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《土的應力和變形的關系.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、(一)土基的非線性變形特性土基在受力時的非線性變形特性是由土的非線性性質(zhì)決定的。室內(nèi)三軸試驗表明，土的應力-應變關系曲線，一般沒有直線段，應力消失后恢復不到原先的形狀。這是因為土在受力后，三相結構改變了原來的狀態(tài)，作為土的骨架的礦物顆粒發(fā)生相對移動，而這種移動引起的變形，有一部分是屬于不可恢復的殘余變形。由此說明，土除了具有非線性變形性質(zhì)外，還有塑性變形性質(zhì)。彈性模量是表征彈性材料或彈性體在受力時應力-應變關系的比例常數(shù)，但由于土的應力-應變關系呈非線性，因此，只有認為土的彈性模量E是一個條件變量，它是隨應力-應變關系的改變而變化的。在路面設計中，如果完全按照土
2、基的非線性、塑性變形等特性決定它的計算參數(shù)(主要是土的彈性模量E)，則會使設計方法復雜化，甚至需改變路面設計的理論體系。因此，必須根據(jù)土基在路面結構中的實際工作狀態(tài)，對其非線性性質(zhì)作相應的修正或簡化處理。修正或簡化的原則是表征土基應力-應變特性的參數(shù)在理論計算中應與實際狀況吻合。對土的應力-應變關系曲線進行線性處理的最簡單的方法是切線法和割線法，即將土的應力-應變關系曲線上某點的切線斜率或某一范圍的割線斜率作為土基的模量。圖2-18土的應力——應變關系曲線（二）應力—應變曲線上的模量值E取用：(1)初始切線模量——應力值為零時的應力——應變曲線的斜率；(2)切線
3、模量——某一應力級位處應力——應變曲線的斜率，反映該級應力處應力——應變變化的精確關系；(3)割線模量——以某一應力值對應的曲線上的點同起始點相連的割線的斜率，反映土基在工作應力范圍內(nèi)的應力——應變的平均狀態(tài)；(4)回彈模量——應力卸除階段，應力——應變曲線的割線模量。前三種模量中的應變值包含殘余應變和回彈應變，而回彈模量則僅包含回彈應變，它部分地反映了土的彈性性質(zhì)。圖2-4土的變形荷載的持續(xù)時間關系①回彈變形；②塑性變形；③總變形(二)土基的流變性質(zhì)土是具有流變性質(zhì)的材料，在荷載作用下的變形不僅與荷載大小有關，而且還與荷載作用的持續(xù)時間有關，土顆粒之間力的傳遞
4、以及土顆粒與土顆粒之間相對移動都需要一定的時間，通常在施加荷載的初始階段，變形的大小隨著荷載持續(xù)時間的延長而增大，以后逐漸趨于穩(wěn)定。室內(nèi)模型試驗表明，回彈變形與荷載的持續(xù)時間關系不大，因而土的流變性質(zhì)主要同塑性變形有關，圖4-4表示荷載作用時間與土的回彈變形，塑性變形以及總變形的關系。車輛在路面上行使，車輪對路面下土基的作用時間隨車輛行使的速度變化而變化，但通常都是很小的，在這短暫的一瞬間，產(chǎn)生的塑性變形比之于靜荷載長期作用下的塑性變形小得多。因此，一般情況下，土基的流變性質(zhì)可以不予考慮。（三）重復荷載對路基土的影響1、重復荷載作用導致的兩種結果：①土體逐漸密實
5、，土體顆粒進一步靠攏，每一次加載產(chǎn)生的塑性變形越來越小至穩(wěn)定。②土體破壞，每一次加載產(chǎn)生的剪切變形形成能引起土體整體破壞的剪切面。2、影響因素：（到底產(chǎn)生哪一種結果）①土的性質(zhì)（類型）和狀態(tài)（含水量、密實度、結構狀態(tài)）②重復荷載的大小以重復荷載同一次靜載下的極限強度之比（相對荷載）③荷載作用的性質(zhì)（施加速度、每次作用時間、間隔）回目錄二、土的壓縮與固結1、在外力作用下，土顆粒重新排列，土體體積縮小的現(xiàn)象稱為壓縮。通常，土粒本身和孔隙水的壓縮量可以忽略不計，在研究土的壓縮時，均認為土體壓縮完全是由于土中孔隙體積減小的結果。土的壓縮隨時間增長的過程稱為土的固結。在三
6、維應力邊界條件下，飽和土體地基受荷載作用后產(chǎn)生的總沉降量St可以看作由三部分組成：瞬時沉降Si、主固結沉降Sc、次固結沉降Ss，即St=Si+Sc+Ss瞬時沉降是指在加荷后立即發(fā)生的沉降。對于飽和粘土來說，由于在很短的時間內(nèi)，孔隙中的水來不及排出，加之土體中的水和土粒是不可壓縮的，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向變形引起的，是形狀變形。如果飽和土體處于無側向變形條件下，則可以認為Si=0。在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排出導致土體體積隨時間逐漸縮小，有效應力逐漸增加，這一過程稱為主固結，也就是通常所指的固結。它占了總沉降的主要部
7、分。土體在主固結沉降完成之后在有效應力不變的情況下還會隨著時間的增長進一步產(chǎn)生沉降，這就是次固結沉降。目前工程中廣泛采用的計算地基沉降的分層總和法是以無側向變形條件下的壓縮量公式為基礎的，它的基本假定是：（1）土的壓縮完全是由于孔隙體積減小導致骨架變形的結果，土粒本身的壓縮可忽略不計；（2）土體僅產(chǎn)生豎向壓縮，而無側向變形；（3）土層均質(zhì)且在土層厚度范圍內(nèi)，壓力是均勻分布的。單向壓縮量公式加Δp之前：p1,V1＝(1+e1)Vs加Δp穩(wěn)定之后：p1+Δp，V2＝(1+e2)Vs，S=H-H’由Δp引起的單位體積土體的體積變化：根據(jù)av，mv和Es的定義，上式又可
8、表示為無側向變形條件下的
