岩土材料在非关联流动法则下剪胀角选取探讨

Determination of dilatancy angle for geomaterials under non-associated flow rule

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摘要岩土材料属于摩擦型材料,其强度特性时参数指标的选取至关重要.当前对剪胀角存在模糊认识,导致在理论分析和数值模拟分析中常会产生较大误差.在分析传统的滑移线场理论的基础上,采用广义塑性理论,证明了岩土材料在非关联流动法则条件下的剪胀角应取φ/2,且此时体变必为0.通过对具有精确理论解的经典Prandtl地基承载力课题的数值模拟分析,分别对关联流动法则、非关联流动法则剪胀角取φ/2及非关联流动法则剪胀角取0三种情况下地基的承载力进行了计算.结果表明,上述3种情况下得到的极限荷载的误差为2 %,但滑移线场与理论解有较大差异.其中,在非关联流动法则条件下,采用剪胀角ψ=φ/2所得到的滑移线场与Prandtl理论解一致,而采用ψ=0所得到的滑移线场与理论解有较大的偏差.这说明目前在非关联流动法则条件下采用ψ=0虽然可得到相应的正确的极限荷载,但是相应的滑移线场具有较大的误差,同时也证明了岩土材料在非关联流动法则条件下的剪胀角应该选取φ/2,而不是目前通常采用的0.