岩土塑性力学教学课件
岩土塑性力学
①岩土的抗剪强度和刚度随压应力的增大而增大，其抗剪强度不仅由粘结力产生，而且由内摩擦角产生。②岩土为多相材料，在各相等压作用下，岩土能产生塑性体积变化，称岩土的等压屈服特性。③岩土材料在剪应力作用下可产生塑性体积应变，称岩土的剪胀性。④由于岩体中存在软弱结构面和夹层，而抗拉和抗压强度明显不同，因而具有较强的各向异性性质。
①岩土的抗剪强度和刚度随压应力的增大而增大，其抗剪强度不仅由粘结力产生，而且由内摩擦角产生。②岩土为多相材料，在各相等压作用下，岩土能产生塑性体积变化，称岩土的等压屈服特性。③岩土材料在剪应力作用下可产生塑性体积应变，称岩土的剪胀性。④由于岩体中存在软弱结构面和夹层，而抗拉和抗压强度明显不同，因而具有较强的各向异性性质。
2.1 岩土类材料的特点
岩土类材料是由颗粒材料堆积或胶结而成，属摩擦型材料。摩擦材料的特点是抗剪强度中含有摩擦力项，它的`抗剪强度随压应力的增大而增大，因而岩土材料的屈服条件与金属材料明显不同。我们称此为岩土的压硬性，即随压应力的增大岩土的抗剪强度与刚度增大。 岩土为多相材料，岩土颗粒间有孔隙，因而在各向等压作用下，岩土颗粒中的水、气排出，就能产生塑性体变，出现屈服。而金属材料在
各向等压作用下是不会产生塑性体变的。一般称此为岩土的等压屈服特性。
由于岩土是摩擦材料，岩土的体应变还与剪应力有关，即在剪应力的作用下岩土会产生塑性体变（剪胀或剪缩），一般称为岩土
的剪胀性（含剪缩）。这在力学上表现为球张量与偏张量的交叉作用，即球应力会产生剪变（负值），这也是压硬性的一种表现；反之，剪应力会产生体变。显然，纯塑性金属材料是不具有这一特性的。基于岩土是摩擦材料，因而必须采用摩擦型屈服条件，并考虑体变与剪胀性。现代岩土塑性力学必须反映这些特点，显示出岩土塑性的本色。
5.结论
（1）广义塑性力学消除了经典塑性力学中的传统塑性势假设、正交流动法则假设与不考虑应力主轴旋转的假设，从固体力学原理直接导出了广义塑性位势理论。
（2）广义塑性力学是基于分量塑性势面与分量屈服面的理论，能反映应力路径转折的影响，即应力增量对塑性应变增量的影响。
（3）广义塑性力学中的塑性势面是已知的，因而它不会产生当前非关联流动法则中任意假定塑性势面引起的误差。
（4）广义塑性力学中要求屈服面与塑性势面对应，而不要求相等，避免了采用正交流动法则引起过大剪胀等不合理现象。由于它对屈服面硬化参量的选定有严格的规定，保证了岩土材料在一定应力路径下求解的惟一性。
（5）广义塑性力学中，按土性及其状态不同，体积屈服面可分为压缩型、硬化压缩剪胀型与软化压缩剪胀型三类，并依据试验首次提出了压缩剪胀型土体的体积屈服面，可以科学地考虑土体的压缩与剪胀。剪切屈服面分为方向的剪切屈服面，一般情况下可略去
方向的剪切屈服面而只考虑剪切屈服面。
（6）广义塑性力学采用分量塑性势面与分量屈服面，各屈服面都有各自与塑性势面相应的硬化参量。文中给出了广义塑性力学的硬化定律和应力—应变关系。
（7）在应力增量分解的基础上，建立了考虑应力主轴旋转的广义塑性位势理论，从而可求出应力主轴旋转产生的塑性变形。
（8）通过分析屈服面的物理意义，表明屈服条件是状态参数，它与应力状态、应力历史及材性等状态量有关；同时也是试验参数，只能由试验给出。
（9）广义塑性力学不仅可以作为岩土材料的建模理论，而且还可以应用于诸如极限分析等土力学的诸多领域，具有广阔的应用前景。