高等土力學(xué)讀書筆記

高等土力學(xué)讀書筆記

【篇一：高等土力學(xué)讀書筆記】

土的壓縮與固結(jié)

一、概述

1沉降：在附加應(yīng)力作用下，地基土產(chǎn)生體積縮小，從而引起建筑

物基礎(chǔ)的豎直方向的位移(或下沉)稱為沉降

2某些特殊性土由于含水量的變化也會引起體積變形，如濕陷性黃

土地基，由于含水量增高會引起建筑物的附加下沉，稱濕陷沉降。

相反在膨脹土地區(qū)，由于含水量的增高會引起地基的膨脹，甚至把

建筑物頂裂。除此之外某些大城市，如墨西哥、上海等由于大量開

采地下水使地下水位普遍下隊(duì)從而引起整個城市的普遍下沉。這可

以用地下水位下降后地層的自重應(yīng)力增大來解釋。當(dāng)然，實(shí)際問題

也是很復(fù)雜的，還涉及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)方面的問題。如果地基

土各部分的豎向變形不相同，則在基礎(chǔ)的不同部位會產(chǎn)生沉降差，

使建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降?；A(chǔ)的沉降量或沉降差(或不均勻沉

降)過大不但會降低建筑物的使用價值，而且往往會造成建筑物的毀

壞。

3為了保證建筑物的安全和正常使用，我們必須預(yù)先對建筑物基礎(chǔ)

可能產(chǎn)生的最大沉降量和沉降差進(jìn)行估算。如果建筑物基礎(chǔ)可能產(chǎn)

生的最大沉降量和沉降差，在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)，那么該建筑物

的安全和正常使用一般是有保證的；否則，是沒有保證的。對后一

種情況，我們必須采取相應(yīng)的工程措施以確保建筑物的安全和正常

使用。

(1)基礎(chǔ)沉降量或沉降差的大小首先與土的壓縮性有關(guān)，易于壓縮

的土，基礎(chǔ)的沉降大，而不易壓縮的土，則基礎(chǔ)的沉降小。

(2)基礎(chǔ)的沉降量與作用在基礎(chǔ)上的荷載性質(zhì)和大小有關(guān)。一般而

言，荷載愈大，相應(yīng)的基礎(chǔ)沉降也愈大；而偏心或傾斜荷載所產(chǎn)生

的沉降差要比中心荷載為大。

二、土的壓縮特性

1壓縮：土在壓力作用下，體積將縮小。這種現(xiàn)象稱為壓縮。2固

結(jié)：土的壓縮隨時間增長的過程稱為固結(jié)

目前我們在研究土的壓縮性，均認(rèn)為土的壓縮完至是由于孔隙中水

和氣體向外排出而引起的

3注意：在很短的時間內(nèi)，孔隙中的水來不及排出，加之土體中的

土粒和水是不可壓縮的，因而瞬時沉降是在沒有體積變形的條件下

發(fā)生的，它主要是由于土體的側(cè)向變形引起的(1)瞬時沉降一般不

予考慮

(2)對于控制要求較高的建筑物，瞬時沉降可用彈性理論估算。對

于飽和粘土在局部均布荷載作用下，地基地瞬時沉降可用。

3在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排除導(dǎo)致土體體積隨時間逐漸

減小，有效應(yīng)力逐漸增加，這一過程稱為主固結(jié)

隨著時間的增加，孔隙水應(yīng)力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸增加并最終

達(dá)到一個穩(wěn)定值，此時孔隙水應(yīng)力消散為零，主固結(jié)沉降完成，這

一過程所產(chǎn)生的沉降為固結(jié)沉降。

4次固結(jié)沉降：土體在主固結(jié)成將完成之后有效應(yīng)力不變得情況下

還會隨時間的增長進(jìn)一步產(chǎn)生沉降，稱為次固結(jié)沉降

5次固結(jié)沉降對某些土如軟粘土是比較重要的，對于堅(jiān)硬土或超固

結(jié)土，這一分量相對較小。

6實(shí)驗(yàn)：

(1)用環(huán)刀切取扁園柱體，一般高2厘米，直徑應(yīng)于高度2.5倍，

面積為30cm2或50cm2,試樣連同環(huán)刀一起裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，上下有透

水石以便試樣在壓力作用下排水。

(2)在進(jìn)水石頂部放一加壓上蓋，所加壓力通過加壓支架作用在上蓋,

同時安裝一只百分表用來量測試樣的壓縮。

(3)由于試樣不可能產(chǎn)生側(cè)向變形而只有豎向壓縮。于是，我們把這

種條件下的壓縮試驗(yàn)稱為單向壓縮試驗(yàn)或側(cè)限壓縮試驗(yàn)。

7注意：

(1)用單位壓力增量所引起的孔隙比的改變，即壓縮曲線的割線坡

度表征土的壓縮性的高低。壓縮曲線不是直線，即使是同一種土，

其壓縮系數(shù)也不是常量；

工程上為了便于統(tǒng)一比較，習(xí)慣采用100kpa~200kpa范圍的壓縮

系數(shù)來衡量土的壓縮性的高低

(2)在較高的壓力范圍內(nèi)，壓縮曲線近似為一直線，很明顯，該

直線越陡，意味著土的壓縮性越高。

(3)體積壓縮系數(shù)mv

單位應(yīng)力作用下單位體積的體積變化

v

(4)壓縮模量：

m??v/(1?e1)

土體在無側(cè)向變形條件下，豎直應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比。其大小反映

了土體在單向壓縮條

件下對壓縮變形的抵抗能力。S

e

1?

mv

(5)變形模量

表示土體在無側(cè)限條件下應(yīng)力應(yīng)變之比，相當(dāng)于理想彈性體的彈性

模量。其大小反映了土體抵抗彈塑性變形的能力。用于瞬時沉降的

估算，可用室內(nèi)三軸試驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)測定

三、單向壓縮量計(jì)算公式

-P

積

ah2)vs

積不得，可得

ah1ah2

9■

1?e11?e2

1?e2h2?h

1?e1

e1?e2?e(4-30)

S?h1?h2?h1?h1

1?e11?e1

》中：e1,e2可以通過土體的e-p壓縮曲線由初始應(yīng)力和總應(yīng)力

確定。s-----沉降量，cm。

若引入壓縮系數(shù)av,壓縮模量es上式可變?yōu)?/p>

av

s?zh1

1?e1

(4-31)

1

s?

es

h

z

1

(4-32)

2單向壓縮分層總和法原理和計(jì)算步驟

(1)原理：由于地基土層往往不是由單一土層組成，各土層的壓縮性

能不一樣，在建筑的荷載作用下在壓縮土層中所產(chǎn)生的附加應(yīng)力的

分布沿深度方向也非直線分布，為了計(jì)算地基最終沉降量S,首先必

須分層，然后分層計(jì)算每一薄層的沉降量si,再將各層的沉積量總

和起來，即得地基表面的最終沉降量S。

S?

(4-33)

(2)步驟和方法

?s

i?1

n

■

I

①分層，為了地基沉降量計(jì)算比較精確。除每一薄層的厚度hiW0.4b

外，基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力數(shù)值大，變化大，分層厚度應(yīng)小些，盡量使

每一薄層的附加應(yīng)力的分布線接近于直線。地下水位處，層與層接

觸面處都要作為分層點(diǎn)。

②計(jì)算地基土的自重應(yīng)力，并按一定比例繪制自重應(yīng)力分布圖，(自

重應(yīng)力從地面算起)。③計(jì)算基礎(chǔ)底面接觸壓力

④計(jì)算基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力，基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力pO等于基礎(chǔ)底面接觸

壓力減去基礎(chǔ)埋深(d)以內(nèi)土所產(chǎn)生的自重應(yīng)力rd。即

pO?p??d

⑤計(jì)算地基中的附加應(yīng)力，并按與自重應(yīng)力同一比例繪制附加應(yīng)力

的分布圖形。附加應(yīng)力從基底面算起。按基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土柱所受的

附加應(yīng)力計(jì)算地基最終沉降量。

⑦計(jì)算每一薄層的沉降量si。由公式(4?30)、(4?31)、(4?32)得

e1?e2

si?()ihi

1?e1

avi

si?zihi

1?e1

si?

■

Zl

esi

hi

式中：zi——第i層土的平均附加應(yīng)力，kpa；

esi——第i層土的側(cè)限壓縮模量，kpa；hi——第i層土的計(jì)算厚

度；

avi——第i層土的壓縮系數(shù)，（kpa）?1；e1i一一第i層土的原始孔

隙比

e2i——第i層土壓縮穩(wěn)定時的孔隙比。⑧計(jì)算地基最終沉降量

i?1

n

【篇二：西南交大高等土力學(xué)讀書筆記】

高等土力學(xué)讀書筆記

非飽和土力學(xué)理論在降雨型滑坡研究中的應(yīng)用

年級XXXXXXXXXX

姓名XXXXXXXXXX

學(xué)號XXXXXXXXXXX

專業(yè)XXXXXXXXXXXX

二零一六年一月

目錄

1前

等

.......................2

1.1降雨型滑坡研究的意

義..............................................2

1.2依據(jù)飽和土力學(xué)理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法研

究.....................3

1.3依據(jù)非飽和土力學(xué)理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法研

究...................4

2非飽和土的強(qiáng)度以及變形理

論...........................................6

2.1概

述..........................................................

............6

2.2非飽和土基本特

性...................................................7

2.3應(yīng)力狀態(tài)變

量.......................................................8

2.3.1吸

力..........................................................

8

2.3.2有效應(yīng)

力......................................................9

2.4強(qiáng)度理

論..........................................................

12

2.4.1mohr-coulomb準(zhǔn)

則........................................12

2.4.2非飽和土的破壞準(zhǔn)

則.........................................13

2.4.3非飽和土抗剪強(qiáng)度公式的討

論.................................15

2.5變形特

性..........................................................

16

3降雨影響滑坡穩(wěn)定性的評價方法研

究....................................18

參考文

獻(xiàn)..........................................................

.............24

1前言

1.1降雨型滑坡研究的意義

降雨是邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素?！爸袊刭|(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫”記錄了

1949年至1995年期間發(fā)生在我國的滑坡災(zāi)害，其中68.5%的滑坡

是由降雨引起的。其它誘發(fā)因素（比如庫水位升降、地震、洪水、

人工切坡、采礦等）導(dǎo)致滑坡的總數(shù)僅占同一期間發(fā)生在我國滑坡

災(zāi)害的32.5%o《中國典型滑坡》一書中列舉了90多個滑坡實(shí)例，

其中有95%以上的滑坡都與降雨有著密切的關(guān)系?！吨袊卮蟮刭|(zhì)

災(zāi)害實(shí)例分析》一文中所列舉的27項(xiàng)中國重大地質(zhì)災(zāi)害中有15項(xiàng)

是由于暴雨引發(fā)。

1975年8月8日一10日，湖北秫歸縣降雨300mm,誘發(fā)了大量滑

坡，其中產(chǎn)生嚴(yán)重危害的就達(dá)876處。1998年重慶市區(qū)范圍區(qū)內(nèi)連

續(xù)遭受了9次大暴雨和特大暴雨的襲擊，引發(fā)大小地質(zhì)災(zāi)害達(dá)

27896處之多，其中滑坡80%以上，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其直接經(jīng)濟(jì)損

失達(dá)

9?7億元，間接損失不可估量。日本1981年、1982年統(tǒng)計(jì)的198

處滑坡，其中降雨誘發(fā)的滑坡為195處，占總數(shù)的98%。

調(diào)查顯示：天然邊坡以及鐵路、公路、露天礦等的開挖邊坡的失穩(wěn)

多發(fā)生在雨季，并且，滑坡災(zāi)害發(fā)生頻次在一年內(nèi)隨月份、季節(jié)變

化，呈現(xiàn)出明顯的以7月份為對稱軸的正偏態(tài)分布變化規(guī)律（見圖1-

1）o滑坡發(fā)生頻次最多的月份與暴雨出現(xiàn)頻次最多的月份相一致，滑

坡發(fā)生與暴雨頻次具有良好的一致性。

圖1?1重大滑坡成災(zāi)頻次變化曲線

對滑坡與降雨關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果表明：降雨歷時、降雨量、降雨

強(qiáng)度及降雨形式等因素對滑坡的發(fā)生具有重要的影響。研究不同國

家、地區(qū)由降雨誘發(fā)的滑坡（見表1?|）,不難發(fā)現(xiàn)：

①邊坡失穩(wěn)與總降雨量的大小、日降雨強(qiáng)度以及降雨持續(xù)時間的長

短等有著直接關(guān)系。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，一次降雨總量在150mm—

300mm之間較容易誘發(fā)滑坡的發(fā)生。

②降雨對滑坡的影響與具體地區(qū)有關(guān)，不同地區(qū)誘發(fā)滑坡的臨界降

雨量有一定的差別。例如，四川盆地滑坡主要發(fā)生在日降雨強(qiáng)度超

過200mm/d的分布區(qū)，香港滑坡發(fā)生的日降雨強(qiáng)度大都在

100mm/d以上。

③由表可以看出：對同一類型不同規(guī)模的滑坡，臨界降雨量亦

不相同。例如，在四川盆地，累積降雨量在50?100mm、日降雨量

在30mm以上時，就有小型淺層滑坡開始發(fā)生；當(dāng)累積降雨量在

150mm以上，日降雨量大于100mm時，隨著降雨量的增加，中等

規(guī)模的堆積層滑坡和破碎巖土滑坡開始出現(xiàn)；當(dāng)一次暴雨過程的累

積降雨量在250—300mm以上，日降雨量大于150mm時，發(fā)生大

型和巨型滑坡。

表國內(nèi)外暴雨觸發(fā)滑坡的臨界降雨強(qiáng)度

對于由降雨因素導(dǎo)致的邊坡失穩(wěn)機(jī)理，目前，較為普遍的認(rèn)識是：

降雨入滲使得邊坡體內(nèi)的地下水潛水面升高，滑面處巖體軟化，從

而降低邊坡的穩(wěn)定性，導(dǎo)致滑坡的發(fā)生?；谶@一認(rèn)識的評價、分

析方法是，運(yùn)用飽和滲流理論，模擬降雨引起的潛水面升高；運(yùn)用

剛體極限平衡方法，計(jì)算潛水面升高后的邊坡穩(wěn)定性，并以此作為

設(shè)計(jì)依據(jù)。這是一種基于飽和土力學(xué)理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法。

但是這種評價方法往往很難被實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師所采信。原因

主要是：①降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響與具體地區(qū)有關(guān)，不同地區(qū)誘

發(fā)滑坡的臨界降雨量有一定的差別。例如，四川盆地滑坡主要發(fā)生

在日降雨強(qiáng)度超過200mm/d的分布區(qū)，香港滑坡發(fā)生的日降雨強(qiáng)度

大都在100mm/d以上。同時，不同類型的滑坡，致滑的臨界降雨量

值亦不同；②即使對于同一地區(qū)的邊坡，不同專家推薦的確定臨界

降雨量的標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。例如，有人建議用前期的總降雨量值來

確定臨界降雨量；有人建議以日降雨量值來確定臨界降雨量；也有

人建議用時最大降雨量值來確定臨界降雨量，等等。事實(shí)上，邊坡

失穩(wěn)與總降雨量的大小、日降雨強(qiáng)度以及降雨持續(xù)時間的長短等均

有著直接關(guān)系。

故已有的工程設(shè)計(jì)均采用對孔隙水壓力進(jìn)行假定的方法。例如美國

一些工程采用水面到達(dá)地表的靜水壓力分布。這一假定基于以下認(rèn)

識：歷時長的降雨使邊坡裂隙完全飽水，地下水位達(dá)到地表。對于

高邊坡工程，采用這一水壓力分布使加固設(shè)計(jì)過于保守。我國一些

邊坡工程常將靜水壓力乘以折減系數(shù)來做邊坡設(shè)計(jì)，如漫灣折減系

數(shù)0?4；五強(qiáng)溪水電站則采用類似hoek,但取值較??；三峽工程采

用折減系數(shù)0.3,目前采用強(qiáng)排水體系而不考慮暫態(tài)水壓力。彼此差

別極大，且均缺少理論分析及實(shí)測數(shù)據(jù)的支持。

《降雨誘發(fā)滑坡機(jī)理及其評價方法研究》歷來是巖土工程實(shí)踐中備

受關(guān)注的一個課題。對于一個大型工程邊坡的設(shè)計(jì)，若能科學(xué)合理

地確定邊坡中的孔隙水壓力，首先，將節(jié)省大量的工程投資；其次,

工程的安全穩(wěn)定運(yùn)營將帶來巨大的社會效益以及經(jīng)濟(jì)效益。同時，

這一方面的研究，將使我們對于由降雨因素導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的作用機(jī)

制有一個更加深入的認(rèn)識，為建立更加科學(xué)的邊坡穩(wěn)定性理論體系

及評價方法體系提供依據(jù)。

因此，對于降雨誘發(fā)滑坡機(jī)理及其評價方法的研究，具有重大的理

1.2依據(jù)飽和土力京理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法研究

1776年，法國工程師c.a.cuoolmb提出了計(jì)算擋土墻土壓力的理

論方法，就是極限平衡方法的雛型。廿世紀(jì)二十年代，fenneius率

先提出極限平衡條分法，邊坡穩(wěn)定性分析的極限平衡理論己經(jīng)形成

了。后來經(jīng)過bishop、janbu>morgenstern等人的發(fā)展，極限平

衡條分法形成了較完整的理論體系。

極限平衡法作為邊坡穩(wěn)定分析的經(jīng)典方法，己經(jīng)歷了數(shù)十年的研究

與應(yīng)用，主要方法有：fellenius法、bishop法、janbu法、

moensetpriee法、speneer法、samra法以及目前國內(nèi)工業(yè)、民用

建筑和鐵道部門使用很廣泛的不平衡推力傳遞法等。

極限平衡方法建立在大家所熟悉的飽和土體mohr-cuoolmb強(qiáng)度準(zhǔn)

則基礎(chǔ)上，是通過分析在臨近破壞狀態(tài)(極限狀態(tài))下，土體所受力與

內(nèi)部強(qiáng)度所提供的抗力之間的平衡，計(jì)算巖土體在自身或結(jié)構(gòu)物作

用下的穩(wěn)定性程度。極限平衡法只注重土體破壞瞬間的變形機(jī)制，

可以滿足力平衡、力矩平衡和應(yīng)力邊界條件，而不關(guān)心土體變形過

程。

基于飽和土力學(xué)理論的極限平衡方法認(rèn)為降雨入滲造成邊坡內(nèi)地下

水位上升，水壓力增大，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低，甚至出現(xiàn)失穩(wěn)。其

作用機(jī)理是靜水壓力增大，最初，對于降雨過程中邊坡體內(nèi)的水壓

力的分析，主要是應(yīng)用分段法、基本拋物線法等解析方法，求出一

定降雨入滲量(降雨量乘以降雨入滲系數(shù))下的邊坡浸潤線，再計(jì)算浸

潤線到滑面的距離來確定水壓力。廿世紀(jì)六十年代，開始運(yùn)用數(shù)值

方法依據(jù)飽和滲流模型來模擬降雨作用下邊坡體內(nèi)的滲流場，降雨

入滲量直接補(bǔ)給到潛水面上。廿世紀(jì)七十年代以后，這種滲流場數(shù)

值模擬方法逐漸在邊坡工程中廣泛應(yīng)用。

1.3依據(jù)非飽和土力學(xué)理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法研究

事實(shí)上，降雨滲入邊坡巖土體，到達(dá)潛水面經(jīng)歷了一個非飽和一飽

和滲流過程降雨前，邊坡中處于非飽和狀態(tài)的巖土體物理、力學(xué)性

質(zhì)，在降雨入滲過程中的變化，對于邊坡穩(wěn)定性降低甚至失穩(wěn)至關(guān)

重要。近年來，隨著非飽和土力學(xué)理論的發(fā)展，為如何恰當(dāng)估計(jì)降

雨對邊坡穩(wěn)定性的影響提供了新的理論基礎(chǔ)及相應(yīng)的分析方法。

廿世紀(jì)五十年代，美國公路研究實(shí)驗(yàn)所的人員最先注意到處于非飽

和狀態(tài)的土中的基質(zhì)吸力對公路及機(jī)場設(shè)計(jì)的重要意義。1961年，

制造出第一臺用于非飽和土三軸試驗(yàn)的儀器。隨后，bishop

(I960),satija(1978),fredlund(1982)等進(jìn)行了大量的有

關(guān)非飽和土的力學(xué)試驗(yàn)。1978年，fredMnd等得出適用于非飽和土

體的引伸的mori-coulomb抗剪強(qiáng)度公式。

1981年，fredlund等提出了考慮基質(zhì)吸力的邊坡穩(wěn)定性分析方法一

普遍極限平衡法(gle方法)。普遍極限平衡法建立在非飽和土的引

伸的mohr-coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則基礎(chǔ)上。這是一種基于非飽和土力學(xué)

理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法。也是目前最為有效的研究降雨入滲對

邊坡穩(wěn)定性影響的方法。1993年，fredMnd與rahardjo在他們的

著作中介紹了適用于非飽和土的土壓力理論，并提出豎直或近乎豎

直邊坡的臨界高度的計(jì)算公式。2001年，h.rhaardjo,x.w.li.,

d.g.toll.等通過對新加坡南洋理工大學(xué)校園的由于1995年2月的暴

雨誘發(fā)的20多處滑坡進(jìn)行分析，提出前期降雨對邊坡穩(wěn)定性有重要

影響。

非飽和土力學(xué)理論用于降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響研究，在我國始于

廿世紀(jì)九十年代，基于非飽和土力學(xué)理論，提出了考慮入滲和蒸發(fā)

影響的土坡穩(wěn)定性分析方法，該方法通過數(shù)值方法求解任意給定的

入滲和蒸發(fā)邊界條件下邊坡土體的瞬態(tài)含水率分布及與其相對應(yīng)的

瞬態(tài)抗剪強(qiáng)度參數(shù)分布，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用常規(guī)的穩(wěn)定性分析方法

求得瞬態(tài)的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)。在三峽工程永久船閘高邊坡進(jìn)行了降

雨入滲的試驗(yàn)研究，對高邊坡山體飽和、非飽和滲流場作了初步分

析。采用不互溶趨替法試驗(yàn)等方法來確定非飽和巖體的土水特征曲

線及滲透參數(shù)。然后在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上假定巖體滲透各向同性，為了計(jì)

算過程中的迭代收斂，將飽和滲透率放大（約100倍）。以固定降

雨入滲系數(shù)（0.165）乘以多年平均降雨速率（3.636*10-6cm/s）作

為降雨入滲邊界條件，用有限元數(shù)值模擬分析了類似多年平均降雨

強(qiáng)度下邊坡中的穩(wěn)定滲流狀態(tài)，以及強(qiáng)降雨過程中的邊坡中地下水

運(yùn)動和水壓力分布變化趨勢。

依據(jù)斜坡非飽和土體在臨近破壞時的狀態(tài)參數(shù)（孔隙比和平均有效

應(yīng)力），將斜坡土體劃分為兩種類型，即剪縮型和剪脹型，通過對

超孔隙水壓力的消散過程進(jìn)行分析，來研究填

【篇三：高等土力學(xué)讀書報(bào)告】

高等土力學(xué)讀書報(bào)告專業(yè)班級：14級隧道1班姓名：戴龍欽學(xué)

號：

指導(dǎo)老師：2014年12月成都目錄

1概

述...........................................

.........................................................12德魯克公設(shè)與屈服面外凸

性...........................................

....................1

2.1德魯克公

設(shè)...........................................

2.2屈服面的外凸

性...........................................

2.3塑性應(yīng)變增量向量與屈服面法向平

行

-5

2.4結(jié)

語

.........................................................63土的試驗(yàn)本構(gòu)關(guān)系模型一

duncan-chang模

型.....................................6

3.1概

述...........................................

.........................................................6

3.2鄧肯?張雙曲線模

型

.................................7

3.2.1鄧肯?張雙曲線模型的本

質(zhì)

............7

3.2.2切線變形模量et鄧肯一張計(jì)算公

式8

3.2.3切線泊松比vi鄧肯一張計(jì)算公

式..........................................

11

3.3三軸試驗(yàn)確定鄧肯■張雙模型8大參數(shù)的方

法....................................13

3.3.1固結(jié)排水剪切試

驗(yàn)

.........................13

3.3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)整

理

.................................14

3.4結(jié)

語

.......................................................16參考文

獻(xiàn)：.........................................

....................................................161概述

與相對成熟和系統(tǒng)的土力學(xué)本科教材相比，多年來國內(nèi)一直缺少比

較系統(tǒng)的、適用于巖

土工程專業(yè)研究生用的高等土力學(xué)教材。我國在20世紀(jì)70年代末

開始恢復(fù)研究生制度，隨

后實(shí)行學(xué)位制，當(dāng)時巖土工程的研究生數(shù)量很少，都是直接由老教

授們面授，有時是“一專業(yè)人員對于國外的土力學(xué)發(fā)展相當(dāng)生疏，

亟需補(bǔ)課，于是，黃文熙先生帶領(lǐng)他的弟子

們遍讀在此期間國外書刊發(fā)表的重要文獻(xiàn)，針對學(xué)科中的幾個主要

課題，編寫了《土的工程

性質(zhì)》一書。該書系在國內(nèi)最早開展土力學(xué)領(lǐng)域研究的學(xué)者們十幾

年的教學(xué)積累的基礎(chǔ)上編

寫而成的，是目前國內(nèi)內(nèi)容比較全面的土力學(xué)教材。該書作為研究

生教材，力圖以更開闊的

視角向讀者全方位地展示土力學(xué)研究的領(lǐng)域，同時還介紹了近年來

引起人們關(guān)注和爭論的問

題，此外還較全面地介紹了國內(nèi)學(xué)者的研究成果，希望讀者不僅僅

能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和領(lǐng)會書中

的內(nèi)容與成果，而且能夠了解和體會土力學(xué)科研究的基本途徑和方

法，并逐步形成自己的研

究理念和模式。該書內(nèi)容是在本科土力學(xué)教材的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步延

伸，共分七章，包括：土

Y試驗(yàn)與測,，土的本構(gòu)關(guān)系，土的強(qiáng)度，土中水與土中滲流及其

計(jì)算，土的壓縮與固結(jié)，

土工數(shù)值計(jì)算（包括土體穩(wěn)定的極限平衡計(jì)算，土的滲流與固結(jié)的

有限元計(jì)算）。各章均附有

相應(yīng)的習(xí)題、思考題或者計(jì)算程序。部分章節(jié)可以作為課外的參考

內(nèi)容。本書被評為北京市

精品教材，可作為土建、水利、鐵道、交通、地質(zhì)、冶金、農(nóng)業(yè)業(yè)、

林業(yè)等有關(guān)專業(yè)的老師、

碩士生等相關(guān)人員的教材和參考用書，同時還可作為對巖土工程有

興趣的相關(guān)專業(yè)的本科生、

科研人員和工程技術(shù)人員的進(jìn)修讀物和參考書。本報(bào)告為學(xué)習(xí)該書

后對其中兩個要點(diǎn)的一點(diǎn)總結(jié)。2德魯克公設(shè)與屈服面外凸性

2.1德魯克公設(shè)

在塑建加工力學(xué)研究中表征材料強(qiáng)化特性的重要假設(shè)，也是判斷材

料穩(wěn)定的準(zhǔn)則。根據(jù)

該公設(shè)不僅可以導(dǎo)出材料加載曲面（包括屈服曲面）外凸的重要性質(zhì)，

而且可以建立塑性狀態(tài)

下的本構(gòu)方程，即塑性變形的物性方程。德魯克公設(shè)是20世紀(jì)50

年代初，德魯克（d.c.drucker）根據(jù)強(qiáng)化材料單向拉伸進(jìn)入塑

性變形狀態(tài)后，在加載一卸載的應(yīng)力循環(huán)過程中，附加外力恒做正

功的性質(zhì)及有關(guān)熱力學(xué)的

規(guī)律提出來的彈塑性材料強(qiáng)化假設(shè)。它是傳統(tǒng)塑性力學(xué)的基礎(chǔ)，并

把塑性勢函數(shù)與屈服函數(shù)

緊密聯(lián)系在一起。德魯克公設(shè)只適用于穩(wěn)定材料（伊留辛公設(shè)即適

用于穩(wěn)定材料也適用于不穩(wěn)定材料）。穩(wěn)定材料和非穩(wěn)定材料的應(yīng)

力應(yīng)變曲線如下圖2.1所示：（a）穩(wěn)定材料（b）非穩(wěn)定材料圖

2.1穩(wěn)定與不穩(wěn)定材料

在圖2.1（a）中當(dāng)？?NO時，？？20,這時附加應(yīng)力？？對附加應(yīng)變做

功為非負(fù)，即有？？？？

>0o這種材料被德魯克稱之為穩(wěn)定材料。顯然，應(yīng)變硬化和理想塑

性材料都屬于穩(wěn)定材料，

又如圖2.1（b）所示實(shí)驗(yàn)曲線，當(dāng)應(yīng)力超過點(diǎn)p后，附加應(yīng)

力？？？0,而附加應(yīng)變？？？0,故附

加應(yīng)力對附加應(yīng)變做負(fù)功，即？？？？？0。這類材料稱之為不穩(wěn)定材料,

硬變軟化材料屬于不穩(wěn)

定材料。

應(yīng)當(dāng)說明，德魯克公設(shè)對穩(wěn)定材料的定義只是充分條件，而非必要

條件因而，除了上述

形式的不穩(wěn)定材料以外，還有其他形式的不穩(wěn)定材料存在。德魯克

公設(shè)可以陳述為：對于處在某一狀態(tài)下的穩(wěn)定材料的質(zhì)點(diǎn)（試件），

借助于一個外

部作用在其原有應(yīng)力狀態(tài)之上，緩慢地施加并卸除一組附加應(yīng)力，

在附加應(yīng)力的施加和卸除

循環(huán)內(nèi)，外部作用所作之功是非負(fù)的。。設(shè)材料單元體經(jīng)歷任意應(yīng)

力歷史后，在應(yīng)力？ij處于平衡（圖），即開始應(yīng)力00在加載面內(nèi),

然后在單元體上緩慢的施加一個附加應(yīng)力使？ij達(dá)到？ij,剛好在？ij

加載面上，再繼續(xù)在加載面上加載到？ij?d?ij,在這一階段，將產(chǎn)生

塑性應(yīng)變d?ijp,0最后將應(yīng)力又卸回到？電若在整個應(yīng)力循環(huán)過程

中，附加應(yīng)力d?ij所作的塑性功不小于零，即附加應(yīng)力的塑性功不

出現(xiàn)負(fù)值，則這種材料就是穩(wěn)定的，這就是德魯克

公設(shè)。在應(yīng)力循環(huán)過程中，外載所作的功是？？0ij0(?ij??ij)N0(2.1)

圖2.2應(yīng)力循環(huán)

符號？？OijOO表示積分路徑從？ij開始又回到？ij,不論材料是不是穩(wěn)

定。上述總功不可

能是負(fù)值。不然我們可以通過應(yīng)力循環(huán)不斷從材料中吸取能量，這

是不可能的，要判別材料

穩(wěn)定性必須依據(jù)德魯克公設(shè)，即附加應(yīng)力所作的塑性功不能小于零

得出。w???

??OijO(?ij??ij)d?ij?O(2.2)e由于彈性應(yīng)變？ij在應(yīng)力循環(huán)中

是可逆的，因而w?

故(2.2)式得OijOe(?ij??ij)d?ij?O(2.3)

pwd?wd??O?ijO(?ij??ij)d?ijp?O(2.4)但是在整個應(yīng)力循環(huán)中，只

有在應(yīng)力達(dá)到？ij?d?ij時產(chǎn)生塑性變形d?ijp,循環(huán)的其余

部分都不產(chǎn)生塑性變形，上述積分變?yōu)椋?/p>

pOwd?(?ij?ad?ij??ij)d?ijp?O(2.5)1其中1*22在一維情況下，

可以用圖形表示()的意義，這時有pwd?(??ad???0)d?p?0(2.6)

這就是圖2.3(a)所示陰影面積，對于穩(wěn)定材料，這塊面積一定不

會小于零的；對于強(qiáng)

化材料，只有純彈性變形時所作的功才等于零。但對于圖2.3(b)

所示的不穩(wěn)定材料，則(2.6)

就不一定成立，因?yàn)楫?dāng)？0很接近？時，陰影面積篇二：高等土力學(xué)

讀書報(bào)告高等土力學(xué)讀書報(bào)告指導(dǎo)教師：張遠(yuǎn)芳教授學(xué)生姓名：

周海雷學(xué)號：09020099

專業(yè)：水利水電工程2011年03月目錄

第一章土的滲透

性..................................1

第一節(jié)概述...................................1

第二節(jié)土中滲透的基本定律...........................1第

三節(jié)無粘性土滲透系數(shù)的確定........................2第四

節(jié)粘性土的滲透系數(shù)確定.........................3第二章

無粘性土顆粒組成的類型與基本性質(zhì)....................4

第一節(jié)無粘性土顆粒組成類型與分類......................4

第二節(jié)不均勻土顆粒級配曲線形狀與基本性質(zhì).................

4第

三節(jié)特征粒徑與特征參數(shù)..........................6第三

章無粘性土的滲透穩(wěn)定特性及抗?jié)B強(qiáng)度....................6

第一節(jié)無粘性土的滲透破壞形式和判別方法..................

6

第二節(jié)無粘性土的抗?jié)B強(qiáng)度..........................8第

三節(jié)結(jié)論..................................9第四

章粘性土的抗?jié)B強(qiáng)度.............................9

?….9

第二節(jié)分散性粘性土的基本性質(zhì)、鑒別方法及抗?jié)B強(qiáng)

度............10第三

節(jié)非分散性土正常條件下的抗?jié)B強(qiáng)度....................12第

四節(jié)

裂縫土的抗?jié)B強(qiáng)度............................14第五節(jié)粘

性土的允許抗?jié)B比降..........................14第五章設(shè)計(jì)

反濾層的基本原理與方法........................16

第一節(jié)無粘性土反濾層的作用、基本原理和設(shè)計(jì)方

法.............16

第二節(jié)無粘性被保護(hù)土的控制粒徑.......................17第

三節(jié)粘性土反濾層設(shè)計(jì)的基本原理和方法.................18

第四

節(jié)設(shè)計(jì)反濾層的內(nèi)容、步驟和方法....................