【正文】 學(xué)力土態(tài)狀界臨 ? 土力學(xué)主要研究土體的在荷載和周圍環(huán)境作用下，土體的 變形、強度 （穩(wěn)定性）和 滲流 。 為何要學(xué)臨界土力學(xué)： 加深對土的工程性質(zhì)的認(rèn)識和理解 它是現(xiàn)代土力學(xué)本構(gòu)模型的基礎(chǔ) 它是數(shù)值分析方法的基礎(chǔ) 臨界狀態(tài)土力學(xué)是現(xiàn)代土力學(xué)的基石 土力學(xué)模型的討論 任何一種理論模型都僅僅描述了現(xiàn)實世界的一部分或某一側(cè)面。它不可能描述這一復(fù)雜世界的全部現(xiàn)象。 理論模型通常都是在一些假定下建立的，即忽略次要的東西，抓住本質(zhì)。 每一種理論模型都有優(yōu)點和缺點，及其適用范圍。 理論模型有很多，有簡單的，也有復(fù)雜的。 應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)工程問題的需要來選取模型。在工程允許的情況下，盡可能的采用簡單模型。 土力學(xué)模型的發(fā)展 （簡單到復(fù)雜） 兒童期模型 (經(jīng)典土力學(xué)） 1）應(yīng)力計算用線彈性理論（荷載小時可用） 2) 變形計算本質(zhì)上是一維的 3）穩(wěn)定計算不考慮變形，采用剛塑性模型（當(dāng)允許較大變形時，初始階段應(yīng)力－應(yīng)變曲線的形狀可不計及） 學(xué)生期模型 它比兒童期模型更能反映實際情況，但理論也更復(fù)雜些。 研發(fā)學(xué)生期模型有兩個原因： 1）它可以把經(jīng)典土力學(xué)中不相關(guān)的性質(zhì)，例如強度，壓縮，剪脹和臨界狀態(tài)等結(jié)合在一起。使土力學(xué)各部分更加有機(jī)的連在一起，便于理解，并采用塑性力學(xué)理論進(jìn)行變形計算。 2）能反映土的非線性以及土的 2維和 3維變形（但計算復(fù)雜，通常用有限元計算） 土力學(xué)仍然處于發(fā)展的初級階段 其主要原因在于還沒有建立起一套堅實的理論基礎(chǔ)，各種概念和方法之間缺少有機(jī)的聯(lián)系和統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)（例如變形、強度與滲流缺少有機(jī)的聯(lián)系）；經(jīng)驗主義和經(jīng)驗公式還隨處可見，并居于重要的地位，這就是土力學(xué)不成熟的標(biāo)志。 臨界狀態(tài)土力學(xué)是現(xiàn)代土力學(xué)發(fā)展的里程碑。它建立了變形與強度之間的關(guān)系，進(jìn)一步完善了土力學(xué)的理論基礎(chǔ)。但這種發(fā)展與變化仍然沒有從根本上改變上述狀況，土力學(xué)統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)仍有待于發(fā)展和研究。 臨界狀態(tài)土力學(xué)是 Roscoe為代表的劍橋?qū)W派創(chuàng)立的 (1958,1963,1968) Roscoe,.,Schofield,. and Wroch,.(1958),on the yielding of soils,Geotechnigue,8(1),2253 Roscoe,. and Schofield,. and Thurairajah, . （ 1963） , Yielding of soils in states wetter than critical, Geotechnique, 13, 211240 Roscoe,. and Barland,.(1968), On the generalised stressstrain behaviour of ‘wet’ clay, Eds by and , Engineering Plasticity(Cambridge University Press), 參考文獻(xiàn) 1. Schofield A. and Wroth P.(1968), Critical State Soil Mechanics, London: McGRAWHILL. 2. Wood .(1990), Soil Behavior and Critical State Soil Mechanics, New York: Cambridge Press. （ 2022），土的基本性質(zhì)和臨界狀態(tài)理論簡介，自編教材 在土力學(xué)中，很多概念和想法都來自于三軸實驗或針對三維軸對稱情況而建立的。因此在建立土的本構(gòu)模型或分析方法時，通常都以三維軸對稱情況為基礎(chǔ)而進(jìn)行，然后再推廣到一般情況。 三維軸對稱情況中 σ2=σ3，則應(yīng)力不變量通常表示為： ? ?1 2 3 / 3 / 3iip ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?1 3 1 3q ? ? ? ???? ? ? ?11 u??????為了使本構(gòu)關(guān)系符合熱力學(xué)基本規(guī)則，必須建立完全對偶（功共軛）的應(yīng)力和應(yīng)變的描述。與應(yīng)力在功上相對偶的應(yīng)變（ 2/3系數(shù)）為： 132v? ? ???? ?1323q? ? ???1ve??vqW p q???? ? ? ?劍橋模型的基本假定： 土是連續(xù)的和各向同性的飽和土。 土的變形是連續(xù)的。 不考慮時間的率效應(yīng)（即流變效應(yīng)）。 土被認(rèn)為是一種彈塑性體。 臨界狀態(tài)的定義 在外荷載作用下土在其變形發(fā)展過程中，無論其初始狀態(tài)與應(yīng)力路徑如何，都在某一特定點結(jié)束，如果這一點存在的話，則該點處于臨界狀態(tài)。 臨界狀態(tài)的定義：土體在剪切試驗的大變形階段，它趨向于最后的臨界條件，即體積和應(yīng)力（總應(yīng)力和孔隙壓力）不變，而剪應(yīng)變還不斷持續(xù)的發(fā)展和流動的狀態(tài)。 換句話說，臨界狀態(tài)的出現(xiàn)就意味著土已經(jīng)發(fā)生流動破壞，并且隱含著下式成立： 0sssp q v????? ? ??????? v:lnp’空間中的臨界狀態(tài)線 Schofield（ 2022年）對臨界狀態(tài)做如下表述： The kernel of our ideas is the concept that soil and other granular materials, if continuously distorted until they flow as a frictional fluid, will e into a well defined state determined by two equations（我們想法的要點是這樣一種概念，如果土和其它顆粒材料受到連續(xù)的剪切作用直到象具有摩擦阻力的流體似地流動時，土和顆粒材料進(jìn)入到由以下 2個方程確定的狀態(tài)）： q=Mp39。 Γ=v+λlnp39。 正常固結(jié)土 正常固結(jié)土是一種歷史上沒有出現(xiàn)過卸載的土。為研究方便正常固結(jié)土在固結(jié)壓力等于 0時，定義其抗剪強度也為 0。對于同一土來說，因為沒有出現(xiàn)過卸載，所以這樣定義的正常固結(jié)土實際上是處于一種最疏松的狀態(tài)（與出現(xiàn)過卸載的土相比）。 如果沿著正常固結(jié)線而固結(jié)的過程出現(xiàn)卸載，見圖 74從 B點開始沿 BD線段卸載。BD線稱為膨脹線（膨脹曲線）或回彈線（回彈曲線）。 711 Isotropic pression of sand Chapter Ten The Critical State Line And The Roscoe Surface 101 Introduction 本章目的是找出一種沒有矛盾 ,用可以整體理解的統(tǒng)一方式描述所觀測到的土的剪切表現(xiàn) .本章首先討論正常固結(jié)土的試驗與結(jié)果 . Roscoe 抓住影響土體變形的主要因素即： e+1=v。 q, p′ 102 Families of undrained tests Figure 101 Relationship between deviator stress q’ and axial strain ε a in undrained triaxial tests on samples normally consolidated to p’e=a,2a,3a Figure 102 Relationship between normalized deviator stress q’/ p’e and axial strain ε a for the tests in 為等效固結(jié)應(yīng)力，等效固結(jié)應(yīng)力是正常固結(jié)線上相應(yīng)于某一孔隙比 e的平均有效應(yīng)力，見下式： e x p [ ( ) / ]ep N v ?? ??ep? Figure 103 Stress paths in (a) q’:p’ and (b)υ :p’ space for undrained tests on normally consolidation samples 103 Families of drained tests Figure 104 Relationship between (a) deviator stress q’ and axial strain ε a and (b) volumetric strainε v in drained triaxial tests on samples isotropically normally consolidated to p’o=a,2a,3a Figure 105 Relationship between normali