[00143907]岩土材料的三维变换应力理论及其应用

岩土材料是一种应力诱导各向异性材料，具体表现在其强度服从摩擦规律；在π平面上的强度包线呈现非圆的形状。描述这种在应力空间非圆锥形状破坏面的著名强度准则有Mohr-Coulomb准则(线性的)、Lade准则(非线性的)和SMP准则(非线性的)等。把这些强度准则的概念扩展到屈服并与现行岩土材料本构模型结合将遇到困难，这个困难是由应力诱导各向异性强度表达式的非对称性造成。目前在国际上流行的三维化方法是：用一个形状函数去修正在π平面上不同应力路径下的强度值，结果不能合理反映不同应力水平下不同程度的应力诱导各向异性。正如1985年著名的剑桥大学教授Wroth和Houlsby在第11届国际土力学大会的综述文章中指出的那样“目前还没有找到一个令人满意的合理地把上述准则与本构模型相结合的方案，困难在于如何通过一个一致的框架把本构理论与所观察到的破坏面结合起来”。作者们从1997年开始在寻求这个“一致的框架”，终于通过十余年的研究，解决了这个难题。其基本思路就是通过一个应力变换把普通的具有应力诱导各向异性的应力空间变换为各向同性的变换应力空间，结果可使本构模型在变换应力空间非常简单的实现三维化。作者们已采用了这个变换应力理论成功的构建了分别以Mohr-Coulomb准则、Lade准则、SMP准则和广义非线性强度理论为背景的三维应力空间，这种变换不需要增加新的材料参数。　　采用这个变换应力理论可获得与任何三维强度准则相对应的三维变换应力空间，在变换应力空间可简单的实现以p-q为坐标的本构模型的三维化，便于有限元实现和工程应用。