土体中间主应力确定及其对临界值影响_陈君平

《土体中间主应力确定及其对临界值影响_陈君平》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5期水利水运工程学报No．52013年10月HYDＲO-SCIENCEANDENGINEEＲINGOct．2013土体中间主应力确定及其对临界值影响121陈君平，蔡行洲，江强(江阴市人民政府重点工程建设办公室，江苏江阴214400;2．南京工业大学交通学院，江苏南京210009)摘要:分析比较平面应变状态下中间主应力的各种形式，根据侧限压缩试验的特殊应力应变条件，推导了一个与土性参数有关的中间主应力表达式．该表达式可简单地通过三轴压缩试验所得的参数来确定，同时还可以简单反映土体应力历史对土体强度的影响．将该表达式与SMP准则和Lade准则结合，建立了平面应变状态下土

2、性参数与三轴压缩状态土性参数的关系，通过试验数据的分析比较看出，所得的中间主应力能更好地反映土体的实际性状，对于SMP准则和Lade准则均有很好的适用性．关键词:平面应变;中间主应力;临界状态;土性参数;SMP准则;Lade准则中图分类号:TU431文献标志码:A文章编号:1009－640X(2013)05－0089－06众多理论和实践证明，岩土材料具有中间主应力效应，中间主应力对岩土工程的计算分析是有影响的，［1－4］并且应力偏平面上存在奇异性，考虑中间主应力能提高其强度．Mohr-Coulomb准则因简单而受到广泛运用，但其最大的缺陷就是没有考虑中间主应力σ2的影

3、响，从而使得Mohr-Coulomb准则在土工弹塑性数值分［5－8］析中造成一定的困难．随着强度理论的发展，众多学者提出了考虑中间主应力的破坏准则，其中，Matsuoka和Nakai提出的SMP准则和Lade提出的Lade准则，不仅形式简单易于理解，且很好地解决了上述问题．岩土工程中经常遇见在平面应变条件下分析土体强度和变形，如条形基础、挡土墙、大坝等．而目前在工程分析中，大多数仍采用常规三轴压缩试验得出的抗剪强度参数内摩擦角和黏聚力来分析平面应变问题，有关实验和理论证明平面应变状态下采用的三轴试验所得的抗剪强度参数是不一致的，偏于保守．同时，对于土体平面应变这个特殊

4、的应力状态，平面应变方向上的应力只有当土体接近破坏状态时才是中间主应［9］力，这与人们的一般认识不一致;其中间主应力的大小目前还是通过一定经验和假设加以处理，对于复杂的岩土类材料还未能得到很好的解答．因此，如何确立一个合理的中间主应力形式，建立起平面应变状态和常规三轴压缩状态土的强度参数之间的关系具有重要意义．本文在前人对平面状态下中间主应力的研究基础上，根据土的平面应变临界状态条件与侧限压缩试验［5］即固结试验特殊的应力应变关系，分别以摩擦类非黏性土与非完全摩擦类黏性土为研究对象，对俞茂宏提出的平面应变状态下的中间主应力表达式进行改进，由于对侧压力系数K0在正常固结

5、状态与非正常固结状态的公式描述不同，导致得到的参数变量m表达式不同，因此改进后的表达式能够反映土体的应力历史对中间主应力及土体强度的影响．除此之外，此中间主应力表达式与土性参数有关，能够适用不同的破坏准则;通过SMP破坏准则和Lade破坏准则建立起平面应变条件和常规三轴压缩条件下的强度参数之间的关系，并与实测数据进行了分析比较，验证本文的研究成果．收稿日期:2013－03－06作者简介:陈君平(1967－)，男，江苏江阴人，高级工程师，主要从事市政工程、建筑工程等城市建设工作．E-mail:hellojq@163．com90水利水运工程学报2013年10月1平面应变状

6、态中间主应力的确定土体的强度和变形不仅与其所受的应力状态密切相关，而且与土体本身的材料特性有关．平面应变状态只对应明确的应变条件，却不对应明确的应力条件，中间主应力σ2的确定较为困难，如何简单、合理地确定中间主应力σ2，成为对土体进行强度和变形分析的基础．有人简单地将土体假定为弹性体，满足Hook定律而得到平面应变状态条件下的σ2形式:σ2=ν(σ1+σ3)，其中ν为泊松比．对岩土材料ν值的确定本身就较为困难，土体是十分复杂的弹塑性材料，简单地假定土体符合Hook定律本身就存在很大缺陷．另一种处理方法就是简单地取:σ2=(σ1+σ3)/2(1)［10］该表达式根据相关

7、联流动法则和Mises准则推导得出，直接用于岩土材料是不合适的．M.Satake根据相关联流动法则和SMP准则得出了平面应变条件下的应力条件:σ2=槡σ1σ3(2)但对复杂的岩土材料，简单地视中间主应力σ2为应力状态的函数，而与材料本身性质无关，显然是不合理的;同时该表达式是建立在SMP准则的基础上，对于其他准则并不一定能得到合理的运用．［5］俞茂宏等在描述平面应变条件下为克服上述问题引入一个中间主应力参数m，令mσ2=(σ1+σ3)(3)2式中:0＜m≤1，称为中间主应力参数，通过理论和试验来确定．根据经验，在弹性区，可取m=ν(ν为柏松比);在塑