文档介绍：计算土力学
主讲教师:张爱军
§ 岩土工程基本分析方法
分类
总应力分析法(p=0)
初期变形分析
使用不排水指标,计算出的结果是加荷瞬间或短期的应力与变形。
终期变形分析
采用排水指标,计算出的结果是最终或长期的应力和变形,即:孔压消散完毕,主固结完成后最终的应力和变形。
有效应力分析法(p≠0)
§ 总应力分析
将土体视为固体,不考虑土中的渗流,不区分单元中分别由土骨架和孔隙水压力传递和承受的应力,也就是不考虑有效应力与孔隙水压力,只考虑土体总应力。其分析基本理论与固体力学中无任何区别
适用于不考虑渗流固结的情况,例如:饱和粗粒土地基、强透水土料组成的土坝路堤的应力和变形,以及饱和软粘土地基短期变形和稳定问题。
其基本方程:
平衡方程
几何方程
物理方程
孔隙水渗流连续方程
孔隙水平衡方程
我们以静力问题为例说明总应力分析的基本方程。同时讲授基本方程的矩阵表示方法。
平衡方程
其矩阵表示为:
[B]T
[σ]
[σ]
物理方程
几何方程
总体控制方程就是:
将: 与代入:
得到:
这就是总应力法静力问题控制方程
这个方程实际上是Biot动力固结方程中的惯性力为0,不考虑孔压的特殊形式。
进一步表示为:
对于各向异性、横观各向同性体其实就是[D]阵不一样而已,没有什么复杂的,总体控制方程的矩阵形式是一致的。
但是对于{R}阵,对于有面力的情况和有初始应变或应力的情况,还有不同的形式,以后的章节中再讲,但是整体控制方程的矩阵形式是一样的。
对于动力情况以上控制方程是不适合的,因为存在惯性力项,另外物理矩阵中还应该包含粘性的成分,即:
速度项
§ 有效应力分析
有效应力法要严格区分土骨架变形和孔隙水压力,更能够真实地反映土体的自身特性。
适用于:黏土地基、坝体和路基随时间固结沉降分析,特别适合于求解随时间变化的过程分析,反映施工过程。