岩土工程师考点:岩土工程与工程地质介绍(4)
3本构模型研究
在经典土力学中沉降计算将土体视为弹性体,采用布西奈斯克公式求解附加应力,而稳定分析则将土体视为刚塑性体,采用极限平衡法分析。采用比较符合实际土体的应力-应变-强度(有时还包括时间)关系的本构模型可以将变形计算和稳定分析结合起来。
自Roscoe与他的学生(1958~1963)创建剑桥模型至今,各国学者已发展了数百个本构模型,但得到工程界普遍认可的极少,严格地说尚没有。岩体的应力-应变关系则更为复杂。看来,企图建立能反映各类岩土的、适用于各类岩土工程的理想本构模型是困难的,或者说是不可能的。
因为实际工程土的应力-应变关系是很复杂的,具有非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等等,同时,应力路径、强度发挥度、以及岩土的状态、组成、结构、温度等均对其有影响。
开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力:一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型;一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型,以及结构性模型等。
它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性,是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型,它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析,可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。
例如建立适用于基坑工程分析的上海粘土实用本构模型、适用于沉降分析的上海粘土实用本构模型,等等。笔者认为研究建立多种工程实用模型可能是本构模型研究的方向。
在以往本构模型研究中不少学者只重视本构方程的建立,而不重视模型参数测定和选用研究,也不重视本构模型的验证工作。在以后的研究中特别要重视模型参数测定和选用,重视本构模型验证以及推广应用研究。只有这样,才能更好为工程建设服务。
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