一种非饱和土的统一强度理论的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种非饱和土的统一强度理论的构建方法，本发明专利技术依据非饱和土的双应力状态变量理论及吸附强度特性，构建适用于非饱和土的双剪单元体模型，继而建立复杂应力状态下非饱和土的统一强度理论，分析其特例、平面极限线和空间极限面的特性，并用文献非饱和粉砂的刚性与柔性真三轴试验进行验证。本发明专利技术完善并丰富了非饱和土的基础理论，具有重要的理论意义和工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术涉及。
技术介绍
大部分岩土问题都会涉及土的强度，研究非饱和土的强度是非饱和土理论及其工 程应用的首要问题。工程实践中非饱和土大多数处于复杂应力作用下，非饱和土已有的刚 性、柔性及刚柔复合型真三轴试验表明：中间主应力对非饱和土的强度具有显著影响，但 现有的非饱和土强度公式多是由不考虑中间主应力影响的饱和土 Mohr-Coulomb (M-C)强 度准则扩展得到，代表性的有：Bishop有效应力型强度公式、Fredlund双应力状态变量型 强度公式或吸应力型强度公式，均不能很好地反映非饱和土的三向应力状态及真实强度特 性。利用外接圆Drucker-Prager (D-P)准则的修正剑桥模型或非线性Spatially Mobilized Plane (SMP)准则而建立的非饱和土本构模型，在一定程度上考虑了中间主应力对非饱和土 强度的提高作用，但其结果存在明显不足或仅适用于某一类特定的非饱和土。俞茂宏提出 的双剪单元体模型及统一强度理论具有广泛的理论意义，但因未考虑基质吸力的影响而不 适用于非饱和土。笔者将俞茂宏统一强度理论和Fredlund双应力状态变量相结合，利用 类比方法建立了非饱和土的抗剪强度统一解，但缺少坚实的理论基础和合理的力学模型解 释，也没有经过非饱和土的真三轴试验验证。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为： -种非饱和土的统一强度理论的构建方法，包括如下步骤： S1、构建三向受压应力状态下适用于非饱和土的双剪单元体模型； S2、假设作用于步骤S1所得的双剪单元体模型上的两个较大剪应力及其面上的 正应力影响函数达到某一极限值时，非饱和土双剪单元体开始发生屈服或破坏；基质吸力 (u a_uw)所引起的吸附强度cs仅提高非饱和土的强度，不改变非饱和土的净法向应力张量 (〇 u_ua S j，采用两个方程和附加判别条件的建模方法，非饱和土统一强度理论的定义式 为 F = τ 13+b τ 12+Α( 〇 13+b σ 12) = B，当 τ 12+Α σ 12 > τ 23+Α 〇 23 时 （la) F' = τ 13+b τ 23+A( 〇 13+b σ 23) = B，当 τ 12+Α σ 12 < τ 23+A 〇 23 时 （lb) 其中，A为反映正应力对非饱和土屈服或破坏的影响系数，B为非饱和土的强度参 数，并取压应力为正。 S3、通过非饱和土的单轴拉伸强度〇t与单轴压缩强度〇。确定参数A和B，其条 件为 ο 1 - 〇 2 - 0 〇 3 - _ 〇 t (2b) 〇 1 = o c σ 2 = σ 3 = 〇 (2b) (3) 由此得出参数A和B分别为 S4、将式（3)代入式（1)，即得非饱和土的统一强度理论表达式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非饱和土的统一强度理论的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、构建三向受压应力状态下适用于非饱和土的双剪单元体模型；S2、假设作用于步骤S1所得的双剪单元体模型上的两个较大剪应力及其面上的正应力影响函数达到某一极限值时，非饱和土双剪单元体开始发生屈服或破坏；基质吸力(ua‑uw)所引起的吸附强度cs仅提高非饱和土的强度，不改变非饱和土的净法向应力张量(σij‑uaδij)，采用两个方程和附加判别条件的建模方法，非饱和土统一强度理论的定义式为F＝τ13+bτ12+A(σ13+bσ12)＝B，当τ12+Aσ12≥τ23+Aσ23时    (1a)F′＝τ13+bτ23+A(σ13+bσ23)＝B，当τ12+Aσ12≤τ23+Aσ23时   (1b)其中，A为反映正应力对非饱和土屈服或破坏的影响系数，B为非饱和土的强度参数，并取压应力为正。S3、通过非饱和土的单轴拉伸强度σt与单轴压缩强度σc确定参数A和B，其条件为σ1＝σ2＝0  σ3＝‑σt      (2a)σ1＝σc   σ2＝σ3＝0      (2b)由此得出参数A和B分别为A=σt-σc&sigma;t+σc=α-11+α,B=σc(1+b)α1+α---(3)]]>S4、将式(3)代入式(1)，即得非饱和土的统一强度理论表达式为F=(σ1-ua)-1α(1+b)[b(σ2-ua)+(σ3-ua)]=σc,]]>当σ2≤σ3+ασ11+α]]>时   (4a)F′=11+b[(σ1-ua)+b(σ2-ua)]-1α(σ3-ua)=σc,]]>当σ2≥σ3+ασ11+α]]>时   (4b)其中，α＝σt/σc为非饱和土的单轴拉压强度比，反映非饱和土的拉压强度异性效应；b为反映中间主剪应力及其面上的正应力对非饱和土屈服或破坏影响程度的系数，称为统一强度理论参数，取值范围为0≤b≤1。...

【技术特征摘要】
1. 一种非饱和土的统一强度理论的构建方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 构建三向受压应力状态下适用于非饱和土的双剪单元体模型； 52、 假设作用于步骤S1所得的双剪单元体模型上的两个较大剪应力及其面上的正 应力影响函数达到某一极限值时，非饱和土双剪单元体开始发生屈服或破坏；基质吸力 (u a_uw)所引起的吸附强度cs仅提高非饱和土的强度，不改变非饱和土的净法向应力张量 (〇 u_ua S j，采用两个方程和附加判别条件的建模方法，非饱和土统一强度理论的定义式 为 F = τ 13+b τ 12+Α ( 〇 13+b σ 12) = B，当 τ 12+Α σ 12 > τ 23+Α 〇 23 时 (la) F' = T13+bT23+A(〇13+b〇23)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张常光，赵均海，范文，朱倩，孙珊珊，张冬芳，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61