 增量 形 式 表 達 , 而 且還 一 引 人 了 加 荷 卸荷 判 別 準 則 不 過 仍 保 持 著 與 流 動理論 的 根 本 區(qū) 別 即 以 下 式計 算 塑 性 應 變增 刁 。 鄉(xiāng) = 。 C 刀 a 。 ( 2 式中 , C 而 流 動理 論 則 用 下 式

4、計 算 塑 性 柔 度矩 陣 : 。 式中 才久 。, 。 = 。, 器 的 函 數(shù) , , ( 3 由于 塑 性勢 應 力狀態(tài) , 只 是 應 力 總量 g a 。 比例 系數(shù) a 故 按 流 動 理 論 得 出 的 塑 性 應 變方 向 只 決 定于 現(xiàn) 有 的 但 按前 一 理論 , 而 與 將 來 應 力 狀 態(tài) 如 何改 變無 關 則 塑 性 應 變 方 向 只 與應 力狀態(tài) , , , C 才口 的 改變 刁 有 關 前面 曾經(jīng) 把 這 樣 的 塑 性 應 變 叫 做 似 彈性 應變 加上 真 彈 性 應變 可 得 總 應 變增 量 刁 。 = C 刁 a C C = , 。 (

5、4 + , C 。 式中 C 、 兩 種 理 論 中 那一 個 更 符 合 實 際 的先 固結 。 柔度 矩陣 , 只 有 通 過 應 力路 線 轉折試 驗 才 能 驗證 , 。 前面 圖 。 2 中提到 后 剪 切 的 簡單 應力 路 線 轉 折 試 驗 并 不 表 明 塑 性流動 理 論 更 符 合實 際 應 變增量 的 方 向既與 應 力 現(xiàn) 狀有關 , 國外 在 二 平 也 與 應力 改 。 面上 進 行 的幾 個 應 力 路線 轉折試 驗也 表 明 變有 關 , , “, , 因此 , 把 塑 性應 變劃 分成 與應 力改 變 有 關的 似 彈性 應 變和 與 應 力現(xiàn) 狀有 關 的

6、 , 完全 塑 性 應 變兩 部 分 變計 算 , 即 把兩 種 理論 結 合 起 來 。 可 能是 建 立 更 合理的 計 算 模式 的 一 個方 向 , , D 各 種 非 線 性 模式 盡 管最 終 都是 以 某 種 類似 于 彈 性 矩 陣 的切 線 模量 矩 陣 進 行應 力 應 但是 卻各有 不 同的提法 ; , 有 一 類模 式 是 從 應 力應變 總量 關 系式 出發(fā) 的 , 有 人稱 之 謂 , 超 彈 性模 式 另一類 是 直 接建 立增 量 關 系 式 應 變與應 力 之 間 存 在 唯一 關 系 一 應 力狀 態(tài) 時 , 有 人 稱 之 謂次 彈性 模 式 。 , .

7、, 。 按 照 第一 種 提 法 與應 力路 徑 無關 。 而 按第二 種 提法 , 沿 不 同應 力 路 徑 達到 同 按 照 以上 兩種 提 法 也會 : 將 得 到不 同 的應 變 。 因此 , 即 使 根據(jù) 同 一 試 驗 資料 , 得 出截然 不 同的結 果 如果 試 驗 結果 的應 力應 變 曲線被 寫成 下 列形 式 第 5 期 e 。 沈珠 江 : : 當 前土力 學研 究中 的 幾 個 問 題 r o e = : f (吼 : f (a , , t (5 v o c t 二 o e , , : 。、 , : (6 則 按第 一 種 提 法 將 得 出下 列增量 關 系 刀 o

8、 e 。 二 刀a o e , K : 刀公 K 刁口 G 。 t 。 (7 刁兒 d杯 d試 汗 八 ( 子 c : = 刁了 G 。 一 o ct 。e , 。 ( 8 ; 式中 K ! = ,. ( 。 , K 一 ( af , , : 。 。 、 一 。 _ 一 / 甘 Of Z / 、 or , o c 一 , G = ( 。 二 逛 、 o c : 一 口 己 t / G 一 般是 負 的 了、 , 1 j 上 式是 我 們 曾經(jīng) 建 議的 7 l kP之 而按第 二 種 , 。 , kP 、 1 - 提法 , 則 往往 把上 面 兩 式 的第二 項去 掉 o 例如 如果 多馬 沙

9、 克 ( D 尹尸 一 m a s l u k 模式 i 呂。 試 用 同一 組 剪 。 切 試 驗 結 果 推 算 等應 力 比壓 縮 試 驗 結果 萬 二 3U 健 kPa 剪 切 曲線 滿 足 下 列 雙 曲 線 方 程 ( 圖 : 示 4 中虛 線 所 凸。 二 20 0 . I / 價一 / 衛(wèi) 。, 尹 / z r 。 “, 二 o 護 o t _ _ 一 一 一 氏勸 二 0 1 1 開 成 一了 、 , 、 萬 千石 元舀 。 “ - ( 9 , 二 ” ( 賀 3 : 。 不萬一 二 U b 口 o 1 O e t 一 夕 “ 4 6 1 ( 側 . 8 “ 10 5 為大

10、氣 壓 這 些 參 數(shù) 大 體 上適 用 于 內摩 擦 角 3 。 。 勺 的松 砂 。 對于 口 / 口 = 0 5 . 的壓 縮試 驗 4 : , 按兩 種 。 圖4 方 法 推 算 的壓 縮 曲線 如圖 只 的¹ 和 º 所示 = 其 。 中 曲線 ¹ 的 % 從 T 。 : c . 從式 ( , 出口 , 直接 算 出 , 曲線 º 的 沁 按 刃 。 。 筍 窄 , 算出 , G , 告 q ( 一 “ 。 一 “ 可 以 推算 。 縱軸 上 同 時 標 出 其 值 。: = 曲 線 ¹ 的 應 變 可 能偏 小一 些 。 曲線 &#

11、186; 則 無 疑 偏 大較 多 ( 如 果側 向 應 變 的 重視 o , 入 t 二 o 94 e . : 由此可 見 對這 兩 種 提法 的差 別 必 須 予 以足 夠 十 以上 的 討論 只是 筆 者 一 孔 之 見 比 較 熟 識 的幾 個 問題 。 、 結 束 語 。 , 謬 誤 和 不 確 切之 處歡迎 讀 者 指正 。 所 涉 及 的 也 只是 筆 者 我們 相信 , 在土 力 學的廣泛 領域 內 一 定 還存 在 不 少 類 似的 值 得討論 的 如 果對 一 些 比 較容 易 澄 清 的 問題 能 夠 通 過 討 論 取 得 , 問題 , 希 望看到 有 更 多的 同行發(fā)

12、表 意 見 , 一致 的意 見 同 時 明 確主 攻 方 向 , 避免 在 一 些 無 關緊 要 的 問題 上 做 不 必要 的 重 復 工作 。 我們 就 可 以 騰 出 更 多 的精 力對一 些 帶根 本性 的 問題 進 行 更 深 入 的研 究 參 仁1 沈珠江 、 考 文 獻 , 陸舜英 , 軟土 地 基 真 空 排水的 固結 變形 分 析 巖 土 工程 學 報 , 第 8 卷 第3 期, , 8 巖 19 8 6 年 。 土 工 程 學 報 19 86 年 2 魏 汝 龍 【3 C h a n , 論土 的 剪脹 性 C . , 水 利學 報 , , 1 96 3年 第 6 . 期

13、t iv o . 。 g , 5 , . a n d D a n u n e a n J 一 . M ie en 0 , C o n : 0 1記 a t i o n e e A n a , . ly , i, , n t ra 籠 fo r P a r t ly , S a tu . ra te d C la y b y U A n a n . in g E la , t ie p la , ti o e o E f fe o S tr 。 , 1 . 一 e Mo d l In t J . N u m 。 o M e t h d s in G , m e e r la l n , . V

14、l o . 7 , N a 1 9 83 e 4 He kel r D . J . , T he S hea o S t: e g th f S . tu r a te d R m o u ld o d C la y , . Pr o e . R e, . Co 月 f . S h ea 仁S D Str en g th , f Co h e, n v 王 5 1 1, , 1 96 0 u n e a n 0 J . . M . a n . d C ha g , C o . . Y . , No n , li n e ar . A n a ly , i, o f S tr e, , a n

15、d S t: a n 主 n 王 5 6 R n 1 1, , J , S M FD K . A SCE t . , V e l 96 in g , SM S f C la 1 97 0 v, o , eo e H . . e , a . l . , Y 主 ld 1 963 . o in S t a t o W a t te : li z e d n , tha n e a l G t呈 C r呈 , eo tec h - iq u e , V , o l 13 . No 3 a n , 仁7 o R o se o e “ K H . d B n u r la n d , J . B . ,

16、 O n , the G e n era S tr e, , , . 一 , n tr a 主 刀e h a v io u r f W e t C la y , ” , E g in eer ty i n g P la , t ie 主 , C a m b r id g e U , i . 1 9 65 8 黃 文 熙 等 9 土 的硬 化 規(guī)律 和屈 服 函 數(shù) 巖 土 工程 學報 第 3 卷 , 第 , 3 期 , 。 1 98 1年 曲 圣 務 殷有 泉 , . 塑 性力 學 的 D r u a o ke r 公 設和 H n o I 。 以 。 H J 公設 力學 學 報 a r ,

17、1 981 , , 年第5 期 T he l . 。 1 0 Y o ke l F Y . et l . , L議 qu 5 0 e fa e u n t io er f S an d: e 主 a n du T r in g E ie n t th q u a ke g 5 tr a . n 王 . A p Pr o ae h , 11 , d C ye l d r an : L o a d n 注 V 。 r CJ e lie , o 2 , 19 5 0 P 57 1 11 殷 有泉 o u 、 曲圣 年 , , 彈 塑 性 禍 合和 廣義 正 交法則 , 力 學學 報 r , 。 1

18、9 82年 , 第1 期 . 12 H l: b y G , . T , T he U : e o f a eo V te a r ia e b le S he a , , M o d 住 lu No . in 一 E I跳 : t ie p la : t i e M o d e l, fo 13 r C la y : , C o m P u te r , a n d G h n ie V , o li . 1 , 1 9 55 , 沈 珠江 軟 土地基 固結變 形 計算模 式 的 評 價 D . 土 木 工 程學 報 e e . 1 9 84 年第 2 期 lin n 三 a 。 14 Wo

19、od , M s , , , E eo a n , x p lo e ra t io e n , , o f . P r in , e iP a l S p a o . w it h Ka o T ru e T r ia x ia l A PP 跳r a t u G te h n iq u o V , o l 25 N 4 , 1 97 5 1 5 M a t, u o ka H . d K ya m a H , , A o C , o n : t it u ti v , e o M d e l fo . r Sao d, u n der C y e li。 5l ie 16 S a 0 a

20、S : r , , tr e , : e , i i t h IC S a n MF E , V F , l 2 . 19 5 5 p . 57 5 re l eeb A . F . . d Cl i en W n . , N o n lin e a r H vpe , la : t ie Co a n . n : t it u t iv : M o d e l: fo : : - 5 , 呈 1, Pr in , o c W o r k : ho P te e o n L i m it E q u i li b r i u 皿 g i紅 e e r in P la : t ie i t 了 i . d . G en e ra z ed l王 S tr e : t r e in G e o h n ie a l E g , M e g i ll U , n , 1 98 0 , p , 49 2 1 7 沈珠 江 土 的 彈 塑