小主應(yīng)力方向荷載變化土體變形規(guī)律及其應(yīng)用

前言

　　由于試驗(yàn)條件所限，目前人們廣為使用的Duncan-Chang、Cam-bridge模型，甚至包括部分已經(jīng)提出的各向異性模型的建立及參數(shù)的確定大都是依據(jù)軸對(duì)稱樣大主應(yīng)力方向加卸荷三軸儀試驗(yàn)所得到的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。對(duì)于荷載在大主應(yīng)力方向施加且主要關(guān)心對(duì)象是沉降的工程，當(dāng)前的土體本構(gòu)關(guān)系恰好能模擬這一應(yīng)力路徑，因而能較好的預(yù)測(cè)這些工程的工作性狀，為工程建設(shè)發(fā)揮了巨大的作用。而對(duì)于以小主應(yīng)力方向加卸荷為主的問題，則勉為其難?！　∈聦?shí)上，由于土體是典型的散粒體材料，小主應(yīng)力方向加卸荷將對(duì)其力學(xué)性質(zhì)起決定性作用；工程實(shí)踐中也廣泛存在小主應(yīng)力加卸荷問題，如工程實(shí)踐中經(jīng)常碰到的土壓力問題、軟土地基加固方法中的真空預(yù)壓問題、水位發(fā)生變化等問題。由于目前的土體本構(gòu)關(guān)系很難反映這些實(shí)際的加卸荷應(yīng)力路徑，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)相差很大，甚至發(fā)生規(guī)律性錯(cuò)誤。因此，非常有必要針對(duì)具體工程問題進(jìn)行特定應(yīng)力路徑的試驗(yàn)研究。　　本書主要闡述兩類典型問題，即基坑工程中的土壓力和地基處理中的真空預(yù)壓問題。書中重點(diǎn)從試驗(yàn)、理論和應(yīng)用方面進(jìn)行系統(tǒng)論述。具體撰寫分工如下：　　第一章：緒論（張坤勇、梅國雄撰寫）?！　≡囼?yàn)篇　　第二章：考慮初始應(yīng)力的小主應(yīng)力方向加卸荷真三軸試驗(yàn)研究（李治、梅國雄撰寫）；　　第三章：考慮初始應(yīng)力的球形壓加卸荷GDS三軸試驗(yàn)研究（徐鎧、梅國雄撰寫）；　　第四章：考慮初始應(yīng)力的土體小主應(yīng)力向加卸荷平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)研究（陳浩、梅國雄撰寫）。

內(nèi)容概要

　　《小主應(yīng)力方向荷載變化土體變形規(guī)律及其應(yīng)用》較為系統(tǒng)地闡述了小主應(yīng)力方向加卸荷土體變形規(guī)律及其應(yīng)用。全書共分為三篇十二章，其中第一章為緒論；試驗(yàn)篇（第二章至第四章）主要介紹小主應(yīng)力方向加卸荷真三軸試驗(yàn)研究、球形壓加卸荷GDS三軸試驗(yàn)研究和小主應(yīng)力向加卸荷平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)研究；理論篇（第五章至第七章）主要闡述土壓力與變形關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，提出與經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證和真空預(yù)壓地基承載力研究；應(yīng)用篇（第八章至第十一章）主要論述位移土壓力模型在沉樁問題、水平受荷樁問題、基坑開挖問題和在剛?cè)釓?fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；第十二章 為結(jié)論與展望?！　　缎≈鲬?yīng)力方向荷載變化土體變形規(guī)律及其應(yīng)用》可供土木工程和水利工程等領(lǐng)域科研人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的教師和研究生參考。

書籍目錄

ABSTRACT前言第一章 緒論1．1 土體的變形特性1．1．1 非線性和非彈性1．1．2 塑性體積應(yīng)變和剪脹性1．1．3 塑性剪應(yīng)變1．1．4 硬化和軟化1．1．5 應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史對(duì)變形的影響1．1．6 固結(jié)壓力的影響1．1．7 各向異性1．1．8 流變特性1．1．9 結(jié)構(gòu)性1．2 土體本構(gòu)模型研究進(jìn)展1．2．1 本構(gòu)模型的發(fā)展1．2．2 主要的本構(gòu)模型形式1．3 各向異性研究進(jìn)展1．3．1 20世紀(jì)60年代以前的工作1．3．2 20世紀(jì)70～80年代左右的成果1．3．3 20世紀(jì)90年代至今1．4 土的本構(gòu)關(guān)系的檢驗(yàn)1．4．1 不同儀器的相同試驗(yàn)的檢驗(yàn)1．4．2 土的本構(gòu)關(guān)系的檢驗(yàn)1．5 研究意義及研究內(nèi)容1．5．1 研究意義1．5．2 研究內(nèi)容參考文獻(xiàn)試驗(yàn)篇第二章 土體加卸荷真三軸試驗(yàn)研究2．1 真三軸試驗(yàn)研究現(xiàn)狀2．2 試驗(yàn)思路2．3 試驗(yàn)介紹2．3．1 常規(guī)三軸試驗(yàn)2．3．2 真三軸試驗(yàn)2．4 試驗(yàn)成果2．4．1 理論分析2．4．2 試驗(yàn)曲線匯總2．5 試驗(yàn)分析2．6 小結(jié)參考文獻(xiàn)第三章 土體球形壓加卸荷GDS試驗(yàn)研究3．1 試驗(yàn)土樣3．2 原狀土樣的常規(guī)壓縮試驗(yàn)3．3 原狀土樣的各向等壓試驗(yàn)3．3．1 試驗(yàn)?zāi)康?．3．2 試驗(yàn)的應(yīng)力路徑3．3．3 試驗(yàn)結(jié)果及其分析3．4 不同應(yīng)力路徑下的球應(yīng)力加載、卸載試驗(yàn)（CKC三軸儀）3．4．1 考慮土體初始各向異性的球應(yīng)力加載、卸載試驗(yàn)3．4．2 考慮不同剪應(yīng)力水平條件下的球應(yīng)力加載、卸載試驗(yàn)3．5 模擬真空預(yù)壓加載、卸載應(yīng)力路徑的原狀樣試驗(yàn)（GDS三軸應(yīng)力系統(tǒng)）3．5．1 試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)方案3．5．2 具體試驗(yàn)應(yīng)力路徑、試驗(yàn)結(jié)果及其分析3．6 模擬真空預(yù)壓加載、卸載應(yīng)力路徑的重塑樣試驗(yàn)（GDS三軸儀）3．6．1 試樣制備3．6．2 試驗(yàn)方案3．6．3 重塑土試驗(yàn)應(yīng)力路徑、試驗(yàn)結(jié)果及其分析3．7 小結(jié)參考文獻(xiàn)第四章 土體小主應(yīng)力向加卸荷平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)研究4．1 問題的提出4．1．1 應(yīng)力路徑試驗(yàn)的研究4．1．2 基坑開挖條件下典型的應(yīng)力路徑分析4．1．3 平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)的思路4．2 模擬基坑開挖過程的試驗(yàn)研究4．2．1 土體原始應(yīng)力狀態(tài)的模擬4．2．2 排水條件的模擬4．3 試驗(yàn)過程及結(jié)果4．3．1 常規(guī)三軸試驗(yàn)4．3．2 平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)4．4 試驗(yàn)分析4．5 卸荷、加荷條件下的非線性切線彈性模量4．5．1 土體的D-C模型4．5．2 側(cè)向卸荷條件下的非線性切線彈模公式推導(dǎo)4．5．3 側(cè)向加荷條件下的非線性切線彈模公式推導(dǎo)4．5．4 豎向加荷條件下的非線性切線彈模公式推導(dǎo)4．6 不同應(yīng)力路徑下的試驗(yàn)結(jié)果及分析4．6．1 常規(guī)三軸試驗(yàn)4．6．2 平面應(yīng)變的側(cè)向卸荷試驗(yàn)4．6．3 平面應(yīng)變的側(cè)向加荷試驗(yàn)4．6．4 平面應(yīng)變的豎向加荷試驗(yàn)4．6．5 試驗(yàn)的綜合分析4．7 小結(jié)參考文獻(xiàn)理論篇第五章 基于試驗(yàn)的土壓力與側(cè)向位移關(guān)系分析5．1 引言5．2 土體變形對(duì)土壓力影響的機(jī)理5．3 土壓力與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移間的關(guān)系5．3．1 土壓力與支護(hù)結(jié)構(gòu)物位移間的關(guān)系5．3．2 卸荷土體的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系研究5．4 主動(dòng)側(cè)土壓力與側(cè)向位移關(guān)系5．5 被動(dòng)側(cè)土壓力與側(cè)向位移關(guān)系5．6 小結(jié)參考文獻(xiàn)第六章 真空預(yù)壓加固地基承載力研究6．1 地基承載力的計(jì)算理論6．1．1 極限平衡法6．1．2 滑移線法6．1．3 極限分析法6．2 真空預(yù)壓基本原理6．3 真空預(yù)壓下的地基承載力確定方法6．3．1 數(shù)值計(jì)算方法的思路6．3．2 算例分析6．3．3 參數(shù)分析6．4 小結(jié)參考文獻(xiàn)第七章 考慮位移的土壓力計(jì)算模型研究7．1 土壓力與變形關(guān)系的公式推導(dǎo)7．1．1 土壓力隨位移的發(fā)展規(guī)律7．1．2 考慮位移的土壓力計(jì)算模型7．1．3 模型參數(shù)的關(guān)系7．1．4 參數(shù)求解7．2 計(jì)算模型的驗(yàn)證7．2．1 主動(dòng)土壓力的驗(yàn)證7．2．2 被動(dòng)土壓力的驗(yàn)證7．3 基于朗肯土壓力理論的考慮位移的土壓力計(jì)算公式7．3．1 計(jì)算公式的推導(dǎo)7．3．2 計(jì)算式中各參數(shù)的取值7．4 已有模型試驗(yàn)的驗(yàn)證7．4．1 主動(dòng)土壓力的驗(yàn)證7．4．2 被動(dòng)土壓力的驗(yàn)證7．5 土壓力修正系數(shù)討論7．5．1 被動(dòng)土壓力修正系數(shù)的討論7．5．2 主動(dòng)土壓力修正系數(shù)的討論7．6 小結(jié)參考文獻(xiàn)應(yīng)用篇第八章 土壓力模型在沉樁問題中的應(yīng)用8．1 沉樁問題的研究現(xiàn)狀8．1．1 圓孔擴(kuò)張法（CEM）8．1．2 應(yīng)變路徑法（SPM）……第九章 土壓力模型在水平受荷樁問題中的應(yīng)用第十章 土壓力模型在基坑開挖問題中的應(yīng)用第十一章 基于土壓力模型的復(fù)合擋土墻應(yīng)用研究第十二章 結(jié)論與展望致謝

章節(jié)摘錄

　　近年來，應(yīng)力各向異性對(duì)于工程實(shí)際問題的影響開始引起中國學(xué)者的注意，殷宗澤在大量的關(guān)于土石壩蓄水過程中防滲墻和面板變形應(yīng)力特性的數(shù)值分析中發(fā)現(xiàn)，由于蓄水引起的壩體材料的應(yīng)力各向異性對(duì)于防滲墻和面板的應(yīng)力變形有很大影響，從而開始著手這方面的研究，在其指導(dǎo)下，徐志偉等作了大量關(guān)于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的真三軸試驗(yàn)研究，根據(jù)真三軸試驗(yàn)所揭示的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體應(yīng)力變形規(guī)律。殷宗澤等提出考慮各向異性土體柔度矩陣應(yīng)該具有的一些基本特性，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工程中常用的鄧肯非線性彈性模型，提出能夠反映各向異性的實(shí)用土體非線性彈性模型，并開始嘗試應(yīng)用于高土石壩的分析?！　?duì)于土體原生各向異性的研究，現(xiàn)有橫觀各向異性的假設(shè)已經(jīng)基本上能夠滿足工程實(shí)際的要求，需要加強(qiáng)的是對(duì)原狀土相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展?！　?yīng)力導(dǎo)致各向異性比原生各向異性包涵的內(nèi)容更為復(fù)雜，并且在實(shí)踐中也容易被忽視。目前較多開展的和應(yīng)力各向異性相關(guān)的研究主要集中在兩個(gè)方面，一是對(duì)不同于原狀土體Ko軸對(duì)稱同結(jié)，即所謂不等向固結(jié)以后的工作狀態(tài)進(jìn)行研究；二是對(duì)于應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的塑性變形方面的研究；而且后者的研究一般獨(dú)立于各向異性的研究；但是，如果假定土體是滿足各向同性的，那么即使應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)，仍不可能產(chǎn)生塑性變形，所以問題本質(zhì)上仍可以統(tǒng)一于土體的各向異性特性方面上來。還需要進(jìn)行大量的、結(jié)合實(shí)際加荷特征的室內(nèi)試驗(yàn)，這就需要進(jìn)行大量真三軸，空心薄壁扭轉(zhuǎn)，平面應(yīng)變儀等試驗(yàn)儀器，以期能夠找出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體應(yīng)力一應(yīng)變規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)有常用模型，建立反映應(yīng)力各向異性特征的實(shí)用土體本構(gòu)模型?！　∑駷橹?，還沒有一種所謂真正能反映在“任意”復(fù)雜狀態(tài)下的各向異性的研究，這與土體本構(gòu)理論發(fā)展的階段性有關(guān)，土體本構(gòu)關(guān)系的研究還處在一個(gè)相對(duì)不成熟階段，并且建立在傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)之上，不必要，也不可能發(fā)展類似模型。如果可能的話，也要建立在對(duì)土體結(jié)構(gòu)性有正確，清楚認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上。

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