土木工程岩土 外文翻译Soil Mechanics.docx
- 文档编号:23202458
- 上传时间:2023-05-15
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:70.08KB
土木工程岩土 外文翻译Soil Mechanics.docx
《土木工程岩土 外文翻译Soil Mechanics.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土木工程岩土 外文翻译Soil Mechanics.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
土木工程岩土外文翻译SoilMechanics
1Basicmechanicsofsoils
Loadsfromfoundationsandwallsapplystressesintheground.Settlementsarecausedbystrainsintheground.Toanalyzetheconditionswithinamaterialunderloading,wemustconsiderthestress-strainbehavior.Therelationshipbetweenastrainandstressistermedstiffness.Themaximumvalueofstressthatmaybesustainedistermedstrength.
1.1Analysisofstressandstrain
1)Specialstressandstrainstates
2)Mohrcircleconstruction
3)Parametersforstressandstrain
Stressesandstrainsoccurinalldirectionsandtodosettlementandstabilityanalysesitisoftennecessarytorelatethestressesinaparticulardirectiontothoseinotherdirections.
normalstress
σ=Fn/A
shearstress
τ=Fs/A
normalstrain
ε=δz/zo
shearstrain
γ=δh/zo
Notethatcompressivestressesandstrainsarepositive,counter-clockwiseshearstressandstrainarepositive,andthatthesearetotalstresses(seeeffectivestress).
1.1.1Specialstressandstrainstates
Ingeneral,thestressesandstrainsinthethreedimensionswillallbedifferent.
Therearethreespecialcaseswhichareimportantingroundengineering:
Generalcase
princpalstresses
Axiallysymmetricortriaxialstates
Stressesandstrainsintwodorectionsareequal.
σ'x=σ'yandεx=εy
Relevanttoconditionsnearrelativelysmallfoundations,piles,anchorsandotherconcentratedloads.
Planestrain:
Straininonedirection=0
εy=0
Relevanttoconditionsnearlongfoundations,embankments,retainingwallsandotherlongstructures.
One-dimensionalcompression:
Strainintwodirections=0
εx=εy=0
Relevanttoconditionsbelowwidefoundationsorrelativelythincompressiblesoillayers.
Uniaxialcompression
σ'x=σ'y=0
Thisisanartificalcasewhichisonlypossibleforsoilistherearenegativeporewaterpressures.
1.1.2Mohrcircleconstruction
Valuesofnormalstressandshearstressmustrelatetoaparticularplanewithinanelementofsoil.Ingeneral,thestressesonanotherplanewillbedifferent.
Tovisualisethestressesonallthepossibleplanes,agraphcalledtheMohrcircleisdrawnbyplottinga(normalstress,shearstress)pointforaplaneateverypossibleangle.
Therearespecialplanesonwhichtheshearstressiszero(i.e.thecirclecrosses
thenormalstressaxis),andthestateofstress(i.e.thecircle)canbedescribedbythenormalstressesactingontheseplanes;thesearecalledtheprincipalstresses'1and'3.
1.1.3Parametersforstressandstrain
Incommonsoiltests,cylindricalsamplesareusedinwhichtheaxialandradialstressesandstrainsareprincipalstressesandstrains.Foranalysisoftestdata,andtodevelopsoilmechanicstheories,itisusualtocombinetheseintomean(ornormal)componentswhichinfluencevolumechanges,anddeviator(orshearing)componentswhichinfluenceshapechanges.
stress
strain
mean
p'= (σ'a+2σ'r)/3
s'= σ'a+σ'r)/2
ev=∆V/V=(εa+2εr)
εn=(εa+εr)
deviator
q'=(σ'a-σ'r)
t'= (σ'a-σ'r)/2
es= 2(εa-εr)/3
εγ=(εa-εr)
IntheMohrcircleconstructiont'istheradiusofthecircleands'definesitscentre.
Note:
Totalandeffectivestressesarerelatedtoporepressureu:
p'=p-u
s'=s-u
q'=q
t'=t
1.2Strength
Theshearstrengthofamaterialismostsimplydescribedasthemaximumshearstressitcansustain:
Whentheshearstressisincreased,theshearstrainincreases;therewillbealimitingconditionatwhichtheshearstrainbecomesverylargeandthematerialfails;theshearstressfisthentheshearstrengthofthematerial.Thesimpletypeoffailureshownhereisassociatedwithductileorplasticmaterials.Ifthematerialisbrittle(likeapieceofchalk),thefailuremaybesuddenandcatastrophicwithlossofstrengthafterfailure.
1.2.1Typesoffailure
Materialscanfailunderdifferentloadingconditions.Ineachcase,however,failureisassociatedwiththelimitingradiusoftheMohrcircle,i.e.themaximumshearstress.Thefollowingcommonexamplesareshownintermsoftotalstresses:
Shearing
Shearstrength=τf
σnf=normalstressatfailure
Uniaxialextension
Tensilestrengthσtf=2τf
Uniaxialcompression
Compressivestrengthσcf=2τf
Note:
Waterhasnostrengthf=0.
HenceverticalandhorizontalstressesareequalandtheMohrcirclebecomesapoint.
1.2.2Strengthcriteria
Astrengthcriterionisaformulawhichrelatesthestrengthofamaterialtosomeotherparameters:
thesearematerialparametersandmayincludeotherstresses.
Forsoilstherearethreeimportantstrengthcriteria:
thecorrectcriteriondependsonthenatureofthesoilandonwhethertheloadingisdrainedorundrained.
InGeneral,coursegrainedsoilswill"drain"veryquickly(inengineeringterms)followingloading.Theforedevelopmentofexcessporepressurewillnotoccur;volumechangeassociatedwithincrementsofeffectivestresswillcontrolthebehaviourandtheMohr-Coulombcriteriawillbevalid.
Finegrainedsaturatedsoilswillrespondtoloadinginitiallybygeneratingexcessporewaterpressuresandremainingatconstantvolume.AtthisstagetheTrescacriteria,whichusestotalstresstorepresentundrainedbehaviour,shouldbeused.Thisistheshorttermorimmediateloadingresponse.Oncetheporepressurehasdissapated,afteracertaintime,theeffectivestresseshaveincresedandtheMohr-Coulombcriterionwilldescribethestrengthmobilised.Thisisthelongtermloadingresponse.
1.2.2.1Trescacriterion
Thestrengthisindependentofthenormalstress sincetheresponsetoloadingsimpleincreasestheporewaterpressureandnotthe
effectivestress.
Theshearstrengthfisamaterialparameterwhichisknownastheundrainedshearstrengthsu.
τf=(σa-σr)=constant
1.2.2.2Mohr-Coulomb(c'=0)criterion
Thestrengthincreaseslinearlywithincreasingnormalstressandiszerowhenthe
normalstressiszero.
'f='ntan'
'istheangleoffriction
IntheMohr-Coulombcriterionthematerialparameteristheangleoffrictionandmaterialswhichmeetthiscriterionareknownasfrictional.Insoils,theMohr-Coulombcriterionapplieswhenthenormalstressisaneffectivenormalstress.
1.2.2.3Mohr-Coulomb(c'>0)criterion
Thestrengthincreaseslinearlywithincreasingnormalstressandispositivewhen
thenormalstressiszero.
'f=c'+'ntan'
'istheangleoffriction
c'isthe'cohesion'intercept
Insoils,theMohr-Coulombcriterionapplieswhenthenormalstressisaneffectivenormalstress.Insoils,thecohesionintheeffectivestressMohr-Coulombcriterionisnotthesameasthecohesion(orundrainedstrengthsu)intheTrescacriterion.
1.2.3Typicalvaluesofshearstrength
Undrainedshearstrength
su(kPa)
Hardsoil
su>150kPa
Stiffsoil
su=75~150kPa
Firmsoil
su=40~75kPa
Softsoil
su=20~40kPa
Verysoftsoil
su<20kPa
Drainedshearstrength
c?
/B>(kPa)
φ?
/B>(deg)
Compactsands
0
35?
-45?
Loosesands
0
30?
-35?
Unweatheredoverconsolidatedclay
criticalstate
0
18?
~25?
peakstate
10~25kPa
20?
~28?
residual
0~5kPa
8?
~15?
/TD>
Oftenthevalueofc'deducedfromlaboratorytestresults(inthesheartestingapperatus)mayappeartoindicatesomesharstrengthat'=0.i.e.theparticles'cohereing'togetherorare'cemented'insomeway.Oftenthisisduetofittingac','linetotheexperimentaldataandan'apparent'cohesionmaybededucedduetosuctionordilatancy.
1土的基本性质
来自地基和墙壁的荷载会在土地上产生应力。
土地的应变产生沉降。
分析一种材料在荷载下的变形,我们必须考虑其应力应变关系。
应变和应力之间的关系称为刚度。
可持续承受的最大应力值称为强度。
1.1应力与应变分析
1)应力应变状态
2)建立摩尔圆
3)应力和应变的参数
应力和应变发生在所有方向,而做沉降与稳定性分析时需要涉及的应力方向往往只要求一个特定的方向上,而不是其他方向。
正应力
σ=Fn/A
剪切应力
τ=Fs/A
正应变
ε=δz/zo
切应变
γ=δh/zo
注意到压应力和应变是正值,按逆时针转向的剪应力和应变都是正值,并且这些是所有的应力(注意应力效果)
1.1.1应力与应变分析
一般情况下,应力和应变在三个方向都是不同的。
有三种特殊情形对地面工程非常重要:
一般情况
主应力
轴向对称或三轴状态
应力和应变在两个方向上是相等的.
σ'x=σ'y和εx=εy
相关条件适用于相对较小的基础,桩,锚和其他集中荷载。
A:
轴向R:
径向
平面应变:
在一个方向上应变等于0
εy=0
相关条件适用于长地基,路堤,土挡墙和其他长结构。
V:
竖直H:
水平
一维压缩:
在两个方向上应变等于0
εx=εy=0
相关条件适用于地下宽基础或较薄的可压缩土壤层。
V:
竖直H:
水平
单轴压缩
σ'x=σ'y=0
这是一个人工案例并且只可用于有负孔隙水压力的土壤。
1.1.2建立摩尔圆
一个土壤颗粒的正应力和剪应力的值必须与要相对于一个特定平面。
一般来说,在另一个平面的应力是不同的。
想象下应力在所有可能的平面上,为绘制出一个平面上每一个可能角度的正应力或剪应力点,就画出了一个莫尔圆。
在特殊的平面上剪应力为零(即圆过正应力轴),并
且应力状态(即圆)可以被描述为正应力作用于这些平面上;这些力被称为的主应力’1和’3
1.1.3参数的应力和应变
在平常的土壤试验中,圆柱样品用于在轴径向应力和应变是主应力和应变的情况下。
分析测试数据,并制定土力学的理论,把理论用于那些影响量的变化的平均(或正常)组件上,和影响形状改变的偏压(或剪切)组件上。
应力
应变
平均
p'= (σ'a+2σ'r)/3
s'= σ'a+σ'r)/2
ev=∆V/V=(εa+2εr)
εn=(εa+εr)
偏压
q'=(σ'a-σ'r)
t'= (σ'a-σ'r)/2
es= 2(εa-εr)/3
εγ=(εa-εr)
在建立摩尔圆中t是圆的半径,s是定义圆的中心。
注:
总有效应力与孔隙压力u有关:
p'=p-u
s'=s-u
q'=q
t'=t
1.2强度
一种材料的剪切强度常被简单地描述为能承受的最大剪应力:
当剪应力增加,剪应变也增加;剪应变会有个极限情况,即当剪应变非常大时,材料被破坏;剪应力f就是材料的剪切强度。
这种情形下的简单试件破坏可以代表铸铁或塑性材料。
如果材料是脆性(比如一根粉笔),试件的破坏在强度的损失后可能会是突然并且是灾难性的。
1.2.1Typesoffailure试件破坏类型
材料可以在不同加载条件下被破坏。
但是在每一种情况下,材料破坏都受限于莫尔圆的半径,即最大剪应力。
以下显示的常见例子是按总应力来划分的:
剪切
剪切强度=τf
正应力破坏值=σnf
单轴延伸
抗拉强度σtf=2τf
单轴压缩
抗压强度σcf=2τf
注:
水没有力f=0.
因此,垂直和水平应力相等并且莫尔圆成为一个点。
1.2.2强度准则
强度准则是一个涉及一种材料强度的其他一些参数的公式:
这些材料参数可能包括其他应力。
例如土壤有三个重要的强度标准:
正确的标准取决于土壤的性质及是否是排水和不排水加载。
一般来说,流体状土壤颗粒在加载中将“流失”很快(在工程方面)。
因此超孔隙水压力将不会发生;体积变化与有效应力增量将控制其形状,而且莫尔-库仑准则仍是是有效的。
.细粒状饱和土壤将响应加载最初产生超孔隙水压力并且体积保持常数值。
在这个阶段,采用特雷斯卡标准,即用总应力代表不排水行为。
这是短期或即刻反应。
一旦孔隙压力消失,经过一定的时间,有效应力将增长而且莫尔-库仑准则将描述力的变化。
这是长期荷载响应。
1.2.2.1特雷斯卡准则
伴随着荷载的简单增加孔隙水压力和非有效应力,正应力将是一个独立的强度
被称为不排水抗剪强度su的剪切强度f是一个材料参数。
τf=(σa-σr)=常数
1.2.2.2莫尔-库仑(c’=0)标准
强度伴随着正应力的增加呈线性增加,并且当正应力为0时强度也为0.
'f=
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土木工程 岩土 外文翻译Soil Mechanics 外文 翻译 Soil