土体中间主应力确定及其对临界值影响 Determination of intermediate principal stress of soil mass and its influence on critical values under plane strain conditions.pdfVIP

第5期 ， 水利水运工程学报 No．5 2013年10月 删DRo．Sa哐NCEAND圈呱珈阳亚凰矾G Oct．2013 土体中间主应力确定及其对临界值影响 陈君平1，蔡行洲2，江强1 (江阴市人民政府重点q-程建设办公室，江苏江阴214400；2．南京工业大学交通学院，江苏南京210009) 摘要：分析比较平面应变状态下中间主应力的各种形式，根据侧限压缩试验的特殊应力应变条件，推导了一个 与土性参数有关的中间主应力表达式．该表达式可简单地通过三轴压缩试验所得的参数来确定，同时还可以简 单反映土体应力历史对土体强度的影响．将该表达式与SMP准则和Lade准则结合，建立了平面应变状态下土 性参数与三轴压缩状态土性参数的关系，通过试验数据的分析比较看出，所得的中间主应力能更好地反映土体 的实际性状，对于SMP准则和Lade准则均有很好的适用性． 关键词：平面应变；中间主应力；临界状态；土性参数；SMP准则；Lade准则 中图分类号：TU431 文献标志码：A 众多理论和实践证明，岩土材料具有中间主应力效应，中间主应力对岩土工程的计算分析是有影响的， 并且应力偏平面上存在奇异性，考虑中间主应力能提高其强度。14J．Mohr．Coulomb准则因简单而受到广泛运 析中造成一定的困难．随着强度理论的发展，众多学者提出了考虑中间主应力的破坏准则∞。8J，其中， 问题． 岩土工程中经常遇见在平面应变条件下分析土体强度和变形，如条形基础、挡土墙、大坝等．而目前在工 程分析中，大多数仍采用常规三轴压缩试验得出的抗剪强度参数内摩擦角和黏聚力来分析平面应变问题，有 关实验和理论证明平面应变状态下采用的三轴试验所得的抗剪强度参数是不一致的，偏于保守．同时，对于 土体平面应变这个特殊的应力状态，平面应变方向上的应力只有当土体接近破坏状态时才是中间主应 力一J，这与人们的一般认识不一致；其中间主应力的大小目前还是通过一定经验和假设加以处理，对于复杂 的岩土类材料还未能得到很好的解答．因此，如何确立一个合理的中间主应力形式，建立起平面应变状态和 常规三轴压缩状态土的强度参数之间的关系具有重要意义． 本文在前人对平面状态下中间主应力的研究基础上，根据土的平面应变临界状态条件与侧限压缩试验 即固结试验特殊的应力应变关系，分别以摩擦类非黏性土与非完全摩擦类黏性土为研究对象，对俞茂宏[51 提出的平面应变状态下的中间主应力表达式进行改进，由于对侧压力系数K在正常固结状态与非正常固结 状态的公式描述不同，导致得到的参数变量m表达式不同，因此改进后的表达式能够反映土体的应力历史 对中间主应力及土体强度的影响．除此之外，此中间主应力表达式与土性参数有关，能够适用不同的破坏准 则；通过SMP破坏准则和Lade破坏准则建立起平面应变条件和常规三轴压缩条件下的强度参数之间的关 系，并与实测数据进行了分析比较，验证本文的研究成果． 收稿日期：2013—03—06 作者简介：陈君平(1967一)，男，江苏江阴人，高级工程师，主要从事市政工程、建筑工程等城市建设工作 E·mail：hellojq@163．com 万方数据 水 利 水 运 工 程 学 报 2013年10月 1 平面应变状态中间主应力的确定 土体的强度和变形不仅与其所受的应力状态密切相关，而且与土体本身的材料特性有关．平面应变状态 只对应明确的应变条件，却不对应明确的应力条件，中间主应力or：的确定较为困难，如何简单、合理地确定 中间主应力Or：，成为对土体进行强度和变形分析的基础．有人简单地将土体假定为弹性体，满足Hook定律 为困难，土体是十分复杂的弹塑性材料，简单地假定土体符合Hook定律本身就存在很大缺陷．另一种处理 方法就是简单地取： 仃2=(玎1+or3)／2 (1) 相关联流动法则和SMP准则得出了平面应变条件下的应力条件： 19：=厩