高等土力學(xué)習(xí)題

1、北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系高高 等等 土土 力力 學(xué)學(xué)Advanced Soil Mechanics劉劉 艷艷北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系EmailEmail：高等土力學(xué)習(xí)題課教學(xué)大綱教學(xué)大綱教學(xué)內(nèi)容課時(shí)1緒論1.1土力學(xué)的基本特征和表現(xiàn)61.2土力學(xué)研究的方法1.3土力學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)狀2 土的固結(jié)理論2.1 Terzaghi和Rendulic固結(jié)理論42.2 Biot固結(jié)理論3土的流變理論3.1土的流變分類(lèi)和基本特點(diǎn) 33.2土的流變基本單元模型4土的強(qiáng)度理論4.1土的強(qiáng)度基本特征54.2粘性土的強(qiáng)度特性4.3砂土的強(qiáng)度特性教學(xué)

2、大綱教學(xué)大綱教學(xué)內(nèi)容課時(shí)5臨界狀態(tài)土力學(xué)理論5.1如何使用土力學(xué)數(shù)值分析方法； 165.2臨界狀態(tài)的定義5.3正常固結(jié)土和Roscoe面5.4超固結(jié)土的性質(zhì)和Hvorslev面5.5砂土的性質(zhì)和描述5.6土的彈塑性變形以及彈性墻5.7劍橋模型6非飽和土力學(xué)的基本概念6.1學(xué)習(xí)非飽和土力學(xué)的意義146.2吸力與土水特征曲線(xiàn)6.3非飽和土應(yīng)力表示6.4非飽和土的有效應(yīng)力6.5非飽和土強(qiáng)度理論等考試說(shuō)明考試說(shuō)明考試內(nèi)容基本按照教學(xué)大綱進(jìn)行分配考試題型三種：判斷題或選擇題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題作業(yè)最晚于考試當(dāng)日上交，否則不計(jì)平時(shí)成績(jī)，平時(shí)成績(jī)將占總成績(jī)的20-30%考試內(nèi)容所占比例（%）1緒論52 土的固結(jié)

3、理論10-203土的流變理論54土的強(qiáng)度理論10-205臨界狀態(tài)土力學(xué)40-506非飽和土力學(xué)20-30高等土力學(xué)高等土力學(xué)習(xí)題習(xí)題1.對(duì)目前土力學(xué)的概念和方法以及優(yōu)缺點(diǎn)給予敘述和評(píng)論.2.為何土對(duì)環(huán)境的變化比其它建筑材料更加敏感?巖土工程界應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)?3.應(yīng)該如何把握表征體元或?qū)嶒?yàn)土樣的概念?為何它們對(duì)揭示和描述土的性質(zhì)和規(guī)律具有重要意義?4.用何種方式可以把離散的多相土抽象為宏觀(guān)多相多孔隙連續(xù)介質(zhì)?這種處理有何局限性?計(jì)算題計(jì)算題1 1確定臨界狀態(tài)確定臨界狀態(tài)參數(shù)參數(shù)計(jì)算題計(jì)算題11確定臨界狀態(tài)參數(shù)確定臨界狀態(tài)參數(shù)對(duì)同一種土的不同土樣進(jìn)行了多組不同路徑三軸試驗(yàn)，包括排水實(shí)驗(yàn)和不排水實(shí)驗(yàn)。

4、下表給出了各組實(shí)驗(yàn)在達(dá)到臨界狀態(tài)發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力和體積取值計(jì)算題計(jì)算題1 1確定臨界狀態(tài)確定臨界狀態(tài)參數(shù)參數(shù)計(jì)算題計(jì)算題11確定臨界狀態(tài)參數(shù)確定臨界狀態(tài)參數(shù)解：此題只需利用臨界狀態(tài)方程來(lái)求解即可說(shuō)明：此題在處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)，通常都要進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)取平均值，來(lái)獲取土樣的基本參數(shù)。對(duì)于數(shù)據(jù)較多的情況，可以采用excel表格，輸入所有數(shù)據(jù)，給出散點(diǎn)圖，然后畫(huà)出擬合曲線(xiàn)，得到最終答案計(jì)算題計(jì)算題2 2臨界狀態(tài)計(jì)算臨界狀態(tài)計(jì)算土樣土樣p p0 0（kPakPa）v v0 0u u0 0ppf fq qf fu uf fv vf fA A6001.97100B B6001.97100C C1502.0

5、4100D D1502.04100計(jì)算題計(jì)算題22臨界狀態(tài)的計(jì)算臨界狀態(tài)的計(jì)算這里采用的并非傳統(tǒng)的試驗(yàn)加載條件，通常是保持圍壓3不變，增加軸壓1 。由于三軸實(shí)驗(yàn)中p=（1 +23 ）/3, q=1 -3 ，要使p不變，增加q，必然要一方面增加軸壓1 ，另一方面減小圍壓3計(jì)算題計(jì)算題2 2臨界狀態(tài)計(jì)算臨界狀態(tài)計(jì)算土樣土樣p p0 0（kPakPa）v v0 0u u0 0ppf fq qf fu uf fv vf fA A6001.97100600100B B6001.97100 1.97C C1502.04100150 100D D1502.04100 2.04計(jì)算題計(jì)算題22臨界狀態(tài)的計(jì)算臨

6、界狀態(tài)的計(jì)算計(jì)算題計(jì)算題3 3臨界狀態(tài)計(jì)算臨界狀態(tài)計(jì)算計(jì)算題計(jì)算題33臨界狀態(tài)計(jì)算臨界狀態(tài)計(jì)算已知某黏土的臨界狀態(tài)參數(shù)為：N=2.1, =0.087，=2.05, M=0.95。對(duì)該土的兩個(gè)土樣分別進(jìn)行傳統(tǒng)的固結(jié)剪切試驗(yàn)，固結(jié)過(guò)程中施加相同的圍壓至300kPa。隨后保持圍壓不變，對(duì)土樣A進(jìn)行排水剪切試驗(yàn)，對(duì)土樣B進(jìn)行不排水剪切試驗(yàn)試計(jì)算：(1)兩土樣到達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)的剪應(yīng)力值；(2)土樣A到達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)的體變；(3)土樣B到達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)的孔壓。解：此題與習(xí)題2類(lèi)似，比習(xí)題2要簡(jiǎn)單，采用的是傳統(tǒng)的三軸實(shí)驗(yàn)加載路徑。可參考課本p248頁(yè)例7-2和例7-3，以及p249頁(yè)例7-5 和 p250頁(yè)例7-

7、6注：此處只有正常固結(jié)土計(jì)算，超固結(jié)土計(jì)算也需要掌握，可參考p249頁(yè)例7-5 和 p250頁(yè)例7-6說(shuō)明土樣的初始屈服應(yīng)力(先期固結(jié)壓力）為100kPa計(jì)算題計(jì)算題4 4劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用計(jì)算題計(jì)算題4 4劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用計(jì)算題計(jì)算題44劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用計(jì)算題計(jì)算題4 4劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用計(jì)算題計(jì)算題44劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用計(jì)算題計(jì)算題4 4劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用計(jì)算題計(jì)算題44劍橋模型的應(yīng)用劍橋模型的應(yīng)用解：（3）屈服后，土體變形不僅包含彈性變形，同時(shí)也有塑性變形，要分別求解。彈性變形，仍然公式（7-30）和（7-34），即由于已知了應(yīng)力和應(yīng)變?cè)隽?，可?jiàn)（3）中彈性應(yīng)變計(jì)算比（1）要簡(jiǎn)單，因?yàn)椋?）計(jì)算時(shí)還需根據(jù)屈服應(yīng)力和初始應(yīng)力計(jì)算出應(yīng)力增量。塑性應(yīng)變計(jì)算，利用P266頁(yè)公式（7-72）最后計(jì)算總應(yīng)變計(jì)算注：由于已知了應(yīng)力增量，計(jì)算比較簡(jiǎn)單。更復(fù)雜的利用劍橋模型計(jì)算應(yīng)變的情況，請(qǐng)參考P266頁(yè)例7-9計(jì)算題計(jì)算題5 5計(jì)算題計(jì)算題5 5利用這個(gè)條件可以寫(xiě)出屈服面方程，即圓的方程。計(jì)算題計(jì)算題5 5計(jì)算題計(jì)算題5 5CSLCS由于不排水，因此體變始終為0，屈服面內(nèi)為彈性變形，根據(jù)彈性計(jì)