饱和土非饱和的初始地应力-有效应力公式推导

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时间:2018-08-07

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1、问题:非饱和土的一维固结分析(abaqus在土木工程中的应用page158)9m0I9L5z2O4b$P/Z7r一个2m高的土体,水位线在土体的中央,即1m处,所以土体下半部分饱和,上半部分非饱和。土体的重度=18KN/M3,水的重度为10kN/M3,土的初始孔隙比e0=1,顶部施加一均布荷载为10kpa则其初始地应力如下:&s+U9E'w*T*initialconditions,type=stress,geostatic"w6K#K(t:J,c7v:gnup,-9.789,2,-22.97,1,0.5ndown,-22.97,1

2、,-35.97,0,0.5y=2时的地应力为-9.789是如何得出的?根据单向固结理论,有效应力=总应力-孔隙压应力。在非饱和问题中,ABAQUS采用的是:有效应力=总应力-饱和度*孔隙水压力。又由于ABAQUS对孔压正负号的规定和土力学中一致,而对应力正负号的规定和土力学中刚好相反,故上面公式中的“-”号要改为“+”号。手册中是分饱和,半饱和,以及干燥三部分说的,但是其给出的公式是两个,第一个是把饱和和非饱和结合到一块的,第二个是单存干燥的。手册里地应力平衡和饱和度的计算为:Verticalequilibriuminaporou

3、smediumMostgeotechnicalproblemsbeginfromageostaticstate,whichisasteady-stateequilibriumconfigurationoftheundisturbedsoilorrockbodyundergeostaticloading.Theequilibriumstateusuallyincludesbothhorizontalandverticalstresscomponents.Itisimportanttoestablishtheseinitialcond

4、itionscorrectlysothattheproblembeginsfromanequilibriumstate.Sincesuchproblemsofteninvolvefullyorpartiallysaturatedflow,theinitialvoidratiooftheporousmedium,,theinitialporepressure,,andtheinitialeffectivestressmustallbedefined.Ifthemagnitudeanddirectionofthegravitation

5、alloadingaredefinedbyusingthegravitydistributedloadtype,atotal,ratherthanexcess,porepressuresolutionisused(see“Coupledporefluiddiffusionandstressanalysis,”Section6.7.1).Thisdiscussionisbasedonthetotalporepressureformulation.Thez-axispointsverticallyinthisdiscussion,an

6、datmosphericpressureisneglected.Weassumethattheporefluidisinhydrostaticequilibriumduringthegeostaticproceduresothatwhereistheuser-definedspecificweightoftheporefluid(see“Permeability,”Section22.7.2).(Theporefluidisnotinhydrostaticequilibriumifthereissignificantsteady-

7、stateflowofporefluidthroughtheporousmedium:inthatcaseasteady-statecoupledporefluiddiffusion/stressanalysismustbeperformedtoestablishtheinitialconditionsforanysubsequenttransientcalculations—see“Coupledporefluiddiffusionandstressanalysis,”Section6.7.1.)Ifwealsotaketobe

8、independentofz(whichisusuallythecase,sincethefluidisalmostincompressible),thisequationcanbeintegratedtodefinewhereistheheigh

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