岩土类材料的统一强度理论及其应用.pdfVIP

维普资讯 附 l( l一{ ‘ 第16卷 第2期 岩 土 工 程 学 报 Vo!．16。 No2 1994年 3月 YP~TUGm CHEplGⅪ IEBA0 Mar．． 1994 岩土类材料的统一强度理论及其应用水 俞茂宏 丁f／ 710049) 一 岩土类材料的强度理论是土木、水利、铁道、矿业等工程中的一个重要的基本问题。以 往各种强度理论一般只适用于某一类特定的材料。本文对材料强度理论不作任何假设(如外凸性 等)，直接根据材料单向拉仲和单向压缩强度极限(也可用岩土工程中常用的材料强度参数c．和 ， 从一个统一的单元体模型出发，考虑所有应力分量以及它们对材料破坏的不同影响。1：2--个能 够适用于各类材料的统一强度理论和统一形式的数学表达式。它包含了现有各种主要强度理论和 度准则可以适用于各 1．前 言 岩土类材料．包括各种工程结构和自然界的各类岩石、土、混凝土等，大多数处于复杂 应力作用下。因此．关于岩土类材料的强度理论研究具有重要的理论意义、工程实际意义和 经济意义。对于各种工程结构、建筑物及地基等，它是计算结构材料是否安全的计算准则i 对于材料塑性或破碎加工以及滑坡等灾害研究，它又是判断是否发生屈服或破坏的准则。从 1773年提出库仑理论以来，至今已提出了众多强度理论 现有强度理论．包括笔者1961年提出的双剪屈服准则 1983年提出的双剪强度理论 以及近年来国内外提出的各种光滑化角隅模型 和经验公式．都只能适用于某一类特定的材 料。对于岩土类材料的强度理论，莫尔一库仑强度理论没有考虑中间主应力 的作用，因而 较为保守，德鲁克一普拉格 (Dmeker-Prager)准则以及各种相应圆锥形准则，由于不能反映 极限面的拉伸子午线和压缩子午线的不同，而与实际不符；双剪强度理论虽然考虑了中间主 应力的影响，但只毙适用于剪切强度极限r．与拉伸强度极限以和压缩强度极限 为 ro=2 ／(2 十 的材料l对于近年来提出的一些角隅模型，往往为某一特定材料试验点 的数学拟台而缺少清晰的物理概念，并且也只能适用于某一类材料。 此外．虽然提出了众多的强度理论．但是对于某些基本的试验结果．至今仍然未能有一 尘墨鲨 递堕重鳖至以数学上的描述。现有的各种强度珲论之间存在什么 系．以及在众 - 五 冒隶t点科技攻美和西安变连大学村辩强度茸隶t点实验室研赠项目。 刊辘日期：1992-10—28． 维普资讯 岩 土 工 程 学 报 1994篮 多强度理论之间，如何选用强度理论等等问题．也是人们所关心的问题。 下面我们从一个统一的物理模型出发，考虑到所有应力分量以及它们对材料破坏的不同 影响．提出一个能够适用于各种岩土类材料的新的统一强度理论和统一形式的数学表达式。 莫尔一库仑强度理论和双剪强度理论均为其特例，并且还包含了可以比德鲁克一瞢拉格准则更 合理的新的计算准则．以及可以描述非凸极限面试验结果的新的非凸强度理论。 2．岩土类材料的统一强度理论 对于金属类材料，笔者以双剪单元体 (见图1)和双剪屈服准则为基础，提出了一个新的 ● 双剪统一屈服准则 r】，它的数学表达式为 ‘ ， —T丰