土力學(xué)讀書報告(共6頁)

1、高等(godng)土力學(xué)讀書報告學(xué) 院：土木工程(tm gngchng)專 業(yè)：結(jié)構(gòu)(jigu)工程指導(dǎo)教師：姓 名：學(xué) 號：2015.12.30本學(xué)期學(xué)了土的應(yīng)力(yngl)與應(yīng)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(yīng)力(yngl)應(yīng)變土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系十分復(fù)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(guān)的土的本構(gòu)關(guān)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(yīng)力應(yīng)變和強度（主要是抗剪強度）關(guān)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(yīng)力增量作用下，土單元會發(fā)

2、生無限大（或不可控制）的應(yīng)變增量。因而它實際上是土的本構(gòu)關(guān)系的一個組成部分。由于土是巖石風(fēng)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(zhì)過程中，受風(fēng)化、搬運、沉積、固結(jié)和地殼運動的影響，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系十分復(fù)雜，并且與諸多因素有關(guān)。其中主要的應(yīng)力應(yīng)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(yīng)力水平（Stresslevel、應(yīng)力路徑（Strespath）和應(yīng)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(yīng)力。由于剪應(yīng)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(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線上某些特征應(yīng)力來確定的，如屈服應(yīng)力、破壞應(yīng)力(或峰值應(yīng)力)等，這些特征應(yīng)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(guān)。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(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線,一種是當(dāng)應(yīng)力隨應(yīng)變增大直至峰值時,土體出現(xiàn)破裂，隨著應(yīng)變進一步增大，應(yīng)力由峰值逐漸降低，最后達到穩(wěn)定應(yīng)力值。對此，人們?nèi)》逯祽?yīng)力作為破壞強度，取最后穩(wěn)定應(yīng)力值作為破壞后的強度。第二種是當(dāng)應(yīng)力達到最大值后，應(yīng)力雖然不增加，但應(yīng)變繼續(xù)增加，對此，也可取最大應(yīng)力值作為破壞強度。第三種是，在較大應(yīng)變下，應(yīng)力仍未達到最大值，而是隨應(yīng)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(yīng)力-應(yīng)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(yīng)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(fù)雜的應(yīng)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(dāng)材料中某一平面上的剪應(yīng)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(yīng)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(luò)線。古

5、老的庫侖理論假定，S是法向應(yīng)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(luò)線為直線。包絡(luò)線與縱軸的截距C稱為土的凝聚力;包絡(luò)線的傾角稱為土的內(nèi)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(yīng)力原理提出,土的抗剪強度S或剪應(yīng)力f是與破壞面上的有效應(yīng)力e=(-w)成線性關(guān)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(nèi)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(nèi)往往是穩(wěn)定的,但經(jīng)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(fù)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(jīng)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(yīng)力n，可得相應(yīng)的不同

7、強度，由此繪得強度包絡(luò)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(yīng)的軸向應(yīng)力1，由此可繪得一組應(yīng)力圓，連接諸圓的公切線，即強度包絡(luò)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(xué)性質(zhì)之一。對土的強度估計偏高或偏低，將直接影響工程的經(jīng)濟和安全。土的全量理論在加載過程中，若應(yīng)力張量各分量之間的比值保持不變，按同一參數(shù)單調(diào)增加，則加載稱為簡單加載，不滿足這個條件的叫復(fù)雜加載。在簡單加載下，用全量應(yīng)力和全量應(yīng)變表達的本構(gòu)方程為:分別為應(yīng)力偏量的分量和應(yīng)變偏量的分量;在全量理論中,為簡化起見,假設(shè)在簡單加載條件下曲線是單值對應(yīng)的,并和簡單拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線一樣。在上述

8、的全量理論中,應(yīng)力和應(yīng)變之間存在著一一對應(yīng)的關(guān)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(jié)構(gòu)內(nèi)部每一質(zhì)點的材料都經(jīng)歷簡單加載的歷史。但實際結(jié)構(gòu)大多數(shù)是在非均勻應(yīng)力條件下工作的，要保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部每一點都滿足簡單加載條件，對于結(jié)構(gòu)所承受的載荷和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)各點都經(jīng)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(diào)(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(yīng)力和等效應(yīng)變之間的關(guān)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(yīng)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(yīng)用于實際計算比塑性增量理論方便，因此，使用相當(dāng)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(zhì)和塑性變形的不可恢復(fù)的特點，因此須研究應(yīng)力增量和應(yīng)變增量之間的關(guān)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(yīng)力和應(yīng)變?nèi)恐g的關(guān)系(本構(gòu)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(guān)系。用增量形式表示的本構(gòu)關(guān)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(fù)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(yīng)力應(yīng)變非線性關(guān)系，首先想到的應(yīng)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(gòu)理論是巖土工程學(xué)科的重要

11、基礎(chǔ)理論。隨著對土體力學(xué)特性的不斷深入塑性理論逐漸被應(yīng)用(yngyng)于土體本構(gòu)關(guān)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(yīng)用塑性理論的代表被看做現(xiàn)代土力學(xué)的開端。塑性區(qū)內(nèi)任意一點處的兩個最大剪應(yīng)力相等且互相垂直，連接各點最大剪應(yīng)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(nèi)構(gòu)成的曲線網(wǎng)稱為滑移線網(wǎng)，由滑移線網(wǎng)覆蓋的區(qū)域稱為滑移線場?；凭€場理論性質(zhì)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(zhuǎn)角成正比性質(zhì)2在已知的滑移線場內(nèi)，只要知道一點的靜水壓力，即可求廠內(nèi)任意一點的靜水壓力從而計算出各點的應(yīng)力分量性質(zhì)3直線滑移線上各點的靜水壓力相等性質(zhì)4漢基第一定理，同族的兩條