土力学新论：平面应变实验的结果和理论分析

平面应变试验和常规三轴试验两种试验结果得出的峰值强度指标有明显的差别，并且这种差别没有理论上的联系。以上我们通过统一强度理论和统一滑移线场理论将它们联系了起来，并建立了破坏准则与平面应变试验条件和轴对称三轴试验下的强度参数之间的定量关系。接下来我们将该公式应用于实际材料中。

一般情况下，平面应变实验得出的黏聚力参数较少，且数值较分散，而得出的内摩擦角φ有大量的数据。以下我们搜集并总结了国内外的109组实验数据进行数值分析[11-44]。其中，长江科学院石修松、陈展林等对各种堆石料和岩石材料，以及加拿大康考迪亚大学Hanna对不同比重、颗粒形状以及孔隙比等的干硅砂都进行了大量三轴实验和平面应变实验。表16.1列出的内摩擦角φ（峰值强度）为国内外研究的关于砂土的平面应变试验和轴对称三轴实验得出的结果（部分数据参考本书第一章中的表1.2），将其代入式（16.5）即可求得统一强度理论参数b值，如表16.1中最右列所示。

表16.1　砂土材料的统一强度理论参数b值的确定

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注：f表示材料的固结压力，ρ表示密度，w表示含水率，p表示围压，n表示孔隙率，A、B、C表示不同实验方式或者条件。

以上试验点与统一强度理论参数b的关系如图16.15所示。由此可以清楚看到绝大多数的试验点都在0≤b≤1.4的区间内。

图16.15　试验点和统一强度理论参数b之间的关系

参数b值除了可采用图16.14求出，也可由式（16.5）或（16.6）求出，两者的结果一致。式（16.5）只需要一个实验，较为简便。可以看到，各种材料的平面应变试验得出的摩擦角明显高于轴对称围压试验得出的摩擦角。分析表16.1和图16.15可知，在109种实验材料中，计算得出的参数b值基本都为0～1.4，其中编号为18、25、32、54、61、71的材料的参数b值结果大于1。