用统一强度理论求解岩土材料的动力强度参数

基于俞茂宏的统一强度理论，研究了岩土材料在复杂应力状态下的强度理论及确定其动力强度参数的新方法。根据循环荷载作用的特点，把循环过程中的动态应变变化和极限平衡理论耦合起来，提出了基于统一强度理论考虑中间主应力的动态极限平衡概念，探讨了它在岩土材料中的应用，并推导出了确定有效动强度参数C′d，φ′d的方程。进一步研究了统一强度理论下的偏应力、有效固结压力和动态平衡状态线的概念，提出了确定有效动强度参数C′d，φ′d的简便方法。该方法不仅可以适用于砂土、粉土，而且还适用于沉积软岩材料。     

关于“岩土类材料的统一强度理论及其应用”一文的讨论

《岩土工程学报》１９９４年第２期发表了俞茂宏同志的“岩土类材料的统一强度理论及其应用”一文（以下简称“原文”）。原文以双剪理论为基础，考虑了作用于双剪单元体上的全部应力分量以及它们对材料破坏的不同影响，建立了一个新的统一强度理论。本文就此提出讨论，与原文作者及读者商榷     

线性和非线性的统一强度理论

统一性,即将以前相互没有联系的概念、方法、理论、现象等统一起来,这是一个科学理论美的重要特点之一。统一强度理论是一种新的序列化的理论,它不仅建立起各种线性破坏准则的相互联系,并且产生一系列新的准则。单剪强度理论、双剪强度理论和介于单剪强度理论与双剪强度理论之间的一系列线性准则均为它的特例。但是,它没有将Huber-von Mises准则等非线性准则统一起来,而只能线性逼近它们。根据一个新的力学模型,提出一个普遍形式的统一强度理论,它不仅将单剪强度理论和双剪强度理论的线性准则统一起来,并且将八面体剪应力理论的非线性准则统一起来,从而建立起各种强度理论之间的相互联系,并将最常用的各种强度理论统一于一体,形成一个线性和非线性准则统一的普遍形式的强度理论,可以适用于更多的材料。     

岩土材料强度理论发展现状

在经典连续介质弹塑性理论框架下,结合岩土工程应用背景,总结和论述了岩土材料复杂应力状态下强度理论的发展状况,指出岩土强度理论是水利、土木、矿业、铁道等工程中结构件设计和强度计算必要的基础理论,因此强度理论得到广泛的研究和应用。     

强度理论效应对岩土工程结构分析的影响

结合三个研究实例,对岩土工程结构分析中的强度理论效应做了分析介绍.从上述实例中可以看出,岩土工程结构分析需要对强度理论进行合理选用;否则,就有可能得出错误的结果.由于统一强度理论可以通过对其中的参数b取不同值来表达或近似表达现有的各种强度准则,并且从理论上界定了它们的上限和下限.因此,在岩土工程结构强度分析中,统一强度理论具有较好的应用前景.     

混凝土双剪统一强度理论的改进

在双剪统一强度理论的基础上,用八面体剪应力和八面体正应力代替第二主剪应力和剪切面上的正应力,得到改进的双剪统一强度理论。改进后的双剪统一强度理论,将强度计算公式简化成一个,并得到光滑的强度曲线,更适合有限元程序使用。因此改进双剪统一强度理论是对原双剪统一强度理论的一种合理的完善。     

混凝土统一强度理论及其应用

总结了国内外各种混凝土多轴强度理论和大量实验资料，提出了一种介于莫尔－库仑理论和双剪应力强度理论之间的混凝土统一强度理论，考虑了中间主应力σ２的影响，具有清晰的物理概念，较简单的数学表达式．通过分析比较可知，与国内外学者的试验结果吻合较好，算例表明，可以适用于工程应用     

双剪统一强度理论在土压力计算中的应用

基于双剪统一强度理论 ,将挡土结构与土相互作用问题视为空间问题 ,推导出了黏性土与无黏性土的主动土压力与被动土压力的计算公式 ,并讨论了加权系数b对主动土压力的影响。为验证公式的可行性 ,通过工程实例将计算结果和采用朗肯土压力理论所得的计算结果及实测结果进行了对比 ,对比表明 :朗肯土压力理论所得的主动土压力偏大 ,当b =0 .5时 ,采用公式所得结果比朗肯土压力理论所得结果更接近实测值 ,从而说明本文公式对挡土结构的设计有一定的指导意义     

岩土类介质强度准则新探

在分析Mohr-Coulomb强度准则和双剪统一强度准则的基础上，提出了主剪面应力对以及主剪面应力对的作用这2个新概念，并以此为出发点，通过考虑十二面体单元主剪面上所有3个主剪应力对的共同作用，提出了一个有关岩土类介质的新强度准则。对该准则所作的极限线分析、应力摩尔圆分析、中间主应力效应曲线分析、破坏角分析以及实验对比分析表明，所提准则均能较好地反映岩土类介质的强度和破坏特征。     

双剪统一弹塑性本构模型及其工程应用

本文提出了基于俞茂宏统一强度理论的双剪统一相关和非相关流动的弹塑性本构模型，并给出了该统一弹塑性本构模型的有限元实施方法。重点讨论了所谓“奇异屈服面”奇异性的处理方法，定义了两类不同类型的奇异形式，给出了它们的不同处理方法。该方法既直观、简单又便于有限元的实施，它对于其它类型“奇异屈服面”角点奇异性的处理同样适用。应用基于该统一弹塑性本构模型的有限元程序ＵＥＰＰ（ＵｎｉｆｉｅｄＥｌａｓｔｏ－ＰｌａｓｔｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍ），验证了作者提出的双剪统一弹塑性本构模型及其实施方法的正确性。统一强度理论和双剪统一弹塑性本构模型可以广泛应用于各种土木、机械、航空和岩土工程的结构分析。     

基于统一强度理论的矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算

考虑矩形钢管长边、短边对核心混凝土的不同约束作用,将其对核心混凝土所产生的侧向压力等效为圆形钢管对核心混凝土产生的均匀侧向压力,并采用双剪统一强度理论对钢管内核心混凝土的受力进行分析;提出了矩形钢管混凝土短柱简单、实用的轴压承载力计算公式,并对影响因素进行了分析;将该公式计算值与相应文献试验值、其他公式计算值进行了比较,吻合较好。结果表明:所推公式具有很好的适用性,为矩形钢管混凝土柱的研究提供了一定的理论依据。     

Two Failure Mechanisms and a Unified Strength Condition for Geomaterials

A unified failure criterion for geomaterials is examined in the development of Davydenkov-Fridman ideas. Experimental data are presented for a broad range of geomaterials (from water and ice to concrete and natural stone materials; these data confirm theoretical positions on failure by separation or shear as a function of physical parameters, load path, and form of stress state.     

薄圆环极限荷载统一解

采用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压性能差异,对薄圆环进行弹塑性分析,得出了极限荷载统一解．利用此解可以合理地得出不同材料的相应解．现有的Tresca、Mises、Mohr-Coulomb、双剪强度理论等解是本文统一解的特例．结果表明,拉压性能差异对薄圆环的极限荷载有明显的影响,利用本文解,能充分发挥材料性能,减轻结构重量,取得多方面的效益．     

土体边坡稳定性分析的统一强度理论解

基于莫尔-库仑破坏准则得到的边坡稳定分析,与实际结果有一定的差距;而统一强度理论,考虑了中间主应力的影响,已较广泛运用于工程实践当中,取得了较好的效果,并得到了很好的评价。因此本文利用统一强度理论,采用边坡稳定分析中使用的毕肖普法的基本假定,建立了稳定安全系数的统一表达式。利用此解可以更加合理地分析土质边坡的稳定性,并且能充分发挥材料自身的强度潜力,对实际工程具有重要意义。计算结果表明,中间主应力对边坡的稳定安全系数有较大的影响,随着中间主应力的影响增加,安全系数也相应的增加。本文对土质边坡稳定分析和工程应用有很好的参考价值。     

薄壁圆筒在双剪统一强度理论下的统一解

采用俞茂宏统一强度理论 ,分析了高压薄壁圆筒在三向应力状态下的极限荷载 ,得出了统一解形式 ,常用的 Tresca、Mises、Mohr- Coulomb和双剪强度理论解等均为该解的特例。利用此解可以合理地得出不同材料的相应解 ,它既适用于拉压强度相等的材料 ,也适用于拉压强度不相等的材料 ,并且能充分发挥材料的性能 ,从而减轻结构质量 ,取得多方面的效益。说明双剪统一强度理论对于承受内压的薄壁圆筒的理论计算有非常好的适用性 ,为承受内压的薄壁圆筒的分析计算提供了一定的理论依据。     

基于双剪统一强度理论的轴心受压钢骨-钢管混凝土短柱承载力研究

从双剪统一强度理论出发,推导出钢骨-钢管混凝土中核心混凝土抗压强度的计算公式,从而得出钢骨-钢管混凝土轴压短柱承载力理论计算公式,并与文献的试验结果和已有的计算公式进行比较,所得结果吻合较好,说明双剪统一强度理论对于钢骨-钢管混凝土承载力的理论计算具有很好的适用性,为钢骨-钢管混凝土的分析计算提供了又一有效的方法。     

统一强度理论下掌子面防突安全厚度理论研究

为防止溶腔岩溶水压裂掌子面临空断面而造成隧道突水突泥,在掌子面临空断面前方预留一定厚度围岩是处理高压溶腔的常见技术手段,而防突安全厚度则成为释能降压法等处治技术中的重要技术参数。本文基于统一强度理论结合弹性薄板弯曲推导出防突岩盘在简支和固支条件下的安全厚度解析解,并推导了防突岩盘在厚度一定时作用于防突岩盘后的溶腔压力。依托海口南渡江引水隧道进行工程应用,公式及计算结果表明,掌子面防突安全厚度与溶腔压力、岩体泊松比、掌子面半径、粘聚力有关。此成果为规避富水隧道高压溶腔突水突泥水害发生及富水隧道高压溶腔防突安全厚度设计、施工方面提供理论依据,避免突水突泥带来重大经济损失。