关于非饱和土土应力状态变量的读书报告VIP免费

关于非饱和土应力状态变量的读书报告应力状态变量土的力学性状（亦即体变和抗剪强度性状）取决于土中的应力状态。土中的应力状态可用若干个应力变量的组合来描述，这些应力变量称之为“应力状态变量”，这些变量必须与土的物理性质无关。饱和土的有效应力(σ一uw)通常被看作是一个物理法则。实际上，它只是一个可用于描述饱和土性状的应力状态变量。有效应力变量可用于砂、粉上或粘土因为它同土的性质无关。饱和土的体变和抗剪强度特征均由有效应力控制。土的力学性状是由控制土的结构平衡的应力变量所控制。因此，可用控制土的结构平衡的应力变量作为土的应力状态变量。应力状态变量必须用总应力σ、孔隙水压力uw，和孔隙气压力ua等可量测的应力表达。考虑土体中一点的应力状态后便可进行非饱和土的应力平衡分析。取非饱和土中的一个立方体单元(图3)，应用牛顿第二定律，求作用于该立方体单元各个方向(即，x，y，z方向)上的力总和。对非饱和土来说，平衡条件意味着土的四个相(亦即空气、水、收缩膜和土粒)均处于平衡状态。假设每个相在每个方向上均形成独立的、线性的、连续一致的应力场，可以写出每个相独立的平衡方程，然后应用叠加原理将其叠加起来。但这样做，并不一定能得出用可量测应力表示的平衡方程。例如，粒间应力便无法直接测出。因此，必须将各个独立的相按一定方式组合起来，使可量测的应力出现在土结构(亦即土粒排列)的平衡方程中图3非饱和土应力状态变量利用气相、水和收缩膜的平衡方程以及土单元的总平衡方程，可以求出土结构的平衡方程。以y方向为例，土结构的平衡方程如下式所示:式中：一平面在y方向上的剪应力；—y面上沿y方向的主应力；—孔隙气压力；—孔隙水压力；—土结构平衡和收缩膜平衡之间的相互作用函数；—作用于y方向的净法向应力；—液相孔隙率；—收缩膜孔隙率；—相对于土粒的孔隙率；—重力加速度；—土粒密度；—土粒与液相之间在y方向的相互作用力(体力)；—土粒与气相之间在y方向的相互作用力(体力)。类似地，可以得到土体单元在x方向和z方向的平衡方程。控制土体结构平衡的应力状态变量通过相互作用力控制了收缩膜的平衡。由土结构的平衡方程可以得出独立的三组法向应力：，和。它们控制土体结构平衡和收缩膜平衡。这三个应力状态变量可以测量得到。同理，从x方向和z方向的土结构平衡方程可以得出相似的应力状态变量。因此，非饱和土的全面应力状态可以用两个独立的应力张量表示：这两个张量不能合成一个矩阵，因为在土结构平衡方程的偏微分项外面，应力变量项中带有不同的土的性质参数(孔隙率)。孔隙率是土的性质，不应当在土的应力状态描述中出现。分析结果也表明，可以用三个正应力变量中的任意两个来描述非饱和土的应力状态。也就是说，对于非饱和土有三个可能的应力状态变量组合，这三组应力状态变量是根据不同的基准(亦即ua，uw，和σ)从土结构的平衡方程中推导出来的。表1用于非饱和土应力状态变量的可能组合在这三组应力状态变量组合中，(σ一ua)和(ua一uw)组合最适合于在工程实践中应用，因为采用(σ一ua)和(ua一uw)组合使得总法向应力变化造成的影响可以与孔隙水压力变化造成的影响区分开来。而且，在大多数实际工程问题中，孔隙气压力等于大气压力(亦即压力表压力为零)。因此，以孔隙气压力作为基准推导得出的应力状态变量组合最简单、合理、实用。1吸力英格兰道路研究所首先指出，土中的吸力在解释工程问题中的非饱和土力学性状方面具有重要意义(Croney和eoleman，1948;Croney等，1950)。通常认为，土中吸力反映土中水的自由能状态。根据相对湿度确定的土中的吸力通常称为“总吸力”，它由两个部分组成，即:基质吸力和渗透吸力。其关系为:式中:π—渗透吸力。土中的孔隙水通常含有溶解的盐份。溶剂平面上方的蒸汽压小于纯水平面上方的蒸汽压。换言之，相对湿度随土中孔隙水的含盐量增多而减小。由于土中孔隙水含有溶解盐而造成相对湿度下降，称为渗透吸力π。什么是基质吸力，其原始的定义如下:thenegativegagepressurerelativetotheextemalgaspressureonthesoilwater，towhichasolutionidenticalincompositionwithsoilwatermu...