高等土力学第10讲变形特性2

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1、土的力学特性Part2孙德安上海大学大学土木系2012-11-3理想土与实际土实际土q基本特性¾压硬性亚基本特性理想土¾剪胀性¾应力历史依存性¾摩擦性¾应力路径依存性¾软化特性εd¾各向异性εv基本特性¾结构性¾屈服特性¾正交流动性关联¾蠕变特性¾相关联性¾临界状态特性¾颗粒破碎特性¾共轴特性¾温度特性……重塑土样的制备将调好的泥浆放入搅拌机里充分搅拌均匀，然后倒入固结仪器里面充分排水固结后得到重塑试样搅拌机固结器将土样从固结器中取出，用保鲜膜包好封存三轴试样制备从土样中切取一块，切成直径3.9cm，高度为8.0cm的三轴试样，并用游标卡尺测直径及高度切试样量直径、高度三轴试样安装装样加

2、围压三轴试验仪压缩试验结果（上海软土）eNo.1Undisturbed(No.1)No.21.4No.3Undisturbed(No.2)No.41.2No.510.80.6No.6No.7ReconstitutedNo.80.4510501005001000σv/kPa等向压缩试验结果(苏州软土)1e0.9原状土No.10.8No.2No.30.7重塑土0.6No.4No.50.50.41101001000p/kPa苏州软黏土的苏州软黏土的剪切特性剪切特性44rr/σ/σaaσσ33土样σr/kPa土样σr/kPa原状土80重塑土1602原状土1602重塑土320原状土320重塑土64

3、0原状土640εa/%εa/%11051015051015/%5/%v5vεε1010常规三轴排水剪切试验结果重塑超固结上海土3/σ51σ43OCR=1OCR=22OCR=4OCR=8OCR=121(%)εv5051015εa(%)OCR不同(围压80kPa)土的基本特性¾基本特性区别与其他材料的、影响土应力应变关系最基本的力学特性¾亚基本特性超出基本特性的、通过改变基本特性规律而间接影响土应力应变关系的力学特性¾关联基本特性在弹塑性力学框架下建立土的本构模型中，需要与弹塑性理论概念挂钩的力学特性12基本特性本构关系数值模拟屈服特性共轴特性……压硬性剪胀性摩擦性应力历史依存性应力路径依存

4、性………13压硬性最简单的--饱和正常固结--重塑粘土的等向压缩试验高岭土等向压缩试验结果(Roscoeetal.,1963)一维或等向压缩过程中所表现出的应力应变关系压硬性的数学描述：土材料的体积模量：p(1+ep)ee=−λln00K=p0λ压硬性¾压硬性的朴实内涵土随等向压缩进行，其孔隙比变小，压缩模量增加¾理想土的压硬性ò正常固结粘土的压硬性为其它具有着更复杂因素的实际土提供了一个参考的标准。¾实际土的压硬性ò相对于正常固结粘土，针对加入的新因素，设置影响参数，给出对各种实际土压硬性的描述。ò例如：结构性粘土在经历等向压缩过程中，当压缩应力超过屈服点后其孔隙比将显著变化。Liu据

5、此修正了压硬性的表达式：b⎛⎞pyiee=+−Δe⎜⎟λlnpICi⎝p⎠3/σ51σ43OCR=1OCR=22OCR=4OCR=8OCR=121(%)εv5051015εa(%)重塑超固结上海土剪胀性¾剪应力的改变会引起体积应变ppεvqpεd砂土的应力比与塑性应变增量比关系(姚仰平，祝恩阳，2010)¾剪切过程中剪应变与体积应变的关系p222dεMpq−(由应力状态决定)v=pdpε2qd摩擦性Weald粘土的三轴剪切强度试验结果(Roscoeetal.,1958)qf约束压力p剪切强度qf=const.p对正常固结土摩擦性的描述：qM=pf摩擦性摩擦性的合理三维描述：òMohr-C

6、oulomb准则没有考虑σ的影响。2σ−σ13sinϕ=σ+σ13òSMP准则则考虑σ的2影响，而且在π平面上光滑外凸，便于数值计算。II12=constantI3π平面上摩擦规律的描述ò对于岩土类材料，适宜的强度包线为凸三角类。ò在π平面上，随应力Lode角变化，同一材料的强度不同。19摩擦性20基本特性本构关系数值模拟屈服特性共轴特性……压硬性大陆学者弹塑性模拟精度模型举例模型选择典型弹塑性模型剪胀性剖析变形分析•邓肯-张模型破坏分析摩擦性•剑桥模型接触分析•UH模型……应力历史依存性应力路径依存性……………能反映哪些特性亚基本特性21亚基本特性ò应力历史依存性ò结构性ò应力路径依存

7、性ò蠕变特性ò软化特性ò颗粒破碎特性ò各向异性ò温度特性ò……22应力历史依存性超固结土等向压缩试验结果(SchofieldandWroth,1968)ò相同的起始压力，不同的超固结（不同的孔隙比，不同的应力历史），压缩规律不同，压硬性被改变。ò土在屈服面以内经历再加载时，也有一定的塑性变形发生。23应力历史依存性重超固结Weald粘土的试验结果(BishopandHenkel,1957)ò超固结土密度相对于正常固结土更大，更难压缩