高等土力學(xué)-復(fù)習(xí)大綱-Word-

1、高等土力學(xué)考綱一、土質(zhì)學(xué)1知識點：1題目：3二、土的強度5知識點：5題目：7三、本構(gòu)理論9知識點：9題目：10四、固結(jié)與流變12知識點：12題目：13五、邊坡穩(wěn)定14知識點：14題目：15一、土質(zhì)學(xué)知識點：土的來源：土是母巖經(jīng)過風(fēng)化作用、搬運作用、沉積作用形成的松散堆積物質(zhì)。因此，土是由巖石風(fēng)化而來的。沉積巖是土經(jīng)過成巖作用形成的巖石，因此，土和巖石實際上是互為物質(zhì)來源，在地質(zhì)歷史時期是相互轉(zhuǎn)化的。 舉例：花崗巖風(fēng)化作用，風(fēng)力侵蝕（海蝕風(fēng)、風(fēng)蝕城堡、風(fēng)蝕柱、風(fēng)蝕蘑菇、風(fēng)蝕洼地、戈壁灘），流水侵蝕（V形谷、溝谷、峽谷、瀑布），冰川侵蝕，海浪侵蝕。成土作用：冰川堆積，風(fēng)沙堆積，風(fēng)力堆積（帶有大量沙

2、粒的氣流，如果遇到灌叢或石塊，風(fēng)沙受阻堆積下來，就形成沙丘。需利用植被阻滯），流水沉積。土中礦物：原生礦物，次生礦物，水溶鹽，有機質(zhì)，次生氧化物和難容鹽。土的分類：按土堆積的地點與母巖關(guān)系分為殘積土（母巖風(fēng)化后未經(jīng)搬運而與母巖處于同一地點的土叫殘積土）、坡積土（母巖風(fēng)化后經(jīng)過重力短距離搬運的土）、運積土（巖石風(fēng)化后經(jīng)過搬運作用而存在于與母巖有一定距離的土），運積土按搬運力不同分為洪積土、冰漬土、沖積土、風(fēng)積土；按土的沉積環(huán)境分殘積土、動水沉積土（坡積土，洪積土，沖積土）、靜水沉積土（湖相沉積土，海相沉積土）、風(fēng)積土、冰漬土。土的三相：指土礦物顆粒組成的固相，土孔隙中的水組成的液相和土孔隙中的氣

3、體組成的氣相。（三相之間的相互作用和三相比例的變化及各相的物質(zhì)組成變化是土的性質(zhì)變化的內(nèi)因）土壤中的晶體粘土礦物是母巖在經(jīng)受化學(xué)風(fēng)化而成土過程中形成的層狀硅酸鹽晶體礦物粘土礦物具有可塑性、粘結(jié)性、膨脹性、陽離子交換與吸附特性等特殊性質(zhì)，是土壤中最活躍的成分之一，因此成為土質(zhì)學(xué)的主要研究對象（粘土礦物內(nèi)部電荷經(jīng)常處于不平衡狀態(tài)，因此表面可吸附陽離子和水分子，在水中能分散成膠體懸浮狀態(tài)）。硅酸鹽是由硅酸陰離子和各種金屬陽離子組成的鹽類，其骨干是硅離子和氧離子。層狀硅酸鹽通常是由SiO四面積層和AlOH八面體層組成（由硅氧配位組成的四面體SiO44-是最穩(wěn)定的基本結(jié)構(gòu)單元，硅氧四面體可以呈孤立的島狀

4、形式，也可以通過公用氧離子相互連接成其它形狀：環(huán)狀、鏈狀、層狀等。）層狀硅酸鹽粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)：組成晶體最基本的單元叫晶片，粘土礦物最基本的晶片通常由SiO四面體層和AlOH八面體層組成。粘土礦物晶體通常有四面體片和八面體片組合形成層狀硅酸鹽的晶層。粘土礦物晶體的晶胞按照兩種晶片的配合比例分為1:1和2:1兩大類型。典型粘土礦物：高嶺石Al4Si4O10(OH)8，伊利石KAl2(AlSi3O10)(OH)2·nH2O，蒙脫石Al2Si4O10(OH)2·nH2O土壤中的氧化物以單粒、凝膠、氫氧聚合物等形式存在。還經(jīng)常與層狀硅酸鹽礦物相結(jié)合，使粘土礦物的負電荷數(shù)量下降，陽離

5、子交換量降低，土粒間連接增強。氧化鐵主要特點：1）大多數(shù)情況下是含量最高的氧化物，活動性也高，環(huán)境條件稍微變化都會對鐵氧化物形態(tài)和性質(zhì)發(fā)生影響；2）氧化鐵在土壤團聚體形成過程中起到重要膠結(jié)作用，要分析粘粒的膠體性質(zhì)通常要經(jīng)過去鐵處理；3）由氧化鐵膠結(jié)的土壤通常滲透性低、孔隙小，孔隙率低，土壤脫水后易形成結(jié)核和硬殼，造成土壤板結(jié)。我國紅壤是含鐵高的典型土壤。氧化物的功能：（1）氧化物的巨大表面使其具有較大活性；（2）氧化物的膠結(jié)作用使粘土顆粒聚集；（3）氧化物膠體的兩性離解可使其帶正電，與帶負電的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)而降低粘土礦物的陽離子交換量；（4）氧化鋁吸附氧化硅膠體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成為粘土礦物顆粒

6、。粘土礦物鑒定：差熱分析法，X射線衍射分析（原理是利用單色光通過晶體不同層面后產(chǎn)生反射線會存在相位差而出現(xiàn)干涉現(xiàn)象得到晶體參數(shù)），化學(xué)分析法，其它方法（染色法、紅外光譜法、能譜法、電子顯微鏡法等）土壤中的有機質(zhì)：非腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)隨著土壤中有機質(zhì)含量的增加，土的分散性加大，天然含水率增高，干密度減小，脹縮性增加，壓縮性增大，強度減小，承載力降低。當(dāng)其含量高于5%后，其對土的工程性質(zhì)就會產(chǎn)生很大的影響。土壤中有機化合物與粘粒的復(fù)合機理比較復(fù)雜，結(jié)合的方式很多，主要是通過庫倫引力和范德華力作用。土中水的類型：固態(tài)水 1）礦物中的化學(xué)結(jié)合水：結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水、沸石水； 2）土壤孔隙中的固態(tài)水：冰。（起著

7、暫時的膠結(jié)作用，提高土的力學(xué)強度，降低透水性）液態(tài)水 1）土粒表面的吸著水：強吸著水、弱吸著水；2）土壤孔隙中的非吸著水：毛細水、重力水。氣態(tài)水吸著水的主要性質(zhì)有： 1) 密度達1.21.4g/cm3,粘滯度高，流動性差，在小的水力梯度下不流動，不符合Darcy定律； 2) 比熱達1.1cal/g，介電常數(shù)低于正常水，冰點低于00C; 3) 粘土顆粒間通過共用吸著水膜連接，使粘土具有粘性、可塑性；4) 在壓力作用下，吸著水膜緩慢變薄，使粘土具有流變性； 5) 根據(jù)吸著水所受靜電引力的強弱可分為強吸著水和弱吸著水。土中的氣體主要是空氣和水汽，有時也有沼氣等。土中水的能量是指土體孔隙水的機械能，即

8、動能和勢能。由于土體中的孔隙水運動速度很慢，動能可以忽略不計，所以土中水的能量通常就是指土中水的勢能，簡稱土水勢。總土水勢=重力勢+基質(zhì)勢+溶質(zhì)勢+壓力勢+荷載勢+重力勢就是地球的萬有引力對引力場中水的作用；壓力勢是由靜水壓力在孔隙水中的傳遞產(chǎn)生的；基質(zhì)勢是由固體顆?；|(zhì)與水之間的相互作用引起的；溶質(zhì)勢是土中水與純水之間的勢能差，純水的溶質(zhì)勢為零，土中水的溶質(zhì)勢為負；荷載勢是由外加荷載或土的自重引起的孔隙水的勢能。對飽和土來講，總土水勢應(yīng)包括重力勢、壓力勢、荷載勢等；對非飽和土，總土水勢通常包括重力勢、基質(zhì)勢、荷載勢等。非飽和土的基質(zhì)勢可以通過張力計、壓力板膜儀等試驗方法確定，對一定的土體，基

9、質(zhì)勢與它的含水率之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系稱之為土的水分特征曲線。不同的土，以及土的吸水和脫水的水分特征曲線是不同的；同種土的原狀土和重塑土的水分特征曲線也不同。粘性土的強度機理：粘土礦物顆粒晶格內(nèi)的原子、離子的相互作用是使固體具有力學(xué)強度的根本原因。粘性土的顆粒之間，通過凝聚力連接著，使其宏觀上出現(xiàn)了力學(xué)強度和抗水性。土體的凝聚力按照產(chǎn)生的機理和時間分為:原始凝聚力（范德華力）和固化凝聚力（膠結(jié)作用、再結(jié)晶作用、后來物質(zhì)的膠結(jié)作用）。粘性土在沉積后，土體強度會隨時間增長，砂性土在自然環(huán)境下，沉積后強度也會隨時間增長。粘性土具有原始凝聚力，使土體具有可塑性和流變特性；具有固化凝聚力，使土體

10、在比較低的壓力作用下，產(chǎn)生類似于固體的彈性變形；當(dāng)壓力超過一定值后，產(chǎn)生流動變形。粘性土的變形特征：不均勻特征（1）晶體顆粒的強度遠大于顆粒間的連接強度，粘性土的變形基本由連接強度破壞引起；（2）土體中各顆粒之間的連接強度差別很大，有些連接很強，有些連接很弱，因此在外力作用下，顆粒間的連接破壞是從連接弱的到連接強的逐漸破壞過程；（3）土體孔隙所占體積與土顆粒所占體積是同階的，土體變形基本由孔隙體積減小產(chǎn)生的；（4）粘土顆粒外和連接點被吸著水包圍，吸著水在外力作用下逐漸轉(zhuǎn)化成自由水，使土體不斷發(fā)生變形。彈性變形，結(jié)構(gòu)變形（不可恢復(fù)，最大特點是：單位體積內(nèi)顆粒數(shù)目的不斷增多），吸附變形以天然土為研

11、究對象，滿足工程建設(shè)為目的，同時考慮土的狀態(tài)和工程特性的分類方法叫土的工程分類?；居猛荆海?）確定土類名稱。土的名稱必須有廣泛的實用性，兼顧特殊土的性質(zhì)，利于科學(xué)交流；（2）土的名稱與工程性質(zhì)有大致對應(yīng)關(guān)系，可初步評價各類土作為地基和材料的實用性；（3）能明確各類土滲入開展土質(zhì)、土力學(xué)研究的重點內(nèi)容、試驗項目、選擇有效的試驗方法和手段。分類基本原則：（1）土質(zhì)分類國家標(biāo)準(zhǔn)是各類工程適用的通用標(biāo)準(zhǔn)，是編制專門分類的基礎(chǔ)（2）博采各國土的分類之長，結(jié)合我國實際，靠攏國際通用的分類方法（3）分類指標(biāo)的試驗方法和取值標(biāo)準(zhǔn)靠攏國際通用方法，采用簡易的分類指標(biāo)，附有野外的簡便鑒別方法。土的顆粒大小和級配

12、、塑性指標(biāo)、有機質(zhì)含量是土的分類指標(biāo)。題目：習(xí)題1、解釋粘性土具有可塑性和凝聚性而砂土沒有可塑性的機理。答：（1）由于結(jié)合水具有一定的粘滯性，彈性和抗剪性，則土的可塑性有結(jié)合水控制。粘性土顆粒為片狀凝絮結(jié)構(gòu)，粒間的連接力大于砂土間的點接觸，同時粘土顆粒間存在一定的結(jié)合水，形成了公共的結(jié)合水膜，當(dāng)產(chǎn)生的離子靜電力大于土粒的自重力時粘土就具有可塑性；而砂土顆粒為單粒結(jié)構(gòu)，顆粒間為點接觸，幾乎沒有連結(jié)，也就不能形成結(jié)合水膜，故砂土沒有可塑性。（2）土的凝聚力產(chǎn)生原因為結(jié)合水的膠結(jié)作用、連結(jié)作用以及毛細水及冰的連結(jié)作用。粘土顆粒之間由于具有公共結(jié)合水膜以及溶解在結(jié)合水膜中的膠結(jié)物，因此具有結(jié)合水的一系

13、列作用，而砂土不具備這些，因此就沒有凝聚性。2、土結(jié)構(gòu)的基本類型和特征。答：（1）單粒結(jié)構(gòu)顆粒較粗大，比面積小，顆粒間是點接觸，幾乎沒有連結(jié)；（2）分散結(jié)構(gòu)面面接觸為主，粘土片呈定向排列，具有明顯的各向異性性質(zhì)；（3）凝絮結(jié)構(gòu)粘土片以面邊或面角接觸為主，顆粒隨機排列，有較大的孔隙，強度低，壓縮性高，對擾動比較敏感。3、蒙脫石和伊利石晶胞相同，但蒙脫石具有較大的脹縮性？答：二者晶胞雖都具有三層結(jié)構(gòu)，但前者晶胞之間以氧原子與氧原子相連，靠分子間作用力連接，連接力很弱，水分子極易進入晶胞之間是晶胞間的距離增大，則前者的晶格是活動的。而后者晶胞內(nèi)硅氧四面體中會發(fā)生同像置換，產(chǎn)生的不平衡電荷由進入晶胞間

14、的鉀離子來平衡。鉀離子與四面體界面上的氧原子形成較強的鉀鍵，起到晶胞之間的連接作用，因此水分子不易進入遇水膨脹，脹縮性低于前者。4、非飽和土中水的運動規(guī)律與飽和土中的運功規(guī)律有何異同答：非飽和土中水的運動比飽和土中復(fù)雜，它的運動不僅與多孔介質(zhì)的孔隙幾何特性有關(guān)，還受土體的含水率、飽和度、土水勢的變化控制，以及與溫度、溶質(zhì)濃度等眾多因素有關(guān)。所以非飽和土中水的運動規(guī)律研究比飽和土的起步晚，程度差。 非飽和土的廣義達西定律與飽和土的達西定律形式上完全相同，將滲透系數(shù)換成了導(dǎo)水率，水頭換成了土水勢。與飽和土的滲透系數(shù)可以看作常數(shù)不同，非飽和土的導(dǎo)水率是土的體積含水率的函數(shù)，在孔隙水的運動過程中，由于

15、土體的體積含水率不斷變化，土體的導(dǎo)水率也是不斷變化的，不能看作常數(shù)。（非飽和土中的水流通量與土水勢梯度成正比，比例系數(shù)為導(dǎo)水率，控制速率取決于導(dǎo)水率和土水勢梯度）5、非飽和土與飽和土壓縮的異同土體中沒有水或不飽和，土體的壓縮變形也需要很長時間才能穩(wěn)定。這是因為，土體的變形主要是結(jié)構(gòu)變形，在結(jié)構(gòu)變形期間，土顆粒需要移動比較大的距離并進入另外一些顆粒組成的孔隙中。土顆粒位移和克服阻力進入孔隙都需要時間。用風(fēng)干的土粉末和飽和土進行壓縮試驗，結(jié)果顯示，干粉末土的壓縮穩(wěn)定時間并不比飽和土快。(其壓縮速率比較相當(dāng)于排孔隙水與孔隙氣的速率比較，氣的壓縮性大，故速度快)6、對4的補充相同點：土體中水的流動都服

16、從達西定律。不同點：飽和土中只存在水這一相，而非飽和土中存在水和氣兩相，他們有各自的滲透流動規(guī)律，但氣的流動又影響到水的流動，尤其影響土的固結(jié)，也要討論氣的滲透規(guī)律。飽和土中水壓力是正值，非飽和土中水壓力是負值。飽和土的滲透系數(shù)是常數(shù)，非飽和土的滲透系數(shù)是變量；孔隙水率在飽和土中的移動速率快，滲透系數(shù)受飽和度的影響，飽和度低，孔隙水氣體占據(jù)一定的體積，阻礙了水的流動，過水?dāng)嗝婷娣e也縮小，滲透系數(shù)就小，孔隙水的移動速率慢。 土是怎么形成的？不同時期和沉淀環(huán)境形成土的性質(zhì)有何差別？ 土體中有機質(zhì)對土體有什么影響？p4 土中的水有哪些類型？不同類型的水對土的性質(zhì)有哪些影響？二、土的強度知識點：土的強

17、度是指土在一定條件下土體抵抗剪切變形或破壞的能力。莫爾庫倫理論認為土的破壞是剪切破壞，一旦土體內(nèi)任一平面上的剪應(yīng)力達到了土的抗剪強度，土就發(fā)生破壞?？辜魪姸仍囼炌恋目辜魪姸仍囼炇茄芯客恋膹姸忍卣骱痛_定土的抗剪強度參數(shù)的室內(nèi)試驗：1直接剪切試驗（直接剪切儀）試驗時將試樣裝在上下兩半可相對滑動的剪切盒中，并根據(jù)試驗條件，在試樣上下面各放一透水石（允許排水）或不透水板（不允許排水），再在透水石或不透水板頂部放一金屬的傳壓活塞，并根據(jù)試驗要求在其上施加豎向壓力，然后以規(guī)定的速率對下盒逐漸施加水平推力。隨著水平推力的施加，上下盒即沿水平接觸面發(fā)生相對位移而使試樣受剪并在剪切面上產(chǎn)生剪應(yīng)力。在施加水平推力

18、后，即測讀試樣的剪位移和計算相應(yīng)的剪應(yīng)力和剪應(yīng)變，并繪出剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的關(guān)系曲線，以曲線的剪應(yīng)力峰值作為某級法向壓力下土的抗剪強度，如果剪應(yīng)力不出現(xiàn)峰值，則取規(guī)定的剪位移相對的剪應(yīng)力作為它的抗剪強度。更換試樣，重復(fù)上訴步驟，依次完成第二級，第三極及第四級豎向壓力下的試樣，得到相應(yīng)的抗剪強度。然后以豎向壓力為橫坐標(biāo)，以抗剪強度為縱坐標(biāo)，點繪抗剪強度線。2單剪試驗單剪儀是直剪儀的改良型式，它是為了克服直剪儀試樣剪應(yīng)變不均勻、不能控制排水條件以及預(yù)先規(guī)定剪破面等缺點而在儀器構(gòu)造上作了改進。單剪儀可以測排水或不排水條件下的強度與剪切模量。用這種試驗?zāi)M水平的破壞面較好，主應(yīng)力的方向在剪切時發(fā)生變化接近

19、水平土層實際應(yīng)力情況。3三軸試驗三軸壓縮試驗直接量測的事試樣在不同恒定周圍壓力下的抗壓強度，然后利用莫爾庫倫破壞理論間接推求土的抗剪強度。三軸壓縮儀主要有壓力室、加壓系統(tǒng)和測量系統(tǒng)三大部分組成。P98三軸是指一個豎向和兩個側(cè)向而言，由于壓力室和試樣均為圓柱形，因此，兩個側(cè)向的應(yīng)力相等并為小主應(yīng)力3，而豎向的應(yīng)力為大主應(yīng)力1。在增加1時保持3不變，這樣條件下的試驗稱為常規(guī)三軸壓縮試驗?？傊?，三軸儀可以根據(jù)現(xiàn)場加荷的實際情況改變試驗的軸向壓力或側(cè)向壓力，模擬實際的應(yīng)力路徑?，F(xiàn)場試驗：原位十字板剪切試驗是一種利用十字板剪切儀在現(xiàn)場測定土的抗剪強度的方法。適合現(xiàn)場測定飽和粘性土的原位不排水強度，特別適

20、用于均勻的飽和軟粘土。P100十字板剪切試驗在現(xiàn)場鉆孔內(nèi)進行。試驗時，先將十字板插到要進行試驗的深度，再在十字板剪切儀上端的加力架上以一定的轉(zhuǎn)速對其施加扭力矩，使板頭內(nèi)的土體與其周圍土體產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)，直至剪破，測出其相應(yīng)的最大扭力矩。然后根據(jù)力矩的平衡條件，推算出圓柱形剪破面上土的抗剪強度。在推算強度時假定：1剪破面為一圓柱面，圓柱面的直徑與高度分別等于十字板板頭的寬度D和高度H；2圓柱面的側(cè)面和上下端面上的抗剪強度為均勻分布并相等且同時發(fā)揮。十字板插入土中時產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力將使剪前的有效固結(jié)壓力減少，引起強度降低。另一方面，在十字板試驗中，試樣都是在幾分鐘內(nèi)剪切破壞，比現(xiàn)場土體實際剪切破

21、壞得要快。較快的剪應(yīng)變速率，將產(chǎn)生較低的空隙水壓力；試驗時鉆桿插入不直將產(chǎn)生誤差，它將使剪破面大于計算中假定的圓柱面；而土層內(nèi)若存在薄透水夾層也可引起試樣排水固結(jié)。所以這些因素又將使十字板計算強度偏高。（三軸試驗）孔隙壓力系數(shù)A、B。假定土具有各向同性、彈性材料的性質(zhì)，同時孔隙流體的體積變化與應(yīng)力之間呈線性關(guān)系。A是在偏壓力1-3條件下的孔隙應(yīng)力系數(shù)。B是在各向施加相等壓力增量3條件下的孔隙應(yīng)力系數(shù)。粘性土的抗剪強度分為三個基本分量，即粘聚分量、剪脹分量和摩擦分量。剪脹和摩擦最重要的特征是它們所能提供的剪阻力是剪切面上法向應(yīng)力的正比函數(shù)，而粘聚分量是由粒間粘結(jié)或膠結(jié)引起的剪阻力，與外加法相應(yīng)力

22、無關(guān)。不排水剪強度：不排水剪是將試樣安裝在三軸儀中后，在壓力室圍壓下不發(fā)生固結(jié)，即改變壓力室壓力并不改變試樣的有效應(yīng)力，而只引起孔隙壓力變化；在施加軸向附加壓力過程中不允許排水。由于各個試樣在剪切前的有效應(yīng)力相等，在剪切時含水率保持不變，因此抗剪強度不變，破壞時的極限應(yīng)力圓直徑不變。對總應(yīng)力極限應(yīng)力圓作包線是一條水平線。固結(jié)不排水剪強度：土的不排水強度隨著剪切有效應(yīng)力的增大而增大，即確定于天然土層中的有效固結(jié)應(yīng)力。取幾個相同的試樣分別在三軸儀中以不同的圍壓固結(jié)，然后都在不排水條件下剪切，這些試樣的不排水強度隨著剪切前的固結(jié)壓力而改變，這種試驗稱為CU試驗。正常固結(jié)土從未經(jīng)受過剪切前的固結(jié)壓力，

23、如果剪切前的有效固結(jié)壓力為零，土的固結(jié)不排水強度也為零，所以強度包線是通過遠點的直線，但當(dāng)固結(jié)壓力增大時，固結(jié)不排水強度就隨著增大。排水剪強度：排水剪試驗（CD試驗）是在試驗過程中的任一階段試樣中都不發(fā)生孔隙水壓力，即總應(yīng)力等于有效應(yīng)力。排水剪試驗結(jié)果與固結(jié)不排水剪試驗結(jié)果類似。正常固結(jié)土排水剪的莫爾包線也是通過坐標(biāo)原點的直線；超固結(jié)土排水剪的莫爾包線略為彎曲，實際使用中近似取一條直線代替。伏斯列夫參數(shù)：表示在相同孔隙比條件下剪切破壞的抗剪強度參數(shù)，即真強度參數(shù)。不論正常固結(jié)土還是超固結(jié)土，在剪應(yīng)力達到峰值以后如果繼續(xù)增大位移或變形，強度將逐漸下降，最后達到某一不變值即殘余強度。殘余強度是在峰

24、值以后大致穩(wěn)定的強度。試驗表明，超固結(jié)土與正常固結(jié)土的殘余強度是相同的，即殘余強度與應(yīng)力歷史無關(guān)。由殘余強度可知，如果土坡中某一點的剪應(yīng)力達到峰值以后，該點的強度將降低，并引起周圍土體的應(yīng)力增大而逐漸達到峰值，于是破壞范圍逐漸向外擴展，最后沿整個滑動面上都降低到殘余強度，而不是剪切試驗的峰值強度。影響粘性土強度的因素：1各向異性：所謂各向異性是指材料在不同方向上的物理力學(xué)性質(zhì)不同。土的各向異性包括由微觀結(jié)構(gòu)變化引起的各向異性和由應(yīng)力體系引起的各向異性。土的結(jié)構(gòu)性造成土強度明顯的各向異性，即在不同主應(yīng)力方向下的剪切土的抗剪強度不同。2應(yīng)力歷史：飽和粘性土試樣的變形和強度除受固結(jié)程度和排水條件的影

25、響外，在一定程度上還受它的應(yīng)力歷史的影響。正常固結(jié)的是指土層從未經(jīng)受過大于現(xiàn)有的土重固結(jié)壓力；超固結(jié)的是指土層過去受過的固結(jié)壓力大于現(xiàn)有的土重壓力。3加荷速率：很快的加載速率或在極短時間內(nèi)加載，這只土的動力或瞬時強度問題；常規(guī)的加載速率，它主要涉及土的排水對強度的影響；很慢的加載速率或時間停頓，它涉及土的流變強度及土強度的實效性。瞬時加載下土的動強度，在沖擊荷載下，土的強度一般有所提高。土的蠕變強度，土的蠕變是指在常剪應(yīng)力作用下與時間有關(guān)的剪應(yīng)變和體積應(yīng)變，其速率受土結(jié)構(gòu)的粘滯力所控制。它既可以在排水條件下發(fā)生，也可以在不排水條件下發(fā)生。排水蠕變包括剪應(yīng)變和體積應(yīng)變兩部分，并定義在常有效應(yīng)力條

26、件下發(fā)生，不排水蠕變定義在常體積和總應(yīng)力條件下發(fā)生，它引起剪應(yīng)變和有效應(yīng)力的改變。土經(jīng)歷蠕變后既可以獲得強度也可能損失強度，這取決于土類和蠕變應(yīng)力大小，但并不改變有效強度線。這表明蠕變引起的不排水強度的改變與蠕變誘發(fā)的孔隙水壓力有關(guān)。然而，對于超固結(jié)土，在不排水蠕變中誘發(fā)負孔隙水壓力，強度隨時間增長；在排水蠕變中體積增加，強度隨時間減小。因此，蠕變對強度的影響在軟粘土的不排水蠕變中和超固結(jié)土的排水蠕變中才是重要的。前者與土施工期的穩(wěn)定性有關(guān)，而后者與土的長期穩(wěn)定性有關(guān)。土的實效性似超固結(jié)土：正常固結(jié)土在一定壓力下固結(jié)，當(dāng)超靜孔隙水壓力完全消散時，主固結(jié)已經(jīng)完成。但如果此壓力長時間繼續(xù)施加，由于

27、土的流變性而發(fā)生次固結(jié)會使它繼續(xù)壓縮變密，從而使粘土顆粒間進一步接近，使粒間力加強，材料膠結(jié)凝固。在上萬年的有效應(yīng)力作用下，次固結(jié)使這種正常固結(jié)的老粘土表示為類似超固結(jié)土的特性。由于似超固結(jié)土具有超固結(jié)的特性，所以其抗剪強度也明顯高于正常固結(jié)土。4重塑和擾動：粘土原狀樣的峰值不排水強度和重塑樣的不排水強度相差很大。取樣過程肯定要擾動土的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)上的變化叫做取樣擾動，它能使不排水強度削弱到原位強度的40%。5三軸試驗破壞取值標(biāo)準(zhǔn)：常用的兩種取值標(biāo)準(zhǔn)，最大主應(yīng)力差（1-3）max標(biāo)準(zhǔn)和最大有效主應(yīng)力比（1/3）max標(biāo)準(zhǔn)。兩種取值標(biāo)準(zhǔn)求得的強度差異將取決于試驗中孔隙水壓力的發(fā)展過程，因而也就

28、取決于試驗類型和試樣的剪切特性。三軸排水試驗，兩種取值標(biāo)準(zhǔn)一樣；三軸固結(jié)不排水剪和三軸不排水剪試驗，由于孔隙水壓力的變化，標(biāo)準(zhǔn)值不一定一致。 無粘性土的抗剪強度是由三種作用組成的，即剪切時土粒接觸面上的滑動摩擦、體積膨脹所產(chǎn)生的阻力以及土粒重新排列收到的阻力。剪脹性對強度的影響：在有剪脹情況下的內(nèi)摩擦角比無剪脹時的內(nèi)摩擦角高，這是由于外力克服3對體脹的阻力，要額外做功。常體積下的剪切強度：如果試樣在臨界孔隙比條件下剪切，則剪破時的體積與剪切體積相同，即體積不產(chǎn)生膨脹或壓縮，測得的強度就是常體積下的強度。臨界孔隙比不是常數(shù)，它隨著圍壓的增大而減小。常體積三軸排水剪試驗表明：一定的圍壓有相應(yīng)的臨界

29、孔隙比，一定的孔隙比也有相應(yīng)的臨界圍壓，二者是一致的。無粘性土強度的影響因素：沉積條件（包括各向異性）無粘性土常常是近于水平層沉積，由于長期的自重作用，促成土顆粒排列有一定的方向性，這就形成了土層的各向異性結(jié)構(gòu)，通常表現(xiàn)為，豎向抗剪強度高于水平向抗剪強度，豎向壓縮模量大于水平向壓縮模量。顆粒級配組成，一般而言，在相同的擊實功能下級配良好的土要比級配均勻的土有較小的初始孔隙比和較好的咬合作用，因此，也就有較大的內(nèi)摩擦角。土樣的密度，砂土松緊程度不同在受剪過程中將顯示不同的強度特性。周圍壓力，砂土在高圍壓下進行排水剪試驗時的應(yīng)力應(yīng)變體變曲線的特征可歸納為，1）緊砂在高壓下受剪像延性材料那樣破壞，應(yīng)

30、力應(yīng)變體變曲線具有松砂在低壓下類似的形狀，脆性削弱，剪脹消失；2）不論砂土松緊程度如何，破壞時的軸向應(yīng)變和破壞時的體積應(yīng)變隨圍壓的增加而增加，但在極高的圍壓下破壞時的軸向應(yīng)變和破壞時的體積應(yīng)變反隨著圍壓的增加而減小。根據(jù)砂土在高壓下的強度特性，有幾個問題值得注意：1）當(dāng)緊砂在高壓下進行不排水剪試驗時，也有可能誘發(fā)正孔隙水壓力，但不會有松砂那么大；2）在高壓下緊砂的摩擦角較松砂改變得相對要小一些；3）在高壓下砂土的滲透性將減小。加荷條件1）中主應(yīng)力，在常規(guī)三軸試驗中試樣的應(yīng)力和應(yīng)變條件是軸對稱的，在三軸壓縮試驗中試樣的徑向應(yīng)力為2=3，而在三軸伸長試驗中徑向應(yīng)力為1=2。2）加荷速率，根據(jù)加荷速

31、率的大小可分為很快的加載速率或在極短時間內(nèi)加載及土的動力或瞬時強度、常規(guī)的加載速率即涉及土的排水對強度的影響及很慢的加載速率。 題目：無粘性土的抗剪強度由哪幾部分組成？松砂和密砂有什么不同？答：無粘性土的抗剪強度是由三種作用組成的，即剪切時土粒接觸面上的滑動摩擦、體積膨脹所產(chǎn)生的阻力及土粒重新排列受到的阻力。密實砂土在達到峰值強度時土粒之間不發(fā)生很大移動，土粒重新排列所做的功很小，但是土體積的膨脹很大。較松的砂土在剪切破壞前土粒要重新排列，體積膨脹則較小。十字板剪切試驗中，豎向剪切強度與兩端水平剪切強度哪個大？為什么？由試驗公式算出的十字板強度主要反映豎直面上的強度。由于不排水強度取決于該面上

32、的剪前法向有效應(yīng)力。豎直面上的剪前有效固結(jié)壓力為小主應(yīng)力，該面上的不排水強度為強度中的小值。同時，十字板扭轉(zhuǎn)時，上、下端面上的剪切應(yīng)變是不均勻的，從軸心處為零，到周界處最大。三軸試驗中的破壞標(biāo)準(zhǔn)主應(yīng)力之差和主應(yīng)力之比，有什么不同？有什么區(qū)別？答：P124:2兩種取值標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系分析。真強度參數(shù)的確定方法？在三軸試驗中如何確定參數(shù)的？答：在相同孔隙比條件下剪切破壞的抗剪強度參數(shù)。（）P114 土體在沉淀以后，抗剪強度有什么變化趨勢？為什么？（8分） p128三、本構(gòu)理論知識點：通過假定、推理、驗證，建立某種符合實際變形規(guī)律的數(shù)學(xué)計算方法數(shù)學(xué)模型，將少量的特定條件下試驗得出的結(jié)果推廣到一般，運用于工

33、程。這種數(shù)學(xué)模型就是本構(gòu)模型。按照變形彈性或塑性的假定，本構(gòu)模型分：線彈性模型（最簡單）非線性彈性模型和彈塑性模型；1 在土的本構(gòu)模型中，常用球應(yīng)力和偏應(yīng)力作為應(yīng)力分量。球應(yīng)力（平均正應(yīng)力）以P表示，等于八面體正應(yīng)力；偏應(yīng)力（廣義剪應(yīng)力）以q表示，反映了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下受剪的程度；還有應(yīng)力羅德參數(shù)，反映了中主應(yīng)力接近大主應(yīng)力的程度。為了表示應(yīng)力狀態(tài)，表示各應(yīng)力分量的數(shù)值，常常以應(yīng)力分量為坐標(biāo)軸形成一個空間，稱為應(yīng)力空間。在主應(yīng)力空間內(nèi)，法線與空間主對角線重合的等傾面，稱為面。在應(yīng)力空間內(nèi)，代表應(yīng)力狀態(tài)的點移動的軌跡，稱為應(yīng)力路徑，它表示應(yīng)力變化的過程，或者加荷的方式。2 土的三維變形試驗與優(yōu)缺陷

34、：三軸儀應(yīng)力變形試驗、三軸儀試樣的應(yīng)力變形狀態(tài)是軸對稱的，而實際工程中土體應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)是非軸對稱的平面應(yīng)變試驗、不做立方體試樣，只能研究變形，不能研究破壞真三軸試驗、加三個主應(yīng)力的同時測三個方向的主應(yīng)變，任意組合三個主應(yīng)力，就能得到任意狀態(tài)下的三向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系空心扭剪儀增加扭矩可以改變主應(yīng)力的方向，但實驗設(shè)備復(fù)雜操作麻煩。3 土體三向變形主要規(guī)律（9個方面）：非線性、非彈性、回滯環(huán)。塑性體積應(yīng)變（不可恢復(fù)）、剪脹性（軟土和松砂、剪切引起的體積收縮、剪縮；緊密砂土和超固結(jié)粘土、剪切引起的體積膨脹、剪脹）塑性剪應(yīng)變（剪應(yīng)力、體積應(yīng)力都會引起）、剪應(yīng)變隨球應(yīng)力p減小而增加交叉影響（剪應(yīng)力引起體積應(yīng)變

35、、體積應(yīng)力引起剪應(yīng)變），對土的剛度矩陣D影響硬化：應(yīng)力應(yīng)變曲線一直上升的趨勢直至破壞（軟土和松砂）。軟化：應(yīng)力應(yīng)變曲線先上升、應(yīng)力達到某一峰值后轉(zhuǎn)為下降曲線，即應(yīng)力在降低而應(yīng)變卻在增加（緊密砂土和超固結(jié)粘土）盡管初始和終了的應(yīng)力狀態(tài)相同，加荷的應(yīng)力路徑不同，結(jié)果變形是不同的。P215圖應(yīng)力歷史（即歷史上的應(yīng)力路徑，由于塑性變形不可恢復(fù)，歷史上發(fā)生的變形將保存和積累起來，無疑會影響今后的變形。）對變形的影響、各向異性，土的剛度矩陣柔度矩陣為非對稱矩陣固結(jié)應(yīng)力（圍壓）對變形的影響、，高壓三軸試驗：1）強度包線不呈直線，而是呈向下微彎的曲線。2）低壓下，緊密砂剪脹松砂剪縮；高壓下所有土都表現(xiàn)為剪縮性

36、。3）軟化現(xiàn)象一般也是在低壓下表現(xiàn)出來的。高壓下，通常(1-3)a曲線是硬化型的。中主應(yīng)力對變形的影響，影響土的抗剪強度、改變軟化硬化曲線形態(tài)4 非線性彈性模型，假定彈性參數(shù)隨應(yīng)力狀態(tài)而變化，通過試驗得出彈性參數(shù)隨應(yīng)力而變化的規(guī)律，從而建立相應(yīng)公式。常規(guī)三軸試驗，在圍壓3條件不變下施加偏應(yīng)力1-3)，并測出軸向應(yīng)變a和體積應(yīng)變v，點繪成曲線，可確定彈性模量E泊松比和體積模量BK，n，Rf的確定：在雙對數(shù)紙上點繪和的關(guān)系近似為一條直線。引入Pa(大氣壓力)是為了使縱橫坐標(biāo)化為無因次量。直線的截距為，斜率為破壞偏應(yīng)力1-3)f與固結(jié)應(yīng)力3有關(guān)（c、是強度指標(biāo)可由C-D試驗確定）對于卸荷的情況，卸荷

37、曲線的斜率稱為回彈模量（具有卸荷再加荷情況下彈性模量的物理意義），即Eur；回彈標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)(1-3)<(1-3)0歷史最大偏應(yīng)力，且s<s0（歷史上最大應(yīng)力水平）時用Eur。參數(shù)的確定（點繪軸向應(yīng)變a和體積應(yīng)變v）E-模型需確定8個參數(shù)（,c,K,n,Rf,G,F,D）E-B模型共7個（,c,K,n,Rf,Kb,m）。兩模型的差異僅在于泊松比和體積模量B，E-模型假定側(cè)向應(yīng)變r與軸向應(yīng)變a之間成雙曲線關(guān)系，推得, E-B模型假定體積應(yīng)變v與軸向應(yīng)變a之間成雙曲線關(guān)系，推得B。當(dāng)應(yīng)力水平不大時，E-B模型無論是加荷還是卸荷，泊松比都小于E-模型，尤其是在卸荷時，為0.5 彈塑性模型（破

38、環(huán)準(zhǔn)則和屈服準(zhǔn)則、硬化規(guī)律、流動法則）是否存在塑性變形的準(zhǔn)則，即屈服準(zhǔn)則；fij=k 函數(shù)fij在主應(yīng)力空間內(nèi)代表一曲面，即屈服面。假定f(p,q)，在p-q平面坐標(biāo)系屈服面就成了屈服曲線，即屈服軌跡。開口型（塑性剪切變形）與帽子型（塑性體積變形）判斷破壞與否的標(biāo)準(zhǔn)，即破壞準(zhǔn)則；土體的破壞決定于應(yīng)力狀態(tài)，故破壞準(zhǔn)則可寫成 f*ij=kf 函數(shù)f*ij在主應(yīng)力空間內(nèi)代表一曲面，即破壞面。由于土的抗拉強度小一般假定為0，不考慮拉裂破壞，只考慮剪切破壞。硬化規(guī)律：當(dāng)材料達到屈服后，屈服的標(biāo)準(zhǔn)要改變，即k的變化規(guī)律 1）屈服后k增加，材料變硬了，叫硬化；2）k減小，叫軟化；3）k不變，叫理想塑性變形。

39、硬化與應(yīng)力歷史有關(guān)，用塑性變形或塑性功作為衡量硬化發(fā)展的程度，即硬化參數(shù)。H兩種假定：1等向硬化（屈服面的中心和形狀不變，大小隨硬化參數(shù)而變化）2運動硬化（屈服面的大小和形狀不變，硬化只是改變位置）H的假定：塑性功Wp，塑性體積應(yīng)變vp，塑性偏應(yīng)變sp，塑性全應(yīng)變p, vp和sp的組合流動規(guī)則是用于確定塑性應(yīng)變增量方向的假定。塑性變形，或者說塑性流動，與其他性質(zhì)的流動一樣，可以看成是由于某種勢的不平衡所引起的，即塑性勢。塑性勢面。兩種假定：相關(guān)聯(lián)的流動規(guī)則：gij=f(ij)，屈服面即塑性勢面結(jié)論1）代表初始應(yīng)力ij*的所有點都必須落在與塑性應(yīng)變增量ijp垂直的平面的另一側(cè)，屈服面必須是凸的。

40、2）ijp必須與屈服面垂直。ijp與塑性勢面正交和屈服面正交不相關(guān)聯(lián)的流動規(guī)則：gijf(ij)，屈服面與塑性勢面不一致。ijp的方向完全取決于應(yīng)力全量，與應(yīng)力增量無關(guān)，彈性模型的應(yīng)變增量方向取決于應(yīng)力增量，彈性非線性模型，與應(yīng)力增量和全量都有關(guān)。題目：1 Duncan-Chang雙曲線模型是依據(jù)常規(guī)三軸試驗結(jié)果來確定增量胡克定律中的彈性常數(shù)的。假定(1-3)a和a(-r)曲線均為雙曲線關(guān)系，且(1-3)a曲線的斜率具有增量彈性模量的物理意義，a(-r)曲線的斜率具有增量泊松比的物理意義。切線彈性模量Et隨固結(jié)壓力（圍壓）3的增大而增大，隨應(yīng)力水平(1-3)的增大而減?。磺芯€泊松比t隨固結(jié)壓力

41、（圍壓）3的增大而減小，隨應(yīng)力水平(1-3)的增大而增大；切線體積模量Bt隨固結(jié)壓力（圍壓）3的增大而增大，與應(yīng)力水平(1-3)無關(guān)。優(yōu)點：1）E、v或B隨應(yīng)力的變化反映了非線性變形特性；非線性2）模型恰當(dāng)?shù)姆从沉思羟凶冃坞S應(yīng)力水平的增加而增加，隨圍壓的增加而減?。惑w積變形隨圍壓的增加而減??；應(yīng)力特性3）區(qū)別了回彈模量與加荷模量；應(yīng)力歷史4）增量法有限元計算，能反映應(yīng)力路徑對變形的影響；5）參數(shù)由常規(guī)三軸試驗獲得，簡單易得。問題：不能反映剪脹剪縮性、不能反映軟化特性、不能反映各向異性、不能全面說明加荷和卸荷狀態(tài)的變形差異。2 剪切引起了顆粒的錯動，當(dāng)荷載卸去后體積應(yīng)變不能恢復(fù)。對于松砂，受剪后

42、某些顆粒填入原來的空隙，體積變??；對于密砂，原來的空隙體積很小，受剪時一些顆粒必須上抬才能繞過前面的顆粒產(chǎn)生錯動滑移，于是體積膨脹。3 球應(yīng)力影響塑性剪應(yīng)變？三軸儀中的土樣，在應(yīng)力(1-3)和3下變形穩(wěn)定后，保持1-3不變而降低3，則會發(fā)現(xiàn)，隨著3的減小，軸向應(yīng)變不斷增大，直至最后達到破環(huán)。在這一應(yīng)力變化過程中，應(yīng)力莫爾圓直徑不變，位置不斷向左移動，當(dāng)圍壓3降到一定值時，莫爾圓與庫倫破裂線相切，土樣剪壞，這是剪應(yīng)變已發(fā)展到很大數(shù)值。由此可見，球應(yīng)力的變化確實引起了不可恢復(fù)的剪應(yīng)變。即作用各向相等的球應(yīng)力，也會引起顆粒間的相對錯動滑移。如果初始應(yīng)力是各向相等的，即不存在初始剪應(yīng)力，這種微觀的錯動

43、滑移在各方向上都是均勻的，宏觀上便沒有剪應(yīng)變；如果土樣存在初始剪應(yīng)力，當(dāng)施加各向相等的正應(yīng)力增量時，微觀錯動在各方向上是不均勻的，宏觀上就表現(xiàn)為剪應(yīng)變，且顯然是一種不可恢復(fù)的塑性變形。4 屈服面理論說明加荷、卸荷和中性變荷情況。P2425 彈塑性柔度矩陣C中元素的特征：1） 主對角線元素為正；2）主對角線元素占優(yōu)勢，即矩陣的同一行（列）中絕對值最大；3） 代表側(cè)向變形的那些元素一般為負。6 劍橋彈塑性模型假定：1）屈服面只與p、q兩個應(yīng)力分量有關(guān)，與第三個不變量無關(guān)；2）塑性變形符合相關(guān)聯(lián)的流動法則gij=f(ij)；3）塑性功dWp=Mpdsp欲得到模型參數(shù)應(yīng)該做常規(guī)三軸試驗（CD、CU）、

44、固結(jié)壓縮試驗修正劍橋模型是一種帽子型模型，采用了相關(guān)聯(lián)的流動法則，其屈服軌跡是橢圓曲線，較好反映土的變形特性，能反映剪縮，但不能反映剪脹。 什么是硬化？什么是軟化？繪出典型的硬化和軟化應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。P212 PPT147 土與金屬材料應(yīng)力應(yīng)變變化有什么主要區(qū)別？說明其原因或用圖例去解釋土體的硬化與軟化？（7分）p213 砂土與正常固結(jié)粘性土主要變形區(qū)別（體積應(yīng)變）？劍橋模型如何體現(xiàn)的？三軸試驗與平面應(yīng)變試驗中強度哪個大？為什么？（8分）p218、p130 彈塑性模型中3個基本假設(shè)（條件前提）是什么？舉例一個模型，畫出其屈服面或屈服軌跡？（8分）p231p246 雙曲線模型中，E-V模型參數(shù)

45、有幾個，分別說出各個參數(shù)？E-V模型是屬于彈性的、彈塑性、塑性的？什么試驗可以確定如何確定這些參數(shù)？（8分）p228 破壞準(zhǔn)則和屈服準(zhǔn)則一樣嗎？為什么？列舉三個破壞準(zhǔn)則？哪個中主應(yīng)力對其沒有影響？用圖說明其中一個破壞準(zhǔn)則？說明中主應(yīng)力對破壞準(zhǔn)則如何影響？（8分）P231-P237四、固結(jié)與流變知識點：引起土體變形的主要原因：荷載、地下水位變化、滲流、含水量變化、溫度、側(cè)向支撐喪失、人為地下活動、降解。固結(jié)：土體在荷載作用下，孔隙壓力降低，有效應(yīng)力增加，土體壓縮的過程。（固結(jié)是超靜孔隙壓力逐步消散，轉(zhuǎn)為有效應(yīng)力的過程。即“主固結(jié)過程”。而土的抗剪強度是由有效應(yīng)力決定的，因此固結(jié)使土抗剪強度增加）

46、固結(jié)理論：描述固結(jié)過程的學(xué)說或數(shù)學(xué)表達。代表：太沙基Terzaghi、比奧Biot。有效應(yīng)力原理：總應(yīng)力等于有效應(yīng)力與孔隙壓力之和。（作用在飽和土體上的總應(yīng)力由土中的兩種介質(zhì)承擔(dān)，一是孔隙水中的孔隙水壓力，另一種是土顆粒形成的骨架上的有效應(yīng)力。）流變：土骨架應(yīng)力不變情況下土體所發(fā)生的隨時間而增長的變形，即“次固結(jié)過程”。流變的例子：蠕變（恒定應(yīng)力作用下，變形隨時間而增長的現(xiàn)象）；應(yīng)力松弛（變形恒定情況下，應(yīng)力隨時間衰弱的現(xiàn)象）；流動（給定時間的變形速率隨應(yīng)力變化的現(xiàn)象）；長期強度（土體抗剪強度隨時間而變化，長期強度不等于瞬時強度）。大變形固結(jié)理論應(yīng)用領(lǐng)域：用于吹填土等的固結(jié)問題研究。太沙基固結(jié)

47、理論：基本假設(shè)：土是是均質(zhì)的，飽和的和線彈性的材料；土體變形是微小的；土顆粒和孔隙水均是不可壓縮的；孔隙水滲流滿足達西定律，且滲透系數(shù)為常數(shù)；土體變形方向和其中的滲流方向均是豎向的；荷載一次施加且保持不變。（一維和三維的基本假定一致）固結(jié)方程的建立：土骨架的體積變化=孔隙體積的變化=流入流出水量差。固結(jié)方程的解：對于一維方程，通解可由分離變量法求得，特解可由初始條件和邊界條件確定相關(guān)參數(shù)得到。對于三維方程，假設(shè)總應(yīng)力不變，變形為三方向，將一維方程推廣而得。軸對稱固結(jié)方程數(shù)值解。比奧固結(jié)理論（真三維固結(jié)理論）：基本假設(shè)：整體與太沙基理論基本一致，但有一個原則區(qū)別，即比奧固結(jié)理論比太沙基理論減少了

48、“總應(yīng)力和不變”假定。固結(jié)方程推導(dǎo)過程：有效應(yīng)力表示的彈性力學(xué)平衡方程物理方程幾何方程位移表示的平衡方程。固結(jié)方程的解：4個未知數(shù)（三向位移+孔壓）；4個偏微分方程（平衡+連續(xù)性方程 聯(lián)立）補充邊界條件和初始條件，計算數(shù)值解。方程的應(yīng)用： · 初始條件：對孔壓初始條件無要求。位移初始條件一般取0=0，僅考慮加荷以后的位移。· 邊界條件：邊界條件包括位移和孔隙壓力兩種。 透水邊界：孔壓已知，不用建立連續(xù)性方程；且在建立平衡方程時需包含這些孔壓值。約束孔壓自由度。 不透水邊界：需要建立連續(xù)性方程，連續(xù)性條件為eV1i=0（通過邊界的流量為0）。換句話說，在建立方程時與內(nèi)部結(jié)點無

49、異。 被截取的邊界：位移約束，孔壓約束。太沙基與比奧的比較（建立假設(shè)，求解方法，適用條件&適用條件舉例）建立假設(shè)：兩者假定基本一致，但太沙基比比奧多一個假定固結(jié)過程中的總應(yīng)力和不隨時間改變。太沙基在此假定下：靜止側(cè)壓力系數(shù)需為1；土體將出現(xiàn)不可能的變形但在實際中，上述假設(shè)無法保證。求解方法：太沙基方程只有空隙壓力一個未知量，而與位移無關(guān)，位移和孔壓分別解求，可以解出解析解；而比奧是將各方程聯(lián)立，位移和孔壓同時解求，一般解不出解析解，只有數(shù)值解。適用條件：太沙基只在一維問題中嚴(yán)格，而在二、三維問題中不嚴(yán)格。在一些要求對位移和孔壓結(jié)合分析的固結(jié)問題中，太沙基會出現(xiàn)大誤差。原因：假定總應(yīng)力是

50、否隨時間變化，對孔隙壓力消散的影響是明顯的，無疑也會影響到有效應(yīng)力的增長，影響到固結(jié)度。因此比奧適用條件更廣。適用條件舉例：加筋土堤地基的固結(jié)問題&粘土心墻壩的固結(jié)。這兩種情況下，比奧更適用。曼德爾效應(yīng)：用比奧分析飽和土固結(jié)時，可能出現(xiàn)一種奇怪現(xiàn)象：在不變的荷重施加于土體上后，初期孔隙壓力不是消散而是上升，并超過初始孔隙壓力。但此效應(yīng)不會出現(xiàn)在太沙基分析中。影響流變特性的因素：土的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力大小，溫度等?；玖髯冊汉藦椈桑ǚ从巢牧系膹椥孕再|(zhì)，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系即胡克定律，與時間無關(guān)），牛頓粘壺（一種緩沖器，反映理想牛頓液體材料的粘性，應(yīng)力-應(yīng)變速率呈線性關(guān)系），圣維南剛塑體（反映材

51、料的鋼塑性，應(yīng)力小于流動極限時無變形；大于等于時達到屈服狀態(tài)，無限變形）。常用的流變模型：（不同的元件串聯(lián)+、并聯(lián)×，構(gòu)成不同性能的模型） 馬克斯韋爾（松弛模型）：胡+牛。總應(yīng)變速率=胡應(yīng)變速率+牛應(yīng)變速率?？倯?yīng)變恒定的情況下，應(yīng)力隨時間衰減，直至趨于0。 開爾文（非松弛模型）：胡×牛。應(yīng)力恒定時，應(yīng)變逐漸增加；應(yīng)力卸除后，應(yīng)變逐漸趨于0。 賓漢（粘塑性模型）：圣×牛?？倯?yīng)力=各元件應(yīng)力之和；各元件應(yīng)變相等=總應(yīng)變。應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時，應(yīng)變?yōu)?；大于時，應(yīng)變無限增大。 彈塑性：胡+圣。應(yīng)力小于彈性極限時為彈性應(yīng)變，超出時為塑性應(yīng)變（無限增長）。 修正考馬拉-黃：胡

52、+開爾文+賓漢。題目：l （固結(jié)理論）10米厚的均勻彈性的土層，有100kpa的堆載荷：寫出固結(jié)方程和邊界條件？假設(shè)下層不透水和透水層，畫圖說明孔隙水應(yīng)力變化？假設(shè)有蠕變和沒有蠕變情況下，沉降變化曲線（有圖說明），蠕變對沉降有什么影響（12分）p314、339、322、375、366l 不同固結(jié)狀態(tài)的粘性土在什么條件下剪切可能發(fā)生蠕變破壞？為什么？五、邊坡穩(wěn)定知識點：條分法：為了便于計算引起滑動的力，更為了計算滑動面上的抵抗滑動的力，將滑動體劃分為若干豎向的土條，分析土條上作用的力，進而求得總體的滑動力和抗滑力，來評價土坡的穩(wěn)定性，即條分法。楊布普遍條分法的假定：（1）整個滑裂面上的穩(wěn)定安全系

53、數(shù)是一樣的；（2）土條上所有垂直荷載的合力，其作用線和滑裂面的交點與N的作用點為同一點；（3）推力線的位置假定已知（一般在側(cè)向推力分布線的形心位置）畢肖普法的假定：（1）滑動面是圓柱面；（2）土條兩側(cè)作用力的合力方向水平（假設(shè)土條之間的切向條間力均略去不計）各條分法的的比較：基本出發(fā)點都是一樣的，就是假定土體是理想塑性材料，把土條作為一個剛體，按極限平衡的原則進行力的分析，完全不考慮土體本身的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。各個方法最大的不同之處僅僅在于對相鄰?fù)翖l之間的內(nèi)力作何種假定，也就是如何增加已知條件使超靜定問題變成靜定問題。條分法的優(yōu)缺點：（1）條分法假定土里為剛體，沒有考慮土體的彈塑性及土體的非線性（2）條分法對于動力問題采用擬靜力法，這樣的方法在實際工程中存在不少問題，尤其是水平地震力對抗滑力矩的影響沒有解決好（3）條分法只能考慮已知力對穩(wěn)定性的影響，無法考慮變形引起的應(yīng)力或力（4）條分法廣泛的應(yīng)用于實際工程中，已經(jīng)是一門比較成熟、簡單的分析土坡穩(wěn)定的方法瑞典圓弧