基于严密条件的轴对称极限平衡理论及其在土压力计算中的应用
发布时间：2021-07-11 01:30
轴对称极限平衡理论是刚塑性力学的重要分支内容,在岩土工程中的土压力、地基承载力等的计算方面有着广泛的应用,国内外学者基于各种环向应力假定对该问题展开过大量研究。本文基于轴对称环向几何条件和轴对称相容性条件,通过概念分析、数学推导、对比验证,研究了轴对称极限状态的环向受力特点,揭示了其物理内涵,建立了两种形式的极限平衡理论,解决了环向应力假定导致的不严密性问题。将理论方法应用于轴对称极限土压力、非极限土压力的计算方法和分布规律的研究。主要研究内容和结论如下:（1）建立了轴对称极限状态的环向受力方程并揭示了轴对称极限状态的物理内涵。基于刚塑性力学的流动方程和轴对称环向几何条件,推导了环拱效应附加应力与环向应力的表达方程式;基于刚塑性力学的流动方程和轴对称相容条件推导了相容性应力方程式;基于环拱效应附加应力方程式和屈服条件的轴对称表达式,揭示了轴对称极限状态环拱效应的作用机制、轴对称极限状态的两重物理内涵。研究表明:轴对称极限状态的本质是子午面上的主剪应力与环拱效应应力的平方组合值达到介质的复合应力强度;轴对称极限状态的应力场不是固定场,而是随径向流动速度不断变化的动态应力场。（2）建立了严...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：215 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
侧向应力增量与侧向应变的关系曲线[23,116,117]
上海交通大学博士学位论文第二章轴对称极限状态环向受力的客观描述及物理内涵36图2-1屈服方程与塑性势函数在轴对称应力空间中的图像(图中单位：kPa)（sin3、kccos）:(a)三维图；(b)垂直轴线平面的投影图Fig.2-1Imagesofyieldequationandplasticpotentialfunctioninaxisymmetricstressspace(unit:kPa)(sin3,kccos):(a)3-Ddiagram;(b)aprojectionontheplaneoftheverticalaxis图2-1a,b表明，Drucker-Prager准则的屈服面和塑性势面在轴对称应力空间中呈现为以ccot,ccot,0为顶点、以24224482259cotcot216pcc为轴线、分别以32pk、2pk为椭圆截面长、短半轴的的椭圆锥面。图2-1d表明屈服面在=投影面上呈现为双曲线族的一支，且当=0时恰好退化为Mohr-Coulomb准则的强度直线，即Rpsinccos(2-12)式(2-12)即为Mohr-Coulomb准则中的主剪应力。
上海交通大学博士学位论文第二章轴对称极限状态环向受力的客观描述及物理内涵3923Jp(2-13)将关系22213JRp代入式(2-13)，变换得,p,p(2-14)R(,,)R(2-15)23()(,)13()(2-16)其中d，d为刚塑性介质得塑性流动因子（标量因子）。其中(,)为环向附加应力系数，即同时考虑环拱效应和剪胀效应产生附加应力一般情况下的附加应力系数。与+之间得定量关系如图2-4所示，图2-4环向附加应力系数与环向附加效应+之间的关系Fig.2-4Relationshipbetweenadditionalstresscoefficientoftoroidalandtoroidaladditionaleffect+而(,0)为拱应力系数，即单独考虑环拱效应的情况；(0,)则为剪胀应力系数，即单独考虑剪胀效应的情况。根据,取值的不同可以分为如表2-1所示的四种不同的工况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴对称主动土压力问题的滑移线解[J]. 闫澍旺,李嘉,闫玥,郎瑞卿,纪玉诚. 岩土力学. 2018(11)
[2]不同变位模式黏土非极限被动土压力试验研究[J]. 夏军武,窦国涛,苏琼,白维刚,袁方. 西南交通大学学报. 2019(04)
[3]柔性支护黏性土基坑非极限被动土压力研究[J]. 赵梦怡,谢强,康景文,李朝阳,郭永春. 工程地质学报. 2018(04)
[4]基于经典Drucker-Prager破坏准则的岩体滑移线理论[J]. 黄波,李钢. 建筑技术. 2017(03)
[5]考虑空间拱效应的筒形墙体主动土压力[J]. 陈国舟,周国庆. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]柔性挡墙的主动土压力计算及分布研究[J]. 应宏伟,朱伟,郑贝贝,王小刚. 岩土工程学报. 2014(S2)
[7]土工袋柔性挡墙位移模式及土压力研究[J]. 刘斯宏,薛向华,樊科伟,徐思远. 岩土工程学报. 2014(12)
[8]筒形挡土墙主动土压力的离散元数值模拟[J]. 陈国舟,周国庆. 地下空间与工程学报. 2013(S2)
[9]基于SMP破坏准则的岩土平面应变滑移线场理论[J]. 王硕,段新胜,顾湘. 安全与环境工程. 2013(03)
[10]黏性土的非极限主动土压力计算方法研究[J]. 徐日庆,廖斌,吴渐,畅帅. 岩土力学. 2013(01)
博士论文
[1]筒形挡土结构主动土压力及拱效应研究[D]. 陈国舟.中国矿业大学 2014
[2]圆形基坑土压力分布模式研究[D]. 刘发前.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]刚性与柔性挡墙的土压力研究[D]. 蔡奇鹏.浙江大学 2007
[2]不同位移模式下刚性挡土墙土压力计算方法研究[D]. 龚慈.浙江大学 2005
本文编号：3277054
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：215 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
侧向应力增量与侧向应变的关系曲线[23,116,117]
上海交通大学博士学位论文第二章轴对称极限状态环向受力的客观描述及物理内涵36图2-1屈服方程与塑性势函数在轴对称应力空间中的图像(图中单位：kPa)（sin3、kccos）:(a)三维图；(b)垂直轴线平面的投影图Fig.2-1Imagesofyieldequationandplasticpotentialfunctioninaxisymmetricstressspace(unit:kPa)(sin3,kccos):(a)3-Ddiagram;(b)aprojectionontheplaneoftheverticalaxis图2-1a,b表明，Drucker-Prager准则的屈服面和塑性势面在轴对称应力空间中呈现为以ccot,ccot,0为顶点、以24224482259cotcot216pcc为轴线、分别以32pk、2pk为椭圆截面长、短半轴的的椭圆锥面。图2-1d表明屈服面在=投影面上呈现为双曲线族的一支，且当=0时恰好退化为Mohr-Coulomb准则的强度直线，即Rpsinccos(2-12)式(2-12)即为Mohr-Coulomb准则中的主剪应力。
上海交通大学博士学位论文第二章轴对称极限状态环向受力的客观描述及物理内涵3923Jp(2-13)将关系22213JRp代入式(2-13)，变换得,p,p(2-14)R(,,)R(2-15)23()(,)13()(2-16)其中d，d为刚塑性介质得塑性流动因子（标量因子）。其中(,)为环向附加应力系数，即同时考虑环拱效应和剪胀效应产生附加应力一般情况下的附加应力系数。与+之间得定量关系如图2-4所示，图2-4环向附加应力系数与环向附加效应+之间的关系Fig.2-4Relationshipbetweenadditionalstresscoefficientoftoroidalandtoroidaladditionaleffect+而(,0)为拱应力系数，即单独考虑环拱效应的情况；(0,)则为剪胀应力系数，即单独考虑剪胀效应的情况。根据,取值的不同可以分为如表2-1所示的四种不同的工况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴对称主动土压力问题的滑移线解[J]. 闫澍旺,李嘉,闫玥,郎瑞卿,纪玉诚. 岩土力学. 2018(11)
[2]不同变位模式黏土非极限被动土压力试验研究[J]. 夏军武,窦国涛,苏琼,白维刚,袁方. 西南交通大学学报. 2019(04)
[3]柔性支护黏性土基坑非极限被动土压力研究[J]. 赵梦怡,谢强,康景文,李朝阳,郭永春. 工程地质学报. 2018(04)
[4]基于经典Drucker-Prager破坏准则的岩体滑移线理论[J]. 黄波,李钢. 建筑技术. 2017(03)
[5]考虑空间拱效应的筒形墙体主动土压力[J]. 陈国舟,周国庆. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]柔性挡墙的主动土压力计算及分布研究[J]. 应宏伟,朱伟,郑贝贝,王小刚. 岩土工程学报. 2014(S2)
[7]土工袋柔性挡墙位移模式及土压力研究[J]. 刘斯宏,薛向华,樊科伟,徐思远. 岩土工程学报. 2014(12)
[8]筒形挡土墙主动土压力的离散元数值模拟[J]. 陈国舟,周国庆. 地下空间与工程学报. 2013(S2)
[9]基于SMP破坏准则的岩土平面应变滑移线场理论[J]. 王硕,段新胜,顾湘. 安全与环境工程. 2013(03)
[10]黏性土的非极限主动土压力计算方法研究[J]. 徐日庆,廖斌,吴渐,畅帅. 岩土力学. 2013(01)
博士论文
[1]筒形挡土结构主动土压力及拱效应研究[D]. 陈国舟.中国矿业大学 2014
[2]圆形基坑土压力分布模式研究[D]. 刘发前.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]刚性与柔性挡墙的土压力研究[D]. 蔡奇鹏.浙江大学 2007
[2]不同位移模式下刚性挡土墙土压力计算方法研究[D]. 龚慈.浙江大学 2005
本文编号：3277054
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