讲座的核心内容可概括为:
摩尔-库仑模型的局限性: 该模型认为材料在纯静水压力(各方向压力均等增加)下会始终保持弹性,卸载后会完全恢复原状。这意味着无论施加多大的围压,都不会导致材料发生永久性的孔隙压缩。
现实材料行为的矛盾: 讲师指出这种假设不符合岩石(如砂岩)的实际物理特性。岩石内部存在孔隙,在极高的围压下,孔隙会发生不可逆的坍塌,导致材料卸载后产生永久变形(体积减小/孔隙率降低)。
实验证据: 通过展示砂岩在静水压力加载-卸载循环下的实验数据,讲师证明材料确实会在纯围压作用下产生永久体积变形(孔隙体积损失),这些数据点在应力空间(以平均有效应力为横轴)中呈现出类似椭圆形或圆形的分布趋势。
帽盖模型的引入: 为解决摩尔-库仑模型的缺陷,需要引入一个帽盖(End Cap)。这个帽盖在静水压力方向(σ1=σ2=σ3轴)上为屈服面增加了一个封闭的边界,通常表现为椭圆形的屈服面。当应力状态触及这个帽盖时,材料就会发生塑性体积压缩(孔隙坍塌)。
总结: 讲座的核心在于阐述传统摩尔-库仑模型无法解释岩石在高压下孔隙坍塌导致的永久体积变形这一现象,并通过实验数据引出了更符合岩土材料特性的“帽盖模型”。帽盖模型通过在静水压力方向上增加一个椭圆形的屈服边界,成功模拟了围压引起的塑性压缩和孔隙率变化。