基本介紹
- 中文名：談彈性平衡狀態
- 外文名：elastic state of equilibrium
- 學科：土力學
- 定義：土體中的剪應力小於土的抗剪強度
- 原因：土的抗剪強度未完全發揮
- 有關術語：抗剪強度
簡介,有關術語,抗剪強度,臨塑荷載,極限平衡法,地基承載力,
簡介
材料在外力作用下產生變形，當外力取消後，材料變形即可消失並能完全恢復原來狀態的性質稱為彈性。這種當外力取消後瞬間內即可完全消失的變形稱為彈性變形，屬於可逆變形。彈性平衡狀態是指材料受到剪下力小於材料的剪下強度，外力取消後，材料變形能恢復原來狀態，應力-應變呈線性關係（即彈性變形），即材料所受荷載沒超過臨塑荷載。彈性平衡狀態是土體沒有受到剪下破壞之前的狀態，外力大於土體抗剪強度，土體由彈性平衡狀態轉變為剪下破壞變形狀態。
有關術語
抗剪強度
抗剪強度是指抵抗剪下破壞的最大能力。土的抗剪強度是土的一個重要的力學性質。當外部載荷在地基內部產生的剪應力達到土的抗剪強度時，土體就遭到破壞，嚴重時將產生滑坡，建築物地基喪失穩定。公式為：
臨塑荷載
臨塑荷載是指在理論上地基中剛開始出現剪下破壞（塑性 變形）時，基底單位面積上所承受的荷載；或指作用在建築物地基上的荷載使建築基礎邊緣處土壤將開始出現塑性變形區時所達到的限度值。可用做地基的容許承載力以設計建築物。其實質是不容許地基出現塑性變形區，按照工程經驗知，塑性變形出現並發展到某一定深度並不影響建築物的安全。故依此荷載設計建築物偏於保守而不經濟。
極限平衡法
土體的散粒體特性決定了土體的破壞型式為剪下破壞，土體的剪下破壞根據土的抗剪強度判定。 摩爾-庫侖強度理論表明，在一定壓力範圍內，土的抗剪強度可以用庫侖公式表示，當土體中一點任一平面上的剪應力達到土的抗剪強度時，就認為該點發生剪下破壞。 當土體內一點出現剪下破壞時，也稱該點處於極限平衡狀態。此時，從應力角度來說，該點處於極限狀態，從力的平衡角度來說，該點剪下破壞平面微元面積上的土體內力達到極限平衡， 即微元土體在破壞平面上的剪下力等於抗剪力。極限平衡狀態下土體應力之間的關係稱為土的極限平衡條件，根據極限平衡條件可以判定土體在該點處於穩定平衡狀態還是處於極限平衡狀態。在邊坡穩定分析中，極限平衡條分法是工程上最常用的方法。近些年，有限元法在邊坡穩定分析中得到廣泛套用。Nalyor 將有限元邊坡穩定分析方法分為直接法和增強極限法。直接法被稱作有限元強度折減法，而增強極限法被稱作有限元極限平衡法。淺基礎的地基承載力通常採用太沙基公式，而此公式中，與重度相關的承載力係數，無法通過塑性理論直接求解。學者們相繼提出極限平衡法 、滑移線法、有限元差分、極限分析和有限元法來確定極限承載力係數。朗肯土壓力和庫侖土壓力理論是工程上求解土壓力常用的方法，但其假設平面的滑動面形狀與其他數值方法計算得到或者假設的滑動面形狀不符。學者們提出了對數螺旋線法、三角形條分法。
地基承載力
地基承載力（subgrade bearing capacity）是地基土單位面積上隨荷載增加所發揮的承載潛力，常用單位KPa,是評價地基穩定性的綜合性用詞。應該指出，地基承載力是針對地基基礎設計提出的為方便評價地基強度和穩定的實用性專業術語，不是土的基本性質指標。土的抗剪強度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎。在荷載作用下，地基要產生變形。隨著荷載的增大，地基變形逐漸增大，初始階段地基土中應力處在彈性平衡狀態，具有安全承載能力。當荷載增大到地基中開始出現某點或小區域內各點在其某一方向平面上的剪應力達到土的抗剪強度時，該點或小區域內各點就發生剪下破壞而處在極限平衡狀態，土中應力將發生重分布。這種小範圍的剪下破壞區，稱為塑性區（plastic zone）。地基小範圍的極限平衡狀態大都可以恢復到彈性平衡狀態，地基尚能趨於穩定，仍具有安全的承載能力。但此時地基變形稍大，必須驗算變形的計算值不允許超過允許值。當荷載繼續增大，地基出現較大範圍的塑性區時，將顯示地基承載力不足而失去穩定。此時地基達到極限承載力。
確定方法有：
（1）原位試驗法（in-situ testing method）：是一種通過現場直接試驗確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗、旁壓試驗等，其中以載荷試驗法為最可靠的基本的原位測試法。[1]
（2）理論公式法（theoretical equation method）：是根據土的抗剪強度指標計算的理論公式確定承載力的方法。
（3）規範表格法（code table method）：是根據室內試驗指標、現場測試指標或野外鑑別指標，通過查規範所列表格得到承載力的方法。規範不同（包括不同部門、不同行業、不同地區的規範），其承載力不會完全相同，套用時需注意各自的使用條件。
（4）當地經驗法（local empirical method）：是一種基於地區的使用經驗，進行類比判斷確定承載力的方法，它是一種巨觀輔助方法。
地基土的破壞形式，主要與下列因素有關。
（1）土的相對壓縮性
在一定的條件下地基土的破壞模式主要取決於土的相對壓縮性。一般說來，密實砂土和堅硬的粘土將可能發生整體剪下破壞，而鬆散的砂土和軟粘土可能出現局部剪下破壞或沖剪破壞。
（2）基礎的埋深和外荷載
當基礎淺埋，載入速率慢時，往往出現整體剪下破壞；當基礎埋深較大，且載入速率又較快時，可能發生局部剪下破壞或沖剪破壞。
