考虑s2作用的加筋土挡墙筋材设计计算

通常加筋土挡墙筋材拉力和锚固区长度的设计计算是基于莫尔–库仑准则得到的，没有考虑中主应力s2的影响，而双剪强度理论克服了莫尔–库仑准则的不足，并利用双剪强度理论的j t，ct参数替代莫尔–库仑抗剪强度指标。基于双剪强度理论(m = 1)计算分析了挡墙筋材拉力大小及其锚固区长度，并将该结果与基于莫尔–库仑准则计算的结果进行了对比，结果表明墙高较小时两者结果基本一致，而墙高较大时，双剪强度理论计算结果大于莫尔–库仑准则计算的结果。     

钢筋混凝土短柱受剪承载力分析及箍筋拉条的作用

利用莫尔-库仑强度理论对混凝土的受剪问题做了分析,再考虑箍筋的受剪后得出短柱的受剪承载力,与试验结果对比,效果比较满意。试验同时指出,箍筋中的拉条能充分发挥受剪作用。     

钢筋混凝土短柱受剪承载力分析及箍筋拉条的作用

利用莫尔-库仑强度理论对混凝土的受剪问题做了分析,再考虑箍筋的受剪后得出短柱的受剪承载力,与试验结果对比,效果比较满意。试验同时指出,箍筋中的拉条能充分发挥受剪作用。     

莫尔-库仑和霍克-布朗强度准则用于评估脆性岩石动态强度的适用性

基于对新加坡Bukit Timah花岗岩进行的一系列的动力实验，包括单轴压缩，三轴压缩，单轴拉伸和直剪实验，以及对这些实验结果的系统分析，检验莫尔-库仑准则和霍克-布朗准则用于评估岩石动态强度的适用性，研究结果表明，在较低的围压条件下，岩石动态强度大致符合莫尔-库仑强度准则，且强度变化主要是由于粘聚力附加载速率变化引起的，岩石动态强度更好地符合霍克-布朗强度准则，特别是在较高围压下（如大于100MPa）。     

基于Drucker-Prager准则的边坡安全系数定义及其转换

探讨了基于D-P(Drucker-Prager)准则的边坡稳定安全系数定义形式,提出了各D-P准则之间的安全系数转换关系,并据此建立了基于D-P准则的边坡稳定安全系数与传统莫尔–库仑准则条件下安全系数的关系表达式。目前,ANSYS有限元软件采用的岩土材料屈服准则为莫尔–库仑六边形外接圆D-P准则,在利用有限元强度折减法计算边坡稳定安全系数时,可以先求出外接圆D-P准则条件下的安全系数,然后利用所提出的安全系数转换公式就可直接计算出各D-P准则条件下的安全系数。对于平面应变条件下的强度问题,平面应变莫尔–库仑匹配D-P准则(分关联和非关联两种情况)与莫尔–库仑准则等效,因此,通过转换就可以在ANSYS程序中实现莫尔–库仑准则,而不需要进行二次开发。这样就解决了基于D-P准则的有限元强度折减安全系数与传统工程中采用的安全系数(基于莫尔–库仑准则)间的接轨问题。大量算例结果表明:在平面应变条件下采用平面应变莫尔–库仑匹配D-P准则求得的安全系数与传统极限平衡条分法中用Spencer法求得的安全系数非常接近,且误差在1%～2%,已经具有相当高的计算精度,也同时证明所提出的方法是可行的。     

20世纪岩石强度理论的发展--纪念Mohr-Coulomb强度理论100周年

190 0年莫尔 (O. Mohr)教授建立了著名的莫尔 -库仑 (Mohr- Coulomb)强度理论。 10 0年来 ,岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家 (包括工程地质专家、力学家、地球物理学家、材料科学家和土木、机械工程师等 )的注意 ,对岩石在复杂应力状态下的强度理论 (破坏准则 )以及它们的实验验证进行了大量研究 ,提出了众多岩石破坏准则 ,并进行了大量轴对称围压三轴试验和真三轴试验。对 10 0年来的岩石强度理论研究的发展和主要结果进行小结 ,特别是从理论上总结了从强度理论的下限 (莫尔 -库仑单剪强度理论 ,190 0 )到上限 (双剪强度理论 ,俞茂宏 ,1985 )到统一强度理论 (俞茂宏 ,1991)的发展。对 10 0年来岩石强度理论发展的回顾 ,将有助于我们对岩石强度理论的理性认识和合理选用     

基于极限状态内力分析的台阶式加筋土高挡墙内部稳定性设计方法

分级台阶设计常用于加筋土高挡墙中,目前相关设计方法滞后于实际工程。基于极限平衡法建立了台阶式加筋挡墙的筋材内力计算方法,用于确定极限状态下筋材内力分布,从而提出了台阶式加筋挡墙内部稳定性设计方法。从安全设计所需的筋材强度和筋材长度两个方面开展参数分析,揭示了台阶宽度、分级级数、分级挡墙高度等因素对挡墙内部稳定设计结果的影响规律。分析结果表明:稳定所需的筋材强度和长度随台阶宽度增加而减小,超过台阶临界宽度后筋材强度不变,直到各级挡墙完全独立筋材长度不变;台阶总宽度固定时,相比简单的放坡方式,台阶分级可以显著减小筋材强度和长度,宽度较大时双级挡墙筋材用量最少;上级挡墙高度稍大于总墙高一半时,双级挡墙稳定所需筋材强度和长度最小。     

基于能量守恒确定岩体结构面的抗剪强度

结构面是决定岩体力学性质的关键因素,确定其强度特性具有重要意义。基于能量守恒原理和莫尔–库仑强度准则,推导得出了岩体结构面抗剪强度的计算公式,通过室内直剪试验对其可行性进行验证,并与以往结构面强度准则进行对比,依据实际岩体构造提出了结构面抗剪强度的测试方法。研究表明:(1)岩体结构面在剪切过程中发生了摩擦、剪断、剪胀/缩等行为,遵循能量守恒定律,利用能量守恒原理和莫尔–库仑强度准则可以计算得到结构面的抗剪强度。(2)结构面形态特征对其抗剪强度有重要的影响,主要表现为起伏度、起伏角以及凸起部分所占比例。二维条件下,以长度为衡量标准,三维条件下,需要考虑凹凸区域所占面积比例。(3)通过测量结构面形态和结构面壁的强度参数,简化测试方法,可以间接计算出其抗剪强度。研究结果对岩体结构面强度测试和岩体稳定性评价具有一定的意义。     

筋土接触面直剪试验研究

为研究筋材与砂土接触面剪切特性,在改造的直剪仪上进行了筋材与砂土界面的直剪试验。结果表明:筋土接触面摩擦关系曲线符合摩尔-库仑强度准则。在本次试验的含水率范围内,筋土接触面的粘聚力随着含水率的增加而增加,摩擦角随着含水率的增加而减小。含水率为4%,筋土接触面的粘聚力和摩擦角随着砂土干密度的增大而增大。     

砖砌体墙的屈服准则及其抗剪强度计算

地震作用下的无筋砌体墙的破坏通常有剪切滑移破坏、主拉破坏和斜压破坏三种,GB50011《建筑抗震设计规范》与GB50003《砌体结构设计规范》各自依据不同的破坏模式建立了不同的抗剪强度计算公式。为了统一两种计算公式,利用Mohr单剪强度理论,并考虑竖向压力接近砌体抗压强度时抗剪强度随压应力增加而降低的受压帽子,选取四参数表达的蛋形曲线形式的连续帽子函数,建立无角隅的砌体屈服准则。利用简单应力下砌体破坏准则及100片无筋砌体墙片的试验结果,得到连续帽子函数的4个参数。还分析了砌体墙与屈服准则之间的尺寸误差,并用所得到的屈服准则推导无筋砌体墙的抗剪强度计算公式。将该公式计算值及有关规范公式计算值与墙片试验结果进行对比分析,结果表明该公式计算值与试验值符合较好。     

三向应力作用下的Rankine被动土压力公式

基于Mohr-Coulomb理论推导的Rankine被动土压力计算公式,只考虑大小主应力的影响,没有考虑中间主应力的影响,而三向应力作用的双剪强度理论克服了Mohr-Coulomb屈服准则的不足,使被动土压力公式在三向应力作用下推导出来,更加符合实际,实例演算表明三向应力状态下的被动土压力值大于经典Rankine被动土压力值,计算结果用于设计更偏于安全。     

考虑中主应力影响倾斜填土面朗肯土压力参数的敏感性分析

挡土墙后填土面为倾斜时,朗肯土压力理论应用很少。经典的各种土压力理论是基于Mohr-Coulomb强度准则得出的,没有考虑中主应力的影响。首先推导了填土面倾斜时的朗肯主动和被动土压力的计算公式;根据平面应变假设确定了中主应力σ2=ν(σ1+σ3),在此基础上推导了统一强度理论下的材料强度指标计算公式,利用该公式可将Mohr-Coulomb强度准则下的材料强度指标转化为考虑中主应力效应的统一强度理论下的材料强度指标;最后通过一算例采用正交试验设计对反映中主应力影响的中间主剪应力系数、泊松比、填土面倾角、黏聚力、内摩擦角、重度6种因素进行了敏感性分析。结果表明:影响朗肯主动土压力强度的6种因素从大到小分别为:重度、中间主剪应力系数、黏聚力、内摩擦角、倾角、泊松比;影响朗肯被动土压力强度的6种因素从大到小分别为:内摩擦角、中间主剪应力系数、泊松比、黏聚力、倾角、重度;中主应力对朗肯土压力计算结果的影响是一个不可忽视的重要因素。     

考虑中间主应力的太沙基地基极限承载力公式

利用双剪强度理论，考虑中间主应力影响的特点，导出太沙基地基极限承载力公式，计算表明，当考虑中间主应力影响时，地基极限承载力将提高。     

基于Mogi-Coulomb强度准则的隧道围岩理想弹塑性解答

合理选择岩石强度准则对隧道应力及位移预测和支护设计都具有重要意义,基于MogiCoulomb强度准则和理想弹塑性模型,通过中间主应力系数反映中间主应力的影响,推导了圆形隧道围岩应力和位移的解析解,并对所得结果进行比较与验证,得到了中间主应力和围岩抗剪强度参数的影响特性。研究表明:具有广泛的适用性和较好的可比性,Mohr-Coulomb强度准则解答和Matsuoka-Nakai准则解答均为其特例;结果关于中间主应力系数b=0.5对称,较好地反映了岩石强度的中间主应力效应及其区间性;粘聚力及内摩擦角对围岩塑性区半径和隧道洞壁位移的影响显著,应充分考虑中间主应力影响及围岩抗剪强度参数变化对隧道设计与施工的影响。     

基于统一强度理论的密肋复合墙体轴心受压承载力分析

结合前期试验成果,采用考虑中间主应力σ2的影响、拉压性能不同的适用于各种材料的复杂应力状态下的双剪统一强度理论,分析密肋复合墙体中砌块对轴心受压承载力提高的原因,修正了原有的承载力计算公式,并与试验结果进行对比。结果表明:采用双剪统一强度理论修正后得到的轴心受压承载力公式计算值与原有公式相比更接近试验值,对于实际工程,具有一定的准确性和经济性;同时统一强度理论对于密肋壁板结构的理论计算有良好的适用性。     

用统一强度理论求岩基极限承载力

基于统一强度理论,将岩基承载力问题视为空间问题,考虑了中间主应力的影响,推导出了岩基承载力的计算公式。当中间主剪应力的影响系数b=0时,其计算公式与采用Mohr-Coulomb强度理论所求得的解完全相同。并讨论了b对承载压力的影响,分析表明:岩基承载力随着b值的变化而不同,从而说明所推导公式对岩基承载力计算有一定的指导意义。     

Basic characteristics and development of yield criteria for geomaterials

The yield criteria of geomaterials play a crucial role in studying and designing the strength of materials and structures.The basic characteristics of yield criteria for geomaterials need to be studied under the framework of continuum mechanics.These characteristics include the effects of strength difference（SD） of materials in tension and compression,normal stress,intermediate principal stress,intermediate principal shear stress,hydrostatic stress,twin-shear stresses,and the convexity of yield surface.Most of the proposed yield criteria possess only one or some of these basic characteristics.For example,the Tresca yield criterion considers only single-shear stress effect,and ignores the effect of SD,normal stress,intermediate principal stress,intermediate principal shear stress,hydrostatic stress,and twin-shear stresses.The Mohr-Coulomb yield criterion accounts for the effect of SD,normal stress,single-shear stress and hydrostatic stress,but disregards the effect of intermediate principal stress,intermediate principal shear stress,and twin-shear stresses.The basic characteristics remain to be fully addressed in the development of yield criterion.In this paper,we propose a new yield criterion with three features,that is,newly developed,better than existing criteria and ready for application.It is shown that the proposed criterion performs better than the existing ones and is ready for application.The development of mechanical models for various yield criteria and the applications of the unified strength theory to engineering are also summarized.According to a new tetragonal mechanical model,a tension-cut condition is added to the unified strength theory.The unified strength theory is extended to the tension-tension region.     

非饱和土条形地基梅耶霍夫极限承载力统一解

基于非饱和土的抗剪强度统一解,综合考虑中间主应力、基质吸力和强度非线性,建立非饱和土条形地基的梅耶霍夫极限承载力统一解,对比文献滑移线法解答、上限法解答验证所得统一解的正确性和适用性,讨论与太沙基极限承载力的差异及基底粗糙程度效应,并得出中间主应力、高/低基质吸力以及有效强度参数的影响规律。研究结果表明:太沙基极限承载力将旁侧土的抗剪强度简化为均布荷载,夸大了旁侧土的真实作用,计算结果偏大;基底粗糙程度对承载力系数的确定起关键性作用,梅耶霍夫极限承载力随中间主应力效应的增大而显著增加,不考虑中间主应力影响的Mohr-Coulomb解答过于保守;基质吸力具有双重影响,即在低吸力范围内极限承载力线性增加,而在高吸力范围内却逐渐减小并趋于稳定,这是由非饱和土的强度非线性造成的;有效强度参数的影响亦很重要,且有效内摩擦角较有效黏聚力的影响更明显。由于考虑了中间主应力效应、非饱和特性与旁侧土抗剪强度等工程实际情况,本文结果可为地基优化设计与施工提供有益的参考。     

论岩土材料屈服准则的基本特性和创新

从岩土材料的基本力学性能出发,讨论岩土材料屈服准则的基本特性和屈服准则的创新。根据国内外学者的大量实验结果,岩土材料屈服准则的基本特性为:拉压异性(SD)效应、正应力效应、静水应力效应、中间主应力效应、中间主剪应力效应、双剪应力正应力效应、双剪应力围压效应、应力角效应(应力偏张量第三不变量效应)和屈服面的外凸性。屈服准则应该满足这些基本特性,Tresca准则不符合这些条件,Mohr-Coulomb理论只能够满足部分条件,Drucker-Prager准则不能满足应力角效应。屈服准则的创新应该满足科学创新的3个要素:(1)新,前所未有;(2)比原来的准则更好;(3)能够实施、便于实际应用。总结各种力学单元体模型的发展,并以一个新的力学模型为依据,对统一强度理论补充一个拉伸破坏条件,它类似于Mohr-Coulomb准则的拉伸截断。从而将统一强度理论扩展到三向拉伸区,更能适用于岩土材料和岩土工程,也使统一强度理论在理论上更趋完整。     

平面应变状态下基于统一强度理论的土压力计算

运用统一强度理论,推导了在平面应变状态下的极限应力状态平衡方程,并将其引入Rankine土压力理论并加以改进,提出了基于统一强度理论的主、被动土压力系数及土压力公式。得出基于Mohr-Coulomb强度理论的Rankine土压力公式是该公式的特例。运用工程实例,计算了在不同权系数b值下的土压力沿深度分布曲线,论证了中间主应力σ2对土压力的影响。实例证明考虑中间主应力σ2的土压力计算结果更符合实际情况。