在力學計算和數值模擬中,常用的巖土介質應力應變曲線模式如圖2-1所示。對巖土材料而言,剛塑性模式是不存在的,應用它僅僅是為了簡化計算,如剛體極限平衡方法就采用了這種模式作為它的理論基礎。在單軸和三軸試驗中,試驗得出的應力應變曲線多為彈塑性(應變硬化)模式或應變軟化模式,其中理想彈塑性模式是彈塑性模式的一種簡化。土體剪切試驗中,土體的剪縮破壞對應著應變軟化模式,為突然性破壞;土體的剪脹破壞對應著應變硬化模式,一般為逐漸破壞。
圖2-1 巖土介質典型應力應變曲線
圖2-2 粉土三軸UU和CU試驗的差應力與軸向應變曲線[1]
巖土介質的應力應變曲線模式取決于應力水平、排水條件、飽和狀態、密實程度、材料類型等,呈現出彈塑性(應變硬化)與應變軟化屬性等。在不同的圍壓條件下,即使對同一種介質,其力學屬性也可能完全不同(如圖2-2所示)。從圖2-3可看出,密實的砂具有應變軟化屬性,而疏松的砂具有彈塑性(應變硬化)行為。
圖2-3 疏松和密實的sandboil砂排水試驗結果[2]