156土质边坡稳定分析一原理 程序 心墙的固结系数c为50月,孔压系数B为0.5图64给出了不同方案在竣工时中央 心墙的孔压分布图 维孔压消散 m=10fu/mo =30mo ·( gibson解(1958) C.e50ft2/mo 维孔压消散 维孔压消散 E城瓷=E 维孔压消散 E 维孔压消散 孔压比(a/BYH) 图6.4不同方案在竣工时中央心墙的孔压分布图 从图中可以看出,不同的荷载转移对产生坝体内的孔压的影响是明显不同的。计算结果 方案2)和3)差异最大,表明荷载转移在心墙料和坝壳料的杨氏模量较小比率时差异较大。 同时,当E5E心时,心墙中的总应力减小得较慢,因此方案3)和4)的结果差别较小 6.3.3比奥固结理论 1.基本原理 上面提到,太沙基理论的核心是假定荷载变化过程中总应力不变。如果不作这一假定 则式(6.1)右边孔隙比的变化需要引入应力应变关系来确定。这一项是由有效应力的增量导 致的,然而,此值在不知道式(611)左侧的孔隙水压力变化的条件下,是无法确定的。在岩 土工程数值计算中,这类将土的应力应变分析和渗流分析“耦合”的问题称为比奥(Biot)的 理论。通常采用有限元法来求解这类问题,可参阅有关论文( Sandhu and wilson.,1969 Hwang, and morgenstern,1971;陈祖煜,1985)。本节简要介绍其基本理论,在第9章中将介绍采用 有限元求解这类问题的数值方法。有关渗流、固结和应力应变有限元方法的全面论述将在其 它专著中介绍(陈祖煜,2003)。 设某一土体在自重(包括土体中的水重)作用下,在初始时刻=0时处于有效应力场{6} 和孔压4状态。此时土体的位移和应变作为计算参照点,设为零。如果此时受到外荷载的 作用,则土体将产生附加位移,同时还将产生附加的有效应力和孔隙水压力。新建立的孔压 场将改变原有的渗流流速,一部分水从土中挤出。随着时间推移,孔隙水压力和有效应力不 断变化直至最后形成一个与外荷平衡的稳定的{a'}和l。建立一个y坐标向上的坐标系,在 此过程中的任一时刻t,土体应同时满足静力平衡、变形相容和渗流平衡,其微分方程和相 应边界条件描述如下156 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 心墙的固结系数 cv为 50ft2 /月 孔压系数 B 为 0.5 图 6.4 给出了不同方案在竣工时中央 心墙的孔压分布图 图 6. 4 不同方案在竣工时中央心墙的孔压分布图 从图中可以看出 不同的荷载转移对产生坝体内的孔压的影响是明显不同的 计算结果 方案 2)和 3)差异最大 表明荷载转移在心墙料和坝壳料的杨氏模量较小比率时差异较大 同时 当 E 坝壳>5E 心墙时 心墙中的总应力减小得较慢 因此方案 3)和 4)的结果差别较小 6. 3. 3 比奥固结理论 1. 基本原理 上面提到 太沙基理论的核心是假定荷载变化过程中总应力不变 如果不作这一假定 则式(6.11)右边孔隙比的变化需要引入应力应变关系来确定 这一项是由有效应力的增量导 致的 然而 此值在不知道式(6.11)左侧的孔隙水压力变化的条件下 是无法确定的 在岩 土工程数值计算中 这类将土的应力应变分析和渗流分析 耦合 的问题称为比奥(Biot)的 理论 通常采用有限元法来求解这类问题 可参阅有关论文(Sandhu and Wilson, 1969; Hwang, and Morgenstern, 1971 陈祖煜 1985) 本节简要介绍其基本理论 在第 9 章中将介绍采用 有限元求解这类问题的数值方法 有关渗流 固结和应力应变有限元方法的全面论述将在其 它专著中介绍 陈祖煜 2003 设某一土体在自重 包括土体中的水重 作用下 在初始时刻 t=0 时处于有效应力场{ } 和孔压 u σ 0 ′ 0 状态 此时土体的位移和应变作为计算参照点 设为零 如果此时受到外荷载的 作用 则土体将产生附加位移 同时还将产生附加的有效应力和孔隙水压力 新建立的孔压 场将改变原有的渗流流速 一部分水从土中挤出 随着时间推移 孔隙水压力和有效应力不 断变化直至最后形成一个与外荷平衡的稳定的{σ ′ }和 u 建立一个 y 坐标向上的坐标系 在 此过程中的任一时刻 t 土体应同时满足静力平衡 变形相容和渗流平衡 其微分方程和相 应边界条件描述如下