›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (11): 3278-3282.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

岩土材料在非关联流动法则下剪胀角选取探讨

孔位学1, 2,芮勇勤3,董宝弟4   

  1. 1. 道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心,长沙 410004;2. 国防科技大学 指挥军官基础教育学院,长沙 410072; 3. 东北大学 资源与土木工程学院,沈阳 110004;4. 中煤国际工程集团 沈阳设计研究院,沈阳 110015
  • 收稿日期:2007-12-12 出版日期:2009-11-10 发布日期:2010-01-07
  • 作者简介:孔位学,男,1976年生,博士后,副教授,主要从事岩土力学、防灾减灾工程与防护工程等方面的研究.
  • 基金资助:

    长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心开放基金资助项目(No. kfj080302);国家高技术研究发展计划(863)项目(No. 2006AA12Z156)。

Determination of dilatancy angle for geomaterials under non-associated flow rule

KONG Wei-xue1, 2,RUI Yong-qin3,DONG Bao-di4   

  1. 1. Engineering Research Center of Catastrophic Prophylaxis and Treatment of Road & Traffic Safety,Ministry of Education, Changsha 410004, China; 2. College of Military Basic Education for Commanding Officers, National University of Defense Technology, Changsha 410072, China; 3. College of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110004, China; 4. Shenyang Design and Research Institute, Sino-coal Engineering Group, Shenyang 110015, China
  • Received:2007-12-12 Online:2009-11-10 Published:2010-01-07

摘要:

岩土材料属于摩擦型材料,其强度特性时参数指标的选取至关重要。当前对剪胀角存在模糊认识,导致在理论分析和数值模拟分析中常会产生较大误差。在分析传统的滑移线场理论的基础上,采用广义塑性理论,证明了岩土材料在非关联流动法则条件下的剪胀角应取? /2,且此时体变必为0。通过对具有精确理论解的经典Prandtl地基承载力课题的数值模拟分析,分别对关联流动法则、非关联流动法则剪胀角取? /2及非关联流动法则剪胀角取0三种情况下地基的承载力进行了计算。结果表明,上述3种情况下得到的极限荷载的误差为2 %,但滑移线场与理论解有较大差异。其中,在非关联流动法则条件下,采用剪胀角? =? /2所得到的滑移线场与Prandtl理论解一致,而采用? =0所得到的滑移线场与理论解有较大的偏差。这说明目前在非关联流动法则条件下采用? = 0虽然可得到相应的正确的极限荷载,但是相应的滑移线场具有较大的误差,同时也证明了岩土材料在非关联流动法则条件下的剪胀角应该选取? /2,而不是目前通常采用的0。

关键词: 岩土材料, 非关联流动法则, 剪胀角, 滑移线理论

Abstract:

Geomaterials are frictional materials, and their strength indexes play a key role in depicting strength characteristics. Illegible knowledge on dilatancy angle has existed for a long time, which caused large errors in theoretical analysis and numerical simulation. It was proved with the generalized geotechnical plastic mechanics principle that the angle of dilatancy should be ? /2 and the corresponding volumetric strain is zero for geomaterials under non-associated flow rule, based on traditional slip line theory. The classic foundation bearing capacity topic of Prandtl’s solution, which has accurate theoretical interpretation, was analyzed systemetically with step loading finite elements under the following three conditions: 1) associated flow rule, 2) non-associated flow rule with the dilatancy of ? /2 and 3) non-associated flow rule with the dilatancy of 0. Results showed that the errors of ultimate capacity obtained under the above three conditions were within 2 %, but the slip line fields were quite different. The slip line field obtained under conditon 2) was identical with that by Prandtl’s solution, but a large deviation existed between condition 3) and Prandtl’s solution. Thus a correct ultimate load and a slip line field with a great error can be acquired under condition 3), but both are precise under condition 2). Therefore, the angle of dilatancy should be ? /2, not 0 widely used at present when non-associated flow rule is applied.

Key words: geomaterial, non-associated flow rule, dilatancy angle, slip line theory

中图分类号: 

  • O 319.56
[1] 李建朋, 高岭, 母焕胜. 高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2119-2126.
[2] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 硬岩弹塑性变形破坏过程中强度参数 及剪胀角演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4401-4411.
[3] 陈 锋, 张青庆, 姚 威, 叶良良, . 含泥盐岩的扩容特性与剪胀角模型[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 195-201.
[4] 唐宇峰,施富强,廖学燕,周 帅, . 基于光滑粒子流体动力学的流动法则对土体滑坡大变形的影响探讨[J]. , 2018, 39(4): 1509-1516.
[5] 李大勇,吴宇旗,张雨坤,高玉峰,. 砂土中桶形基础吸力值的设定范围[J]. , 2017, 38(4): 985-992.
[6] 刘新荣,刘 俊,李栋梁,何春梅,王子娟,谢应坤,. 不同初始卸荷水平对深埋砂岩力学特性影响规律试验研究[J]. , 2017, 38(11): 3081-3088.
[7] 蔡 俊,叶海旺,雷 涛,贺怀建,. 考虑剪胀角的节理化岩体隧道开挖进尺优化研究[J]. , 2016, 37(S1): 639-644.
[8] 谢新宇,韩冬冬,黄 利,王忠瑾,刘开富,. 粗糙条形基础极限承载力系数Nγ的计算[J]. , 2016, 37(S1): 209-214.
[9] 马 刚 ,常晓林 ,刘嘉英 ,周 伟 , . 颗粒物质在等比例应变加载下的分散性失稳模式[J]. , 2015, 36(S1): 181-186.
[10] 汪 斌,朱杰兵,邬爱清,张利洁,黄书岭. 基于损伤控制方法的大理岩非线性剪胀特性试验研究[J]. , 2015, 36(4): 981-987.
[11] 刘 博,李海波,刘亚群. 循环剪切荷载作用下岩石节理变形特性试验研究[J]. , 2013, 34(9): 2475-2481.
[12] 蒋明镜 ,孙渝刚 ,张伏光 . 基于微观力学的胶结岩土材料破损规律离散元模拟[J]. , 2013, 34(7): 2043-2050.
[13] 韩高孝,宫全美,周顺华. 摩擦型岩土材料土拱效应微观机制颗粒流模拟分析[J]. , 2013, 34(6): 1791-1798.
[14] 周家伍,刘元雪,陆 新,郑颖人. 岩土流动势的存在性及解耦性[J]. , 2012, 33(2): 375-381.
[15] 王者超,李术才,吕晓庆,薛翊国. 地下水封石油洞库施工期围岩完整性参数敏感性分析[J]. , 2011, 32(S2): 488-495.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .