巖土材料能量屈服準(zhǔn)則研究

巖土材料能量屈服準(zhǔn)則研究

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1、第26卷第12期巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)Vol.26No.122007年12月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringDec.,2007巖土材料能量屈服準(zhǔn)則研究11,21高紅,鄭穎人,馮夏庭(1.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢430071;2.后勤工程學(xué)院軍事建筑工程系,重慶400041)摘要:比較巖土類材料與金屬的材料特性的差異及由此導(dǎo)致的力學(xué)性質(zhì)差異認(rèn)為,巖土類材料屬于多相體的摩擦型材料,具有內(nèi)摩擦性質(zhì)。分析兩類材料的力學(xué)單元,認(rèn)為摩擦體

2、力學(xué)單元中存在摩擦力。從能量角度對(duì)巖土材料的屈服進(jìn)行研究,分別將Tresca準(zhǔn)則和Mohr-Coulomb準(zhǔn)則進(jìn)行推廣,推導(dǎo)出只考慮單一剪切面的兩類材料單剪能量屈服準(zhǔn)則,證明Tresca準(zhǔn)則既是金屬材料的單剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)則,也是金屬材料的單剪能量屈服準(zhǔn)則,而Mohr-Coulomb準(zhǔn)則既是巖土材料的單剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)則,也是巖土材料的單剪能量屈服準(zhǔn)則。對(duì)考慮3個(gè)剪切面的能量屈服準(zhǔn)則進(jìn)行探討,建立適用于巖土類材料的三剪能量屈服準(zhǔn)則及其相應(yīng)的Drucker-Prager準(zhǔn)則。結(jié)合巖石真三軸試驗(yàn)結(jié)果,分別采用Mohr-Coulo

3、mb準(zhǔn)則及三剪能量準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,三剪能量準(zhǔn)則比Mohr-Coulomb準(zhǔn)則誤差小,更接近試驗(yàn)結(jié)果,證明能量準(zhǔn)則是可行的。最后利用一個(gè)簡(jiǎn)單的算例進(jìn)行驗(yàn)證,計(jì)算結(jié)果表明,只考慮單剪切面的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則比考慮三剪切面的能量準(zhǔn)則偏于保守。關(guān)鍵詞:巖土力學(xué);巖土材料;摩擦特性;能量;單剪;三剪;屈服準(zhǔn)則中圖分類號(hào):TU41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000–6915(2007)12–2437–07STUDYONENERGYYIELDCRITERIONOFGEOMATERIALS11,21GAOHong,Z

4、HENGYingren,F(xiàn)ENGXiating(1.StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademyofSciences,Wuhan,Hubei430071,China;2.DepartmentofArchitectureandCivilEngineering,LogisticalEngineeringUniversity,Chongqing400041,C

5、hina)Abstract:Aftercomparingthedifferenceofmaterialspropertiesandtheinduceddifferenceofmechanicalcharacteristicsbetweenmetalsandgeomaterials,itisconcludedthatgeomaterialsarefrictionalmaterialswithmultiphaseandhavefrictionalcharacteristics.Byanalyzingthemechanic

6、alelementsoftwokindsofmaterials,itisconsideredthattherearefrictionalstressesinthemechanicalelementsoffrictionalmaterials.BygeneralizingtheTrescayieldcriterionandtheMohr-Coulombyieldcriterion,theenergyyieldcriterionconsideringonlysimpleshearsurfaceisdeduced,whic

7、hprovesthattheTrescayieldcriterionandtheMohr-Coulombyieldcriterionarethesimpleshearenergyyieldcriteriaofmetalsandgeomaterials,respectively.Theenergyyieldcriterionaboutthreeshearsurfacesisdiscussed;thenthetripleshearenergyyieldcriterionandcorrespondingDrucker-Pr

8、ageryieldcriterionofgeomaterialsareestablished.TheMohr-Coulombyieldcriterionandthetripleshearenergyyieldcriterionareusedtovalidatethetruetriaxialtestdata.Theerrorsshowthatth

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