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《土的應(yīng)力應(yīng)變特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、裝訂線研究生課程論文題目：淺談土的應(yīng)力變形特性學(xué)院建筑工程學(xué)院學(xué)科門類工學(xué)專業(yè)建筑與土木工程學(xué)號(hào)20151777姓名楊雪萌指導(dǎo)教師馮震2015年12月25日淺談土的應(yīng)力變形特性摘要由于土是巖石風(fēng)化而成的碎散顆粒的集合體，一般包含有固、液、氣三相，在其形成的漫長(zhǎng)的地質(zhì)過程中，受風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、固結(jié)和地殼運(yùn)動(dòng)的影響，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系十分復(fù)雜，并且與諸多因素有關(guān)。其中主要的應(yīng)力應(yīng)變特性是其非線性、彈塑性和剪脹（縮）性。主要的影響因素是應(yīng)力水平、應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史，亦稱3S影響。關(guān)鍵詞應(yīng)力應(yīng)變非線性彈塑性剪脹性1概述土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系十分復(fù)雜，除了時(shí)間外，還有溫度、濕度等影響因
2、素。其中時(shí)間是一個(gè)主要影響因素。與時(shí)間有關(guān)的土的本構(gòu)關(guān)系主要是指反映土流變性的理論。而在大多數(shù)情況下，可以不考慮時(shí)間對(duì)土的應(yīng)力——應(yīng)變和強(qiáng)度（主要是抗剪強(qiáng)度）關(guān)系的影響。土的強(qiáng)度是土受力變形發(fā)展的一個(gè)階段，即在微小的應(yīng)力增量作用下，土單元會(huì)發(fā)生無(wú)限大（或不可控制）的應(yīng)變?cè)隽?。因而它?shí)際上是土的本構(gòu)關(guān)系的一個(gè)組成部分。但在長(zhǎng)期的巖土工程實(shí)踐中，在解決某些土力學(xué)問題時(shí)，人們常常只關(guān)心土體受荷的最終狀態(tài)，亦即破壞狀態(tài)。因而土的強(qiáng)度成為土力學(xué)中一個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域。幾十年關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的研究使人們對(duì)土的應(yīng)力應(yīng)變特性的認(rèn)識(shí)達(dá)到了前所未有的深度；促使人們對(duì)土從宏觀研究到微觀、細(xì)觀的研
3、究；為解決如高土石壩、深基坑、大型地下工程、樁基礎(chǔ)、近海工程和高層建筑中地基、基礎(chǔ)和上層建筑共同作用等工程問題提供了更深刻的認(rèn)識(shí)和理論指導(dǎo)。2土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性由于土由碎散的固體顆粒組成，土宏觀的變形主要不是由于顆粒本身變形，而是由于顆粒間位置的變化。這樣在不同應(yīng)力水平下由相同應(yīng)力增量而引起的應(yīng)變?cè)隽烤筒粫?huì)相同，亦即表現(xiàn)出非線性。圖1表示土的常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)的一般結(jié)果，其中實(shí)線表示密實(shí)砂土或超固結(jié)粘土，虛線表示松砂或正常固結(jié)粘土。從圖1（a）可以看到，正常固結(jié)粘土和松砂的應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣黾樱黾铀俾试絹?lái)越慢，最后逼近一漸近線；而在密砂和超固結(jié)土的試驗(yàn)曲線中，
4、應(yīng)力開始隨應(yīng)變?cè)黾佣黾?，達(dá)到一個(gè)峰值之后，應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣陆担詈笠糙呌诜€(wěn)定。在塑性理論中，前者稱為應(yīng)變硬化（或加工硬化），后者稱為應(yīng)變軟化（或加工軟化）。應(yīng)變軟化過程實(shí)際上是一種不穩(wěn)定過程，有時(shí)伴隨著應(yīng)力的局部化—剪切帶的產(chǎn)出現(xiàn)，其應(yīng)力應(yīng)變曲線對(duì)一些影響因素比較敏感。由于其應(yīng)力應(yīng)變間不成單值函數(shù)關(guān)系，所以反映土的應(yīng)變軟化的數(shù)學(xué)模型一般形式復(fù)雜，難于準(zhǔn)確；反映應(yīng)變軟化的數(shù)值計(jì)算方法也有較大難度。3土的剪脹性由于土是碎散的顆粒集合，在各向等壓或等比壓縮時(shí)，孔隙減少，從而發(fā)生較大的體積壓縮。這種體積壓縮大部分是不可恢復(fù)的。在圖1（b）中，可以發(fā)現(xiàn)，在三軸試驗(yàn)中，對(duì)于密
5、砂或強(qiáng)超固結(jié)粘土偏差應(yīng)力σ1-σ3增加引起了軸應(yīng)變?chǔ)?的增加，但除開始時(shí)少量體積壓縮（正體應(yīng)變）外，發(fā)生明顯的體脹（負(fù)體應(yīng)變）。由于在常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)中，平均主應(yīng)力增量?p=（σ1-σ3）/3在加載過程中總是正的，不可能是體積的彈性回彈，因而這種體應(yīng)變只能是由剪應(yīng)力引起的，被稱為剪脹性。廣義的剪脹性指剪切引起的體積變化，包括體脹，也包括體縮。后者也常被稱為“剪縮”。土的剪脹性實(shí)質(zhì)上是由于剪應(yīng)力引起土顆粒間相互位置的變化，使排列變化而而使顆粒間的孔隙加大（或減小），從而發(fā)生了體積變化。4土的變形的彈塑性在加載后卸載到原應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，土一般不會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的應(yīng)變狀態(tài)。其中有部
6、分應(yīng)變是可恢復(fù)的，部分應(yīng)變是不可恢復(fù)的塑性應(yīng)變，并且后者往往占很大比例?？梢员硎緸椋害牛溅舉＋εp其中εe表示彈性應(yīng)變，εp表示塑性應(yīng)變。其中單調(diào)加載試驗(yàn)曲線用虛線表示；循環(huán)加載試驗(yàn)曲線用實(shí)線表示?？梢娒恳淮螒?yīng)力循環(huán)都有可恢復(fù)的彈性應(yīng)變及不可恢復(fù)的塑性應(yīng)變，亦即永久變形。對(duì)于結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的原狀土，如很硬的粘土，可能在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，它的變形幾乎是“彈性”的，只有到一定的應(yīng)力水平時(shí)，亦即達(dá)到屈服條件時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生塑性變形。一般土在加載過程中彈性和塑性變形幾乎是同時(shí)發(fā)生的，沒有明顯的屈服點(diǎn)，所以亦稱為彈塑性材料。圖2土在應(yīng)力循環(huán)過程中另一個(gè)特性是存在滯回圈，在圖2中卸載初期
7、應(yīng)力應(yīng)變曲線陡降，減少到一定偏差應(yīng)力時(shí)，卸載曲線變緩，再加載曲線開始陡而隨后變緩。這就形成一滯回圈，越接近破壞應(yīng)力時(shí)，這一現(xiàn)象越明顯。在圖2中另一個(gè)值得注意的現(xiàn)象是卸載時(shí)試樣發(fā)生體縮。由于卸載時(shí)平均主應(yīng)力p是減少的，這種卸載體縮顯然無(wú)法用彈性理論解釋。人們認(rèn)為這主要源于土的剪脹變形的可恢復(fù)性和加載引起土結(jié)構(gòu)的變化?？傊?，即使是在同一應(yīng)力路徑上的卸載－再加載過程，土的變形也并非是完全彈性的。但一般情況下，近似認(rèn)為是彈性變形。5土應(yīng)力應(yīng)變的各向異性和土的結(jié)構(gòu)性所謂各向異性是指在不同方向上材料的物理力學(xué)性質(zhì)不同。由于土在沉積過程中，長(zhǎng)寬比大于1的針、片、棒
