《土流变学》PPT课件

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1、土流变学河海大学岩土工程研究所第1节概述流变是指材料的性质、状态随时间变化的性质；1、流变的概念从应力、变形的角度，或者说从力学的角度，土具有三个特性：非线性：包括：应力和应变关系的非线性；变形随时间而变化的非线性；应力随时间而变化的非线性弹性和塑性：经典弹塑性理论所描述的流变性：时间效应。主要包括四种现象（主要表现）:蠕变、应力松弛、长期强度、应变率效应第1节概述我们也正是通过这些现象来研究土体流变性由于土体具有流变性而表现出的现象：蠕变：指恒定应力下变形随时间发展的现象；应力松弛：一定应力状态下，保持土体变形不变，应力随时间而减小的过程；应变率（荷

2、载率）效应：不同的加荷速率，土体表现出不同的应力、应变关系和强度特性；长期强度：土体抗剪强度随时间而减小，即长期的强度小于相对瞬时强度；第1节概述图1土体剪切蠕变曲线图2土体体积蠕变（次固结）曲线第1节概述图4某土的应力松弛曲线图3（a）土的蠕变曲线和（b）长期强度曲线第1节概述(a)(b)(c)Fig.4.1(a)Relationshipofaxialstrainversusnormaliseddeviatorstress,(b)relationshipofaxialstrainversusnormalisedporewaterpressure,an

3、d(c)normalisedeffectivestresspathsforOCR=1testseries第1节概述流变与蠕变之间的区别：流变是指材料的性质、状态随时间而变化；蠕变是指材料的变形随时间而增加；流变包括蠕变，或者说流变更一般、范围更广。流变--Rheology蠕变--Creep土的流变性而引起了大量的工程问题，许多的工程由于土体流变而破坏失事：粘土地基上挡土墙的位移、边坡稳定性、桥台因蠕动而变形，码头、建筑物基础、比萨斜塔、Londan粘土是一种典型的流变性较强的土。一般认为：软粘土流变性强，砂性土的流变性弱。第1节概述图4瑞士土的蠕变引起

4、桥台位移（用虚线表示）图5在？？地区由于土的蠕变引起的工厂挡土墙的位移第1节概述Fig.1.1TowerofPisa(Italy),(a)sectionoftowerandgeologicalstructureofbaseofitsfoundation;(b)variationofsettlementS(cm)andmassM(tons)ofthetowerwithtime;(c)ringfoundation;(d)pressurediagramsatfoundationbase;(e)pressurediagramatdepthof8m.(after

5、Meschyan1995)始建于1350年，高55m，基底压力497kPa，建成时就倾斜了2.1m，到1995年，沉降1.5m，倾斜5.58m，沉降速率2mm/年第1节概述流变学的基本任务：研究应力～应变状态及其随时间变化的规律，换句话说，流变学要回答的问题是：在应力、应变、时间的三维空间内，任一点的应力和应变值有多大？（苏）C.C.维亚洛夫认为：弹塑性理论：是现象学的理论，研究宏观过程。流变学：研究宏观过程，也研究微观过程，也就是说重视研究现象的物理实质。第1节概述宏观流变学：研究实际物体的流变过程的外部表现，即那些能借助于一般量测设备观察到的现象（

6、如变形、应力等）。它不研究物体的组成和结果特点，而把物体看作是连续均质的。物体在外力作用下的表现与物体特性之间的关系是建立在现象学观点的基础上的。这种观点不考虑物体中产生的物理过程，而在宏观实验的基础上建立这些过程外部表现的数学描述。微观流变学：研究物体的构成和结构特性，以及物体单元颗粒间的相互关系等问题。研究微观过程。土的流变特性研究应用于两个方面：1.剪切蠕变：包括长期强度；边坡、挡墙位移、稳定2.体积蠕变：建筑物沉降第1节概述土体流变学研究内容具体为下面4个方面：2、土流变学主要研究重点（1）流变试验研究：通过试验，研究揭示土体流变规律。（2）流

7、变本构模型建立：探讨用什么样的本构方程去描述土的应力、应变及时间之间的关系，既要使得本构方程能够准确反映土的流变特性，又要考虑到实际工程应用的可行性。第1节概述（3）本构方程的解析：包括方程的解析解和数值解。在解析解方面，给人印象最深的是日本学者Sakurai；数值解主要是有限元法。此外，还有边界元法、无限元法以及它们的耦合，有限差分法等。（4)工程问题的应用选用适当的本构模型和解析方法，解决工程中涌现的各种问题，如建筑物的变形和长期沉降，边坡和护岸工程的变形，坑道和隧道的变形等等。第1节概述流变学作为一门独立的学科始于20世纪20年代：1922年Bi

8、ngham《流动和塑性》名著的出版，以及根据他的倡议，1928年流变协会的成立，标志着流变学称