[科普中國(guó)]-有效應(yīng)力破壞包線

莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論認(rèn)為材料破壞是剪切破壞，在破壞面上的剪應(yīng)力是法向應(yīng)力的函數(shù)。由此函數(shù)關(guān)系所確定的曲線稱為莫爾破壞包線1。由抗剪強(qiáng)度有效應(yīng)力公式作出的莫爾破壞包線就稱為有限應(yīng)力破壞包線。

有效應(yīng)力有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)土的抗剪強(qiáng)度有兩種表達(dá)方法，一種是以總應(yīng)力 表示剪切破壞面上的法向應(yīng)力，抗剪強(qiáng)度表達(dá)式即為庫(kù)倫公式，稱為抗剪強(qiáng)度總應(yīng)力法，相應(yīng)的庫(kù)倫公式中的c、φ稱為總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)；另一種以有效應(yīng)力 表示剪切破壞面上的法向應(yīng)力，其中庫(kù)倫公式的修改式稱為抗剪強(qiáng)度有效應(yīng)力法，相應(yīng)的庫(kù)倫公式的修改式中的c'、φ'稱為有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)。

公式1773年C.A.庫(kù)倫（Coulomb）根據(jù)砂土的試驗(yàn)，將土的抗剪強(qiáng)度 （kPa）表達(dá)為滑動(dòng)面上法向總應(yīng)力（kPa）的函數(shù)，即：

以后又提出了適合粘性土的更普遍的表達(dá)式：

式中，c——土的粘聚力（內(nèi)聚力）kPa；

φ——土的內(nèi)摩擦角度。

上兩式統(tǒng)稱為庫(kù)倫公式，或庫(kù)倫定律，c、φ稱為抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究指出，土的抗剪強(qiáng)度不僅與土的性質(zhì)有關(guān)，還與試驗(yàn)時(shí)的排水條件、剪切速率、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力歷史等許多因素有關(guān)，其中最重要的是試驗(yàn)時(shí)的排水條件，根據(jù)K·太沙基（Terzaghi）的有效應(yīng)力概念，土體內(nèi)的剪應(yīng)力只能由土的骨架承擔(dān)，因此，土的抗剪強(qiáng)度 應(yīng)表示為剪切破壞面上的法向有效應(yīng)力的函數(shù)，庫(kù)倫公式應(yīng)修改為：

式中 ——剪切破壞面上的法向有效應(yīng)力，單位kPa；

c'——有效粘聚力，單位kPa；

——有效內(nèi)摩擦角，單位度。

上述修改式便稱為抗剪強(qiáng)度有效應(yīng)力法，相應(yīng)的庫(kù)倫公式的修改式中的c'、φ'稱為有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)。

莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論1910年，O.莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力，即抗剪強(qiáng)度 ，是該面上的法向應(yīng)力的函數(shù)，即：

這個(gè)函數(shù)在-坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾破壞包線，或稱抗剪強(qiáng)度包線，如圖1所示。莫爾包線表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，剪切破壞面上法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的關(guān)系。理論分析和實(shí)驗(yàn)都證明，莫爾理論對(duì)土比較合適，土的莫爾破壞包線通?？梢越频挠弥本€來(lái)替代，如圖1虛線所示，該直線方程就是庫(kù)倫公式表達(dá)的方程，由庫(kù)倫公式表示莫爾破壞包線的強(qiáng)度理論，稱為莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論。

所以抗剪強(qiáng)度有效應(yīng)力的表達(dá)式所對(duì)應(yīng)的莫爾破壞包線就是有效應(yīng)力破壞包線。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所