土力学新论：对比统一强度理论与实验结果

此外，需要指出，在某些复杂应力试验中，虽然可以产生一种三轴复杂应力（σ1，σ2，σ3），但是这种复杂应力是一种特殊的应力状态，它们都处于一个特殊的平面之中[13-15]。例如，在土力学中应用最多的复杂应力试验是围压三轴试验（轴对称三轴试验），如图5.17所示。

图5.17　三轴仪中各种试验的应力与应变条件。（a）等压固结；（b）K0固结；（c）三轴压缩剪切；（d）三轴伸长剪切

在这个试验中，土体受到σ1、σ2和σ3的作用，所以人们往往把它作为三轴试验。但在围压三轴试验中，无论是等压固结、K0固结还是三轴压缩剪切或三轴伸长剪切，它们中的两个应力总是相等的，即σ2=σ3或σ1=σ2。实际上，这种复杂应力在三维应力空间中都处于一种特殊的平面，如图5.18所示。

需要注意，轴对称三轴压缩试验只是得出土体的材料参数，并不能对各种强度理论进行比较和验证。

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图5.18　轴对称三轴试验产生的应力组合都在一个平面

国内外学者对土体材料在复杂应力的极限面进行了大量的研究，试验得出的极限面一般都大于莫尔-库仑强度理论的极限面[19-21]。图5.19是Dakoulas和Sun关于土和砂土的复杂应力试验结果，图中极限线的内边界为莫尔-库仑强度理论，外边界为双剪强度理论，中间的实线为b=1/2时的统一强度理论。统一强度理论将它们全部包含在区域之中，至今为止国内外的绝大多数偏平面实验结果都在这个范围之内。

图5.19　Ottawa细砂的极限面（Dakoulas，Sun，1992）