2017高等土力學(xué)試題-

1、2017 高等土力學(xué)1. 在土的彈塑性模型中 , 屈服面和破壞面有何不同和有何聯(lián)系？ 答：屈服面是土體的應(yīng)力在應(yīng)力空間上的表現(xiàn)形式， 可以看成是三維應(yīng)力空 間里應(yīng)力的一個(gè)坐標(biāo)函數(shù)， 因此對土體來說， 不同的應(yīng)力在應(yīng)力空間上有不同的 屈服面，但是破壞面是屈服面的外限， 破壞面的應(yīng)力在屈服面上的最大值即為破 壞面，超過此限值土體即破壞。2. 何謂曼代爾克雷爾效應(yīng)？答：土體在固結(jié)的初期， 內(nèi)部會出現(xiàn)孔隙水壓力不消散而是上升， 布局地區(qū) 孔隙水壓力超過初始值的現(xiàn)象。 此效應(yīng)僅在三維固結(jié)中出現(xiàn)， 而在一維固結(jié)試驗(yàn) 中并沒有出現(xiàn)，在 Biot 的“真三維固結(jié)”理論可以解釋磁現(xiàn)象。3. 與劍橋模型相比，清華

2、彈塑性模型可以反映土的由剪應(yīng)力引起的體積膨 脹（剪脹）。說明它是如何做到這一點(diǎn)的。答：清華模型的硬化參數(shù)是關(guān)于塑形體應(yīng)變和塑形剪應(yīng)變的函數(shù)， 而劍橋模 型不是；此外， 清華模型的屈服面橢圓與強(qiáng)度包線的交點(diǎn)不是橢圓頂點(diǎn)， 因此會 有剪脹。4. 天然巖土邊坡的滑坡大多在雨季發(fā)生，解釋這是為什么。答：天然巖土邊坡的滑坡發(fā)生總結(jié)起來兩個(gè)原因， 其一抗滑力減小， 其二下 滑力增大。 在暴雨的天氣中， 因?yàn)榈乇碛晁南聺B導(dǎo)致巖土體的含水率增加， 從 而提高了巖土體的重量， 增大了下滑力； 下雨天氣因?yàn)橛晁南聺B， 巖土體遇水 軟化的特性導(dǎo)致抗滑力減小； 另外在滲透性好的巖土體中， 巖土體內(nèi)部雨水沿坡 面下

3、滲，滲透力會降低巖土坡體的安全系數(shù)， 因此一上幾方面的原因?qū)е铝嘶?大部分發(fā)生在雨季。5. 比奧（ Biot ）固結(jié)理論與太沙基倫杜立克（ Terzaghi -Randulic ）擴(kuò)散 方程之間主要區(qū)別是什么？后者不滿足什么條件？二者在固結(jié)計(jì)算結(jié) 果有什么主要不同？答：區(qū)別： 擴(kuò)散方程假設(shè)應(yīng)力之和在固結(jié)和變形過程中保持常數(shù)， 不滿足變 形協(xié)調(diào)條件。結(jié)果：比奧固結(jié)理論可以解釋土體受力之后的應(yīng)力、 應(yīng)變和孔壓的生成和消 散過程，理論上是嚴(yán)密計(jì)算結(jié)果也精確。比奧固結(jié)理論可以解釋曼代爾-克雷效應(yīng)，而擴(kuò)散理論不能6.在一種松砂的常規(guī)三軸排水壓縮試驗(yàn)中，試樣破壞時(shí)應(yīng)力為：3 =100kPa，1- 3 =

4、 235kPa。計(jì)算下面幾個(gè)強(qiáng)度準(zhǔn)則的強(qiáng)度參數(shù)：莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則：(1- 3) / ( 1+ 3)= sin ;廣義屈雷斯卡(Tresca)準(zhǔn)則：1- 3=汕松岡元一中井照夫強(qiáng)度準(zhǔn)測：I1l2/l3= kf.答：(1)參數(shù)計(jì)算：3= 100kPa, 1- 3= 235kPa， 3= 2= 100kPa, 1= 335kPa莫爾-庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則2350.54,32.7435 TrescaI1335100535kPa2355350.44松岡元11121353523352 32 100 335 100 100 77000100 100 3350000Kf=535X 7700/3350000=12.37

5、.對于一粘性土的土坡，試用圓弧滑裂面分析判斷下面哪幾些情況會減少 其穩(wěn)定安全系數(shù)？并簡要解釋為什么。(1) 在坡的上部堆載；坡體的上部堆載，增加滑動力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(2) 由于降雨使土坡的上部含水量增加(未達(dá)到飽和及滲流)，下部含水 量基本未變；上部土體增重，導(dǎo)致下滑力增加，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(3) 坡腳施加反壓；坡體的上部堆載，增加滑動力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(4) 在坡腳處挖土；在坡腳處挖土，減小抗滑力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(5) 由于積水，坡下部被靜水所浸泡；由于積水，下部坡體自重變?yōu)楦∪?重，而且水導(dǎo)致巖土體強(qiáng)度減弱，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(6) 產(chǎn)生了與土坡方向一致的滲流； 產(chǎn)生了與土坡方向一致

6、的滲流會對于 土骨架增加一個(gè)滑動的滲透力；(7) 附近爆破引起震動；由于降雨而使土坡整體的含水量接近于飽和，土 體強(qiáng)度降低，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(8) 由于降雨而使土坡整體的含水量接近于飽和；(9) 坡腳被流水沖刷；坡腳被流水沖刷減少抗滑力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。(10) 坡上有車輛通過。坡上有車輛通過，在坡體加載導(dǎo)致坡體下滑力增加, 減小穩(wěn)定性系數(shù)。8.有一正常固結(jié)粘土的土單元，長、寬、高均為1.0m,處于平面應(yīng)變狀態(tài)。 y方向?yàn)榱銘?yīng)變方向，已知其開始時(shí)應(yīng)力狀態(tài)是兩個(gè)應(yīng)力一直相等施加 至U x= z=100kPa。砂土的 Du ncan- Cha ng模型的參數(shù)見下表。計(jì)算如 果x不變，z=增加到15

7、0kPa時(shí)，在z方向的沉降為多少？砂土 Duncan-Chang E模型的模型常數(shù)KRfncGFD410.810.882600.380.050如果其中的其他常數(shù)不變，只是 G變成0.30,沉降變化多少？注：(不計(jì)自重影響，pa= 100kPa,計(jì)算中可以全部使用 x= z=100kPa 時(shí)計(jì)算得到的彈性參數(shù)Et與t)答：( -2c cos 2 3 sin 1 Et =吩"12Rf( 13)(1 sin )2c cos 2 3 sinG Flg( 3/ Pa)D( 13)KPaRf( 1Rf( 13)(1 sin )由于D= 0，所以:t =GF lg( 3/ Pa)計(jì)算y方向主應(yīng)力

8、y，它應(yīng)當(dāng)是小主應(yīng)力。y= 3 = t( x+ )z =200 tt =G-F lg( 3/ Pa) = 0.38-0.05lg(2 t)，可以試算得到：t =0.385, y= 3=77kPa(2)計(jì)算變形模量:E = Kpa()n = 41 X 100 (77/100 ) °.88 = 3258kPa PaEt = Et 12Rf( 13)(1 sin )0.81 23 0.562、2=3258(1-) =2326kPa2ccos2 3sin2 77 0.4381=50kPa,2=0,3=0.385 X 50kPa= 19.3kPa丄(50 0.385 19.3)0.0183,

9、s 18.3mmEt(3)如果 G= 0.30,貝U t =0.31,y= 3=62kPa, Ei=2692kPa,Et = 2692(1 -0.81 38 0.5622 62 0.4382)=1250kPai=50kPa,2=0,3=0.31 x 50kPa= 15.5kPa (50 0.31 15.5)Et0.0362, s 36.2mm ,可見使沉降加大近一倍9. 如何表示土在周期荷載下的動強(qiáng)度？對飽和砂土，其在周期荷載下的動 強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？答：一般用震動次數(shù)與震動應(yīng)力來表示。對于飽和砂土，周期荷載下的動強(qiáng)度與圍壓有關(guān)，圍壓越大，動強(qiáng)度越大； 與最大主應(yīng)力有關(guān)，最大主應(yīng)力越大，動強(qiáng)

10、度越大；砂土本身的因素即顆粒大小、 級配等有關(guān)，砂土越密實(shí)，動強(qiáng)度越大，相對密度越大，動強(qiáng)度越大，砂土的結(jié) 構(gòu)性對其也有影響；震動次數(shù)與頻率越高，動強(qiáng)度越小。II10. 什么是物態(tài)邊界面？什么是臨界狀態(tài)線？在p、q、v三維坐標(biāo)系繪出正常固結(jié)黏土的物態(tài)邊界面和臨界狀態(tài)線。答：土的應(yīng)力狀態(tài)與土的體積狀態(tài)之間存在著唯一的數(shù)學(xué)關(guān)系式，因此有效 應(yīng)力路徑、比體積、有效平均應(yīng)力組成的坐標(biāo)中有唯一的曲面存在， 此面成為物 態(tài)邊界面，土體在固結(jié)剪切臨近破壞時(shí)，有效應(yīng)力路徑、比體積、平均有效應(yīng)力 三者組成的曲線，該曲線在坐標(biāo)面上的頭影也稱為臨界狀態(tài)線。11. 正常固結(jié)黏土的排水試驗(yàn)和固結(jié)不排水試驗(yàn)的強(qiáng)度包線總是

11、通過坐標(biāo) 原點(diǎn)，即只有摩擦力；黏土試樣的不排水試驗(yàn)的包線是水平的，亦即只 有粘聚力。它們是否就是土的真正意義上的摩擦強(qiáng)度和粘聚強(qiáng)度？為什 么？答：都不是。 在一定條件下固結(jié)的粘土必定具有粘聚力， 只不過這部分粘聚 力是固結(jié)應(yīng)力的函數(shù)， 宏觀上被歸于摩擦強(qiáng)度部分。 粘土的不排水試驗(yàn)雖然測得 的摩擦角為 0，但是實(shí)際上粘土顆粒之間必定存在摩擦強(qiáng)度，只是由于存在的超 靜空隙水壓使得所有破壞時(shí)的有效應(yīng)力莫爾圓是唯一的， 無法單獨(dú)反映摩擦強(qiáng)度。12. 結(jié)合自己所做研究工作，談?wù)劯叩韧亮W(xué)所學(xué)與之有何聯(lián)系。 高等土力學(xué)所學(xué)土的本構(gòu)關(guān)系、 土的強(qiáng)度理論等內(nèi)容相比較本科階段所學(xué)而 言，內(nèi)容更為深厚， 而且涉及到理論計(jì)算及數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容更多， 高等土力學(xué)所 學(xué)的內(nèi)容對巖土工程等的基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和理解上有至關(guān)重要的幫助， 特別是本 構(gòu)方程以及幾種本構(gòu)模型的學(xué)習(xí)和推導(dǎo)， 對研究生培養(yǎng)自己的理論知識和深入學(xué) 習(xí)巖土體的結(jié)構(gòu)上有很重要的幫助。不同的本構(gòu)模型和強(qiáng)度破壞理論的學(xué)習(xí)， 對于研究生階段的學(xué)生， 特別是我 所學(xué)的地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生來說， 受益匪淺， 本科階段對土力學(xué)的一些疑惑一一得 到了解答， 對巖土體壓縮與固結(jié)內(nèi)容以及第一章巖土體實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)， 讓我對土體 的物理實(shí)驗(yàn)上有了更深厚的理論指導(dǎo)，讓我對怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、如何去獲取參數(shù)、 處理參數(shù)可以說