中间主应力对球形孔扩张的影响

基于Mohr—Coulomb理论推导的球形孔扩张问题的弹塑性解没有考虑中间主应力的影响。因而与实际结果有误差。为此，本文利用双剪强度理论建立了球形孔扩张问题时的弹塑性解。通过算例表明：基于双剪强度理论所求的球形孔扩张的塑性区半径小于M—C准则。据此可充分发挥材料自身的承载能力，减少支护，对实际工程具有重要的理论和实际意义。     

三向应力状态下球形孔扩张问题的弹塑性解

基于Mohr—Coulomb理论推导的球形孔扩张问题的弹塑性解,没有考虑中间主应力的影响．因而与实际结果有误差。为此,本文利用统一强度理论建立了球形孔扩张问题的统一解形式。利用此解可以合理地得出不同材料的相应解,并且能充分发挥材料自身的承载能力,对实际工程具有重要意义。     

柱形孔压缩与扩张问题的统一弹脆塑性解答

在岩土工程中,柱形孔压缩和扩张问题的研究有着广泛的应用。本文基于统一强度理论,考虑应变软化、剪胀和中间主应力等因素的影响,假设柱形孔在半无限空间中受轴对称应力,通过分析内部应力的不同取值,将柱形孔压缩和扩张的弹塑性解答统一起来。研究表明,柱形孔扩张与压缩问题具有高度的相似性;对于弹脆塑性材料,在弹塑性交界面上,法向应力是连续分布的,切向应力不连续;而切向应变是连续的,法向应变不连续。此外,还探究了中间主应力系数对弹塑性解答影响。该解答可通过选取特定的参数退化为许多现有的公式,具有一定的统一性和实用价值。     

剪胀性砂土中球孔扩张弹塑性解

目前砂土中球孔弹塑性扩张解无法合理考虑砂土的峰值强度和剪胀特性,因而其解答与实际情况存在一定偏差。为得出剪胀性砂土中球孔扩张问题的合理解答,采用砂土临界状态模型考虑球孔扩张过程中砂土剪胀特性和峰值强度对球孔扩张机制的影响,基于相关联流动法则推导了球孔扩张问题的弹塑性本构张量,进而在塑性区采用大变形理论并引入辅助变量,将球孔扩张问题归结为基于拉格朗日描述的一阶偏微分方程组的初值问题。在此基础上,结合孔周弹塑性边界条件求解得出了剪胀性砂土中球孔扩张问题的严格解答。通过与基于修正剑桥模型的球孔扩张解答相对比,研究了砂土峰值强度和剪胀特性对孔周土体应力状态和位移的影响规律。结果表明,基于砂土临界状态模型的弹塑性解答不仅可以合理反映球孔扩张过程过程中剪胀性砂土的峰值强度和剪胀特性,而且可退化为非剪胀性土体中的球孔扩张解答,因而可以更加广泛地应用于静力触探、静压沉桩等岩土工程问题中。     

条形基础下纤维加筋土地基承载力初探

在岩土问题分析中，一直采用莫尔一库伦强度理论，由于该理论适用单一材料、且不考虑中间主应力σ２的影响。因此本文采用统一强度理论求解纤维加筋土地基的承载力。     

条形基础下纤维加筋土地基承载力初探

在岩土问题分析中 ,一直采用莫尔—库伦强度理论 ,由于该理论适用于单一材料、且不考虑中间主应力︴2 的影响。因此本文采用统一强度理论求解纤维加筋土地基的承载力     

统一强度理论下桩基极限承载力讨论

基于Mohr-Coulomb准则的太沙基深基础承载力公式未考虑中间主应力的影响,因而与实际极限承载力有出入,而统一强度理论通过系数b考虑了中间主剪应力和中间主应力的影响。因此,利用统一强度理论,结合滑移线场理论,以太沙基深基础计算模型为基础建立了考虑中间主应力时的桩基极限承载力的统一解形式,应用Matlab软件画出了地基极限承载力qu与b值的关系曲线,考虑中间主应力时桩基的极限承载力将提高,可以充分发挥材料的承载能力,可以节约造价。     

基于改进Hoek-Brown强度准则的深埋圆形硐室弹塑性分析

针对岩体开挖导致应力重分布问题,以深埋轴对称圆形硐室为研究对象,对开挖硐室进行理想弹塑性解析。由于中间主应力也会影响围岩的变形破坏,而传统Mohr-Coulomb和Hoek-Brown求解方法未考虑中间主应力的影响,故在传统Hoek-Brown求解方法的基础上采用Levy-Mises增量型本构关系将中间主应力计入传统Hoek-Brown弹塑性解析式,得到新的弹塑性解析方法,并对该解析方法的可行性和合理性进行验证。给出围岩开始屈服时的原岩应力阈值、塑性区半径、应力分布及位移的解析式,并对工程实践可控参数岩石地质强度指标和扰动参数进行敏感性分析。对于常规工程实例进行理论计算和基于FLAC~(3D)的数值计算,对比分析证明了改进Hoek-Brown弹塑性解析方法的可行性和合理性。研究成果可为地下工程硐室开挖与支护提供一定参考依据。     

岩石中间主应力效应及强度理论研究进展

综述岩石中间主应力效应试验和强度理论的研究进展,总结了岩石中间主应力效应的基本规律和现有岩石强度理论的特点与不足,最后介绍了统一强度理论及其对岩石真三轴试验的预测与在岩土工程中的应用。研究结果表明:中间主应力效应及其区间性是岩石强度的重要特性,且已是目前岩石强度准则建立所必须考虑的基本问题之一;应用统一强度理论并考虑更多复杂因素的综合影响,可得到更符合实际情况的较理想解答。     

平面应变问题非连续分叉统一解

运用统一强度理论 ,对弹塑性材料的非连续分叉现象进行了研究 ,获得了非关联弹塑性材料在平面应变条件下非连续分叉的起始方位角以及相应的硬化模量的统一解析解形式。由于考虑了材料的非关联流动以及拉压异性 ,此解可适用于岩土类材料以及其它类别的弹塑性材料。已有文献中的非连续分叉起始方位角结果为本文统一解的特例或线性逼近。研究表明 ,材料的拉压异性以及所受的中间主应力对非连续分叉有较大影响。同时指出不同强度准则对于弹塑性材料非连续分叉的影响以及正确选择符合所研究材料的强度准则在非连续分叉的研究中是重要的。进一步分析表明 ,对于平面应变情形 ,剪切带同滑移线本质上是一致的。通过与实验结果比较 ,验证了统一非连续分叉理论的合理性和正确性。     

饱和黏土中柱孔三维弹塑性扩张机制研究

 目前饱和黏土中柱孔弹塑性扩张问题解答均假定土体为理想弹塑性材料,因而柱孔扩张过程中土体剪切变形和剪切破坏的一致性无法体现,且既有研究成果无法综合考虑超固结比及土体的三维强度特性,使得理论计算值与实际存在较大偏差。为得出饱和黏土中柱孔不排水扩张问题的精确解答,采用基于SMP准则改进的修正剑桥模型(SMP-MCC),充分考虑土体三维强度特性和超固结比,在转换应力空间使用相关联流动法则,进而将柱孔扩张问题归结为一阶偏微分方程组的求解问题。在此基础上,根据弹塑性边界处的应力和位移条件,采用应力转换方法在转换应力空间建立偏微分方程组的定解条件,并通过数值方法得到柱孔扩张问题的精确解答,通过与修正剑桥模型解答相对比,研究柱孔扩张过程中孔壁周围土体应力的变化规律。结果表明,由于提出的三维弹塑性精确解答充分考虑了土体的三维强度特性,因而可以更加真实地反应柱孔扩张过程中土体应力场的变化规律。     

线性吸力下非饱和土条形地基临界荷载三剪统一解

基于非饱和土抗剪强度三剪统一解,该解充分考虑了中间主应力效应、材料拉压不等特性和强度准则差异对非饱和土抗剪强度的影响,严密推导了基质吸力线性分布下条形地基临界荷载三剪统一解,讨论了中间主应力、有效黏聚力、有效内摩擦角和强度非线性等参数对临界荷载的影响.研究结果表明:在基质吸力均匀分布和线性分布下,临界荷载随着中间主应力...     

孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性分析

岩体的变形和破坏与裂隙的成核、扩展和连接密切相关,孔隙水压力显著影响裂隙的成核、扩展和连接.孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板的弹塑性问题在实际中更为普遍,因此研究孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板更有实际意义.该文利用裂纹线场方法和Mohr-Coulomb准则对孔隙水压力作用下岩石材料...     

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。     

基于改进双剪统一强度理论的围岩松动圈分析

为了研究岩石应变软化、剪胀性质、中间主应力和拉压不等特性对围岩松动圈的影响,基于改进双剪统一强度理论,得到了隧道围岩松动圈半径、围岩应力及洞壁位移的解析表达式。通过与已有方法计算结果的对比,验证了该方法的可行性,并进一步分析了中间主应力大小以及软化程度对结果的影响。研究结果表明:(1)随着软化模量的降低,隧道围岩塑性区、松动区(圈)半径以及洞壁位移均逐渐减小;(2)中间主应力大小对隧道围岩弹塑性行为具有一定的影响,随着中间主应力系数b的增大,围岩的切向应力在塑性软化区、破碎区内变大,而在弹性区内减小,围岩的径向应力在3个区域内均增大;(3)隧道洞壁位移随着中间主应力系数b的增大而减小;(4)考虑中间主应力的影响以及围岩软化的程度,能够充分发挥围岩的强度潜能,合理指导隧道布置、支护设计与施工。该结果为隧道围岩松动破裂分析提供了理论依据,具有一定的工程参考价值。     

扰动对饱和软粘土园柱形孔扩张问题的影响

根据原位十字板试验过程中,对饱和软粘土扰动导致其不排水强度降低的事实,应用圆柱孔扩张理论,假设饱和软粘土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软粘土灵敏度的扰动度函数D。考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的线性函数,得到了考虑扰动的圆柱孔扩张的弹塑性解答。     

三维应力状态下圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移

现有的圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移的理论解是基于Mohr Coulomb准则推导而得 ,但是Mohr Coulomb准则没有考虑中间主应力的影响。为此本文利用双剪强度理论分析了三维应力状态下圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移。计算表明圆筒形巷道在三维应力状态下塑性区半径和位移比二维应力状态下更小 ,据此可充分发挥岩体自身的承载能力 ,对岩体工程具有重要意义     

岩石指数型强度准则在主应力空间的特征

 指数型强度准则利用显式函数表示最小主应力和中间主应力对强度的影响,强度准则参数具有明确的力学含义;常规三轴压缩强度表明,随着正应力增大,剪切强度趋于常数,而破裂角趋于45°;但Mohr应力圆与外包络线在切点附近差异较小,且岩石并非均匀各向同性材料,实际破裂角与理论破裂不会完全一致。真三轴试验数据的离散性较大,强度准则参数对拟合偏差的影响并不显著,而以最小拟合偏差确定的参数未必体现岩石的真实力学性质。在研究强度准则在主应力空间内的力学特征之后,建议依据应力趋于无限时中间主应力与最小主应力对强度的影响系数在s2 = s3处相等来确定强度准则参数,由此得到的拟合误差并未显著增大。