临界状态土力学

一个好的理论或模型应该是理解和认识现实世界的一把钥匙，而临界状态土力学就是这样一把认识土的性质和行为的钥匙。临界状态土力学将土体的变形与强度问题有机地联系了起来，成为土力学发展目前的一个里程碑。作为现代土力学中具有基础性和重要性的一部分内容，国外已经出版了很多临界状态土力学教材，并将其作为土力学教学的重要内容，但国内目前却没有出版过这方面的中文教材。本书将详细介绍临界状态土力学的基础知识，主要内容包括：土的一般力学性质和体积变形特性、土的体积变形和剪切变形的关系、剑桥模型及三维主应力空间和平面应变状态下剑桥模型的拓展。通过对上述知识的学习，读者可以了解到如何用统一的理论框架去描述和预测土的变形和破坏行为，如何得到土体最基本的关系即土的本构关系。读者通过学习加深对土的工程性质的认识和理解，并为今后研究和创造性地开展土力学的应用提供理论基础。

1土的一般力学性质和体积变形1
1.1概述1
1.2土的应力变量4
1.3三维轴对称情况下的应力和应变4
1.4土的一般力学性质8
1.5土的体积变形10
1.6正常固结状态与正常固结土12
1.7土的各向同性压缩和膨胀14
1.7.1各向同性压力作用下土的行为14
1.7.2土的超固结状态17
1.8土的一维压缩和膨胀19
1.8.1一维压缩和膨胀与各向同性压缩和膨胀的比较19
1.8.2一维压缩和膨胀与三维轴对称压缩和膨胀的比较21
1.9思考题23
1.10习题23
2几个基本概念及土的体积变形和剪切变形的关系24
2.1土的临界状态24
2.1.1临界状态在三维轴对称情况下的表述24
2.1.2临界状态在二维平面应力空间的表述29
2.1.3砂土和超固结土的临界状态30
2.1.4临界孔隙比35
2.2砂土的相变35
2.3正常固结黏土的偏应力作用和体积变形38
2.3.1排水条件的影响38
2.3.2不排水实验结果40
2.3.3排水实验结果41
2.3.4Roscoe空间中不排水平面与排水平面43
2.3.5Roscoe面45
2.3.6关于坐标归一化的讨论49
2.3.7正常固结土的状态边界面51
2.3.8三轴排水路径的一些具体情况介绍53
2.3.9结论55
2.4超固结土的偏应力作用和体积变形56
2.4.1超固结土的排水实验56
2.4.2超固结土的不排水实验57
2.4.3超固结土的Hvorslev面58
2.4.4完整的状态边界面62
2.4.5土的剪胀区和剪缩区的划分68
2.4.6超固结土峰值边界面的其他形式70
2.5砂土的偏应力作用和体积变形72
2.5.1砂土三轴排水实验的结果73
2.5.2砂土三轴不排水实验的结果75
2.5.3砂土三轴剪切实验的一般性结论76
2.5.4砂土的状态参数78
2.5.5砂土剪胀的影响81
2.6思考题83
2.7习题84
3剑桥模型85
3.1概述85
3.2土的线弹性变形86
3.2.1各向同性线弹性变形86
3.2.2土的弹性墙88
3.2.3土的弹性应变的计算90
3.3土的塑性变形93
3.3.1屈服面、加载面、破坏面和屈服函数93
3.3.2塑性势函数94
3.3.3相关联流动法则和非关联流动法则95
3.3.4硬化规律或硬化模型96
3.3.5剑桥模型所采用的屈服面、塑性势面、流动法则、硬化模型和假定97
3.4原始剑桥模型98
3.4.1屈服面方程的建立98
3.4.2硬化参量的推导99
3.4.3塑性应变增量方程的推导102
3.5修正剑桥模型103
3.5.1关于屈服面的一般性讨论104
3.5.2塑性功方程和剪胀方程104
3.5.3屈服函数和塑性势函数105
3.5.4硬化参量105
3.5.5塑性应变增量方程的推导106
3.6不同应力路径下剑桥模型塑性应变增量方程107
3.6.1剑桥模型的一般表示107
3.6.2排水路径下的计算107
3.6.3不排水路径下的计算111
3.6.4三轴伸长情况117
3.7土性指标的确定118
3.7.1临界状态M的确定118
3.7.2压缩系数和回弹系数的确定119
3.8小结119
3.9思考题120
3.10习题120
4三维主应力空间中土的屈服面和状态边界面及平面应变问题122
4.1三维主应力空间与π平面122
4.2中主应力对屈服和强度的影响125
4.2.1三轴压缩和三轴伸长状态125
4.2.2三维应力空间中的莫尔-库仑准则127
4.2.3米塞斯破坏准则与莫尔-库仑破坏准则的应用131
4.3三维情况下土的应力-应变关系表达式136
4.3.1三维主应力空间的屈服面和状态边界面137
4.3.2三维应力-应变关系的增量表达式138
4.4采用通过三轴压缩实验得到的参数预测平面应变条件下土的行为139
……
4.5.2中主应力对强度关系的影响149
4.5.3主应力轴旋转的影响150
5剑桥模型的优点和局限性151
5.1剑桥模型的优点151
5.2剑桥模型的局限性151
5.3剑桥模型的进一步发展152
参考文献153