完整版高等土力學(xué)歷年真題-補(bǔ)充

1、第二章 土的本構(gòu)關(guān)系2.1在鄧肯-張的非線性雙曲線模型中,參數(shù) a、b、Ei、Et、a-3uit以及Rf各代表什么意義答：參數(shù)Ei代表三軸試驗中的起始變形模量、a代表Ei的倒數(shù)；1-suit代表雙曲線的漸 近線對應(yīng)的極限偏差應(yīng)力,b代表1-3uit的倒數(shù)；Et為切線變形模量；Rf為破壞比.2.2 土的塑性力學(xué)與金屬的塑性力學(xué)有什么區(qū)別答：金屆塑性力學(xué)只考慮剪切屈服, 而巖土塑性力學(xué)不僅要考慮剪切屈服, 還要考慮靜水 壓力對土體屈服的影響；巖土塑性力學(xué)更為復(fù)雜,需要考慮材料的剪脹性、各向異性、結(jié)構(gòu)性、 流變性等,而且應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系受應(yīng)力水平、應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史等的影響.2.3說明塑性理論中的屈服準(zhǔn)

2、那么、 流動準(zhǔn)那么、加工硬化理論、相適應(yīng)和不相適應(yīng) 的流動準(zhǔn)那么.答：1屈服準(zhǔn)那么：在多向應(yīng)力作用下,變形體進(jìn)入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行,各 應(yīng)力分量與材料性能之間必須符合一定關(guān)系時,這種關(guān)系稱為屈服準(zhǔn)那么.屈服準(zhǔn)那么可以用來判 斷彈塑性材料被施加一應(yīng)力增量后是加載還是卸載,或是中性變載,亦即是判斷是否發(fā)生塑性變形的準(zhǔn)那么.2流動規(guī)那么：指塑性應(yīng)變增量的方向是由應(yīng)力空間的塑性勢面 g決定,即在應(yīng)力空間中,各應(yīng)力狀態(tài)點的塑性應(yīng)變增量方向必須與通過該點的塑性勢面相垂直,亦即d jp d 一.流動規(guī)那么用以確定塑性應(yīng)變增量的方向或塑性應(yīng)變增量張量的各個分量間的比例關(guān)系.3相適應(yīng)、不相適應(yīng)的流動準(zhǔn)

3、那么：根據(jù)德魯克假說,對丁穩(wěn)定材料d ijd ijp 0,這就是說塑性勢 面g與屈服面f必須是重合的,亦即f=g,這被稱為相適應(yīng)的流動規(guī)那么.如果令 fg即為不 相適應(yīng)流動規(guī)那么.3 加工硬化定律：是計算一個給定的應(yīng)力增量引起的塑性應(yīng)變大小的準(zhǔn)那么,亦即式中的d入可以通過硬化定律確定.2.4飽和粘土的常規(guī)三軸固結(jié)不排水試驗的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以用雙曲線模擬,是否可以用這種試驗確定鄧肯-張模型的參數(shù)這時泊松比v為多少這種模型用 于什么情況的土工數(shù)值分析答：可以,這時滬0.49,用以確定總應(yīng)力分析時候的鄧肯-張模型的參數(shù).2.5是否可以用飽和粘土的常規(guī)三軸固結(jié)不排水試驗來直接確定用有效應(yīng)力表示的鄧肯-

4、張模型的參數(shù)對于有效應(yīng)力,上述試驗的d d- C3zd 1是否就是土的切線模量Et,用有效應(yīng)力的廣義胡可定律推導(dǎo)dT- C3zd 1的表達(dá)式.答：不可以,由于 b =u,當(dāng) B=1.0 時,u=AA oi-o3,貝u d 1-o3/d 您Et/1-A1-2 寸2.6什么是物態(tài)邊界面、臨界狀態(tài)線答：正常固結(jié)土的應(yīng)力狀態(tài)p' q'與孔隙率e或比體積v之間具有一一對應(yīng)的關(guān)系,即 p' ,qv代表土的狀態(tài),p' ,q',在三維空間形成的曲面稱為物態(tài)邊界面.臨界狀態(tài)線是土 體到達(dá)破壞時的的狀態(tài)線.第三章 土的強(qiáng)度3.1名詞解釋1土的蠕變：指在應(yīng)力狀態(tài)不變的條件下,

5、應(yīng)變隨時間逐漸增長的現(xiàn)象.2應(yīng)力松弛：指維持應(yīng)變不變,材料內(nèi)的應(yīng)力隧道時間逐漸減小的現(xiàn)象.3擬似超固結(jié)土：在側(cè)限壓縮條件下,由于土的流變性而發(fā)生的壓縮稱為次固結(jié).正常固結(jié) 土在固結(jié)壓力的長期作用下,主固結(jié)已經(jīng)完成,次固結(jié)使土體繼續(xù)壓縮變密,強(qiáng)度增高, 而使正常固結(jié)土呈現(xiàn)出超固結(jié)土的特性,被稱為擬似超固結(jié)土.4平均固結(jié)度：t時刻土層各點土骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力圖面積和起始超孔隙水壓力或附加 應(yīng)力圖面積之比,稱為t時刻土層的平均固結(jié)度.5加工硬化：也稱應(yīng)變硬化,指材料的應(yīng)力在開始時隨著應(yīng)變的增加而增加,但增加速率越 來越慢,最后趨于穩(wěn)定.6加工軟化：也稱應(yīng)變軟化,指材料的應(yīng)力在開始時隨著應(yīng)變的增加而增

6、加,到達(dá)一個峰值 后,應(yīng)力隨應(yīng)變增加而下降,最后也趨于穩(wěn)定.7土的壓硬性：土的變形模量隨著圍壓的提升而提升的現(xiàn)象.8土的剪脹性：指土體在剪切時產(chǎn)生的體積膨脹或收縮的特性.土的剪脹性實質(zhì)是由于剪應(yīng) 力引起土顆粒間相互位置的變化,使其排列發(fā)生變化,加大或減小顆粒間的孔隙,從 而發(fā)生體積變化.9臨界孔隙比：指在三軸試驗加載過程中,軸向應(yīng)力差幾乎不變,軸向應(yīng)變連續(xù)增加,最終 試樣體積幾乎不變時的孔隙比.臨界孔隙比也可以表述為：某一孔隙比的砂試樣在某一圍 壓下進(jìn)行排水三軸試驗,偏差應(yīng)力到達(dá)1- 03ult時,試樣的體應(yīng)變?yōu)榱?；或者在這一圍壓 下進(jìn)行固結(jié)不排水試驗中破壞時的孔隙水壓力為零.10 臨界圍壓

7、政：在某種圍壓03下的三軸試驗中,當(dāng)一個砂土試樣破壞時,如果體 變?yōu)榱?那么此時的孔隙比為此時 03所對應(yīng)的臨界孔隙比.反之,這個圍壓可稱為這種砂在 這種孔隙比下的臨界圍壓 03cr.11在三軸排水試驗中,如果砂土試樣固結(jié)后孔隙比為 ec,那么在圍壓3cr下進(jìn)水排水試驗,破壞時的體變?yōu)榱?如果圍巖小于如,三軸試驗破壞時試樣將發(fā)生剪脹；如果圍壓大于03cr,三軸試驗破壞時試樣將發(fā)生收縮.3.2簡述土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特性及其影響因素.答：土是巖石風(fēng)化而成的碎散礦物顆粒的集合體,它一般含有固、液、氣三相.其應(yīng) 力應(yīng)變特性是非線性、彈塑性、剪脹縮性、各向異性及流變性.主要影響因素是應(yīng)力 水平、應(yīng)力路徑

8、和應(yīng)力歷史.3.3各向異性：指材料在不同方向上的物理力學(xué)性質(zhì)不同.3.4粘土和砂土的各向異性是由于什么原因什么是誘發(fā)各向異性答：由于土在沉積過程中,長寬比大于 1的針、片、棒狀顆粒在重力作用下傾向于長 邊沿水平方向排列而處于穩(wěn)定的狀態(tài)；另外,在隨后的固結(jié)過程中,上覆土體重力產(chǎn)生的 豎向應(yīng)力與水平土壓力大小是不等的,這種不等向固結(jié)也會產(chǎn)生土的各向異性.土的各向 異性主要表現(xiàn)為橫向各向同性亦即在水平面各個方向的性質(zhì)大體上是相同的,而豎向與 橫向性質(zhì)不同.誘發(fā)各向異性是指土顆粒受到一定的應(yīng)力發(fā)生應(yīng)變后,其空間位置將發(fā)生變化,從而 造成土的空間結(jié)構(gòu)的改變,這種結(jié)構(gòu)的改變將影響土進(jìn)一步加載的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

9、,并且使 之不同于初始加載時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系.3.5說明劍橋彈塑性模型的試驗根底和根本假設(shè).該模型的三個參數(shù)：M、次k分別表示什么意義答：劍橋模型的試驗根底是正常固結(jié)粘土和弱超固結(jié)粘土的排水和不排水三軸試驗.根本假設(shè)：土體是加工硬化材料,服從相適應(yīng)流動規(guī)那么.M是破壞常數(shù)；入是各向等壓固結(jié)參數(shù),為 NCL或CSL線在v -lnp'平面中的斜率；k是 回彈參數(shù),為卸載曲線在 v -lnp'平面上的斜率.3.6三軸試驗得到的松砂的內(nèi)摩擦角為 § =33°,正常固結(jié)粘土的內(nèi)摩擦角為4 =30,粘土不排水試驗得到的摩擦角為 掀=0°.它們是否就是砂土礦物顆粒

10、之 間及粘土礦物之間的滑動摩擦角 土顆粒間的滑動摩擦角比它們大還是小為什么答：三軸試驗得到的松砂的內(nèi)摩擦角不是砂土礦物顆粒之間的滑動摩擦角,土顆粒間的滑動摩擦角比它小.由于測得的砂土間的摩擦角包括兩個局部：滑動摩擦和咬合摩擦.而這兩種摩擦的摩擦角都是正值.三軸試驗得到的正常固結(jié)粘土的內(nèi)摩擦角不是粘土礦物之間的滑動摩擦角,土顆粒之間的滑動摩擦角比他小,由于正常固結(jié)粘土實際具有一定的粘聚力, 只不過這局部粘聚力是固結(jié)應(yīng) 力的函數(shù),宏觀上被歸于摩擦強(qiáng)度局部中,既正常固結(jié)粘土的內(nèi)摩擦角包括滑動摩擦角和一部 分粘聚力導(dǎo)致的摩擦角.三軸不排水試驗得到的粘土摩擦角不是粘土礦物之間的滑動摩擦角,土顆粒之間的滑

11、動摩擦角比它大.由于粘土顆粒之間必然存在摩擦強(qiáng)度,只是由于存在的超靜水壓力使所有破壞時 的有效應(yīng)力莫爾圓是唯一的,無法反響摩擦強(qiáng)度.3.7粗粒土顆粒之間的咬合對土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)§有什么影響為什么土顆粒的破碎會最終降低這種土的抗剪強(qiáng)度答：粗粒土顆粒之間的咬合可以增加土的剪脹,從而提升土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo).而土顆粒的破碎會減少剪脹,從而降低土的抗剪強(qiáng)度.3.8在實際工程中,基坑上的主動土壓力一般總是比用同樣土填方擋土墻主動土 壓力小,試從土的強(qiáng)度角度分析其原因.答：基坑上的土通常都是原狀土,原狀土具備的結(jié)構(gòu)性增加了土的強(qiáng)度, 使得主動土壓力 小于填方擋土墻.其次基坑的原狀土由于固結(jié)過程中的重

12、力作用具有各向異性, 在豎直方向的 強(qiáng)度較填方擋土墻大,減少了主動土壓力.3.9莫爾-庫倫的強(qiáng)度包線是否一定是直線在什么情況下它是彎曲的如何表示彎曲的強(qiáng)度包線答：莫爾-庫倫的強(qiáng)度包線不一定是直線,在以下情況下它是彎曲的：1超固結(jié)粘土,在開始段彎曲；2粗粒料在法向壓力較大的時候；3非飽和土的不排水強(qiáng)度包線.非晾土不周髡不并水汶駐參見P$3)詞轉(zhuǎn)土排水站3.10具有某一孔隙比的砂土試樣的臨界圍壓是跖=1000kPa,如果將它在(B=1500kPa 1000kPa和750kPa下固結(jié)后,分別進(jìn)行不排水三軸試驗,會發(fā)生什么現(xiàn)象定性畫出三個固結(jié)不排水試驗的總應(yīng)力和有效應(yīng)力莫爾圓.答：當(dāng)試樣在1000kP

13、a圍壓下固結(jié)不排水試驗,試樣體積根本沒有變化趨勢；當(dāng)試樣在 1500kPa圍壓下固結(jié)不排水試驗,試樣體積增大,發(fā)生剪脹；當(dāng)試樣在 750kPa圍壓下固結(jié)不 排水試驗,試驗體積減小,發(fā)生剪縮.3.11 一種砂土試樣固結(jié)后的孔隙比e=0.8,相應(yīng)的臨界圍壓是C3cr =500kPa,在 c2=500500kPa時進(jìn)行三軸排水試驗破壞時的應(yīng)力差01- o3=1320kPa,其內(nèi)摩擦角寸是多少在這個圍壓下的排水試驗,試樣破壞時的體應(yīng)變約為多少不排水試驗 時的孔壓約為多少答：莫爾-庫倫準(zhǔn)那么為：1 3 2 ccos 3Sin ,得'?=32.1°.此圍壓下的排水 1 sin試驗,試樣破

14、壞時的體應(yīng)變?yōu)?0,不排水試驗時的孔壓約為0.3.12在上面的試樣上進(jìn)行圍壓為 o3=300kPa和750kPa兩個固結(jié)不排水三軸試驗CU,用兩個總應(yīng)力圓的包線確定的強(qiáng)度指標(biāo)是否為有效應(yīng)力指標(biāo)答:3.13用一種非常密實的砂土試樣進(jìn)行常規(guī)三軸排水壓縮試驗,圍壓為 100kPa和3900kPa,用這兩個試驗的莫爾圓的包線確定強(qiáng)度參數(shù)有什么不同答：當(dāng)圍壓由100kPa增加到3900kPa時,內(nèi)摩擦角會大幅度降低.3.14特雷斯卡、米澤斯和莫爾-庫倫三個強(qiáng)度準(zhǔn)那么的討論答：特雷斯卡準(zhǔn)那么和米澤斯準(zhǔn)那么都沒有反映平均主應(yīng)力p對土抗剪強(qiáng)度的影響,這就未能反映土作為摩擦材料的根本力學(xué)特性.盡管這兩個準(zhǔn)那么的

15、廣義形式考慮了平均主應(yīng)力p對抗 剪強(qiáng)度的影響,但這個影響并非是破壞面上正應(yīng)力對該面上的抗剪強(qiáng)度的影響.特雷斯卡準(zhǔn)那么是最大剪應(yīng)力準(zhǔn)那么,米澤斯準(zhǔn)那么是最大八面體剪應(yīng)力準(zhǔn)那么, 這兩個強(qiáng)度準(zhǔn)那么與土的摩擦強(qiáng)度是 不一致的.其中矛盾最為突出的在?。喝S壓縮莊=艮應(yīng)力狀態(tài)與三軸伸長的應(yīng)力狀態(tài)d= 02,用這兩個準(zhǔn)那么預(yù)測在同一 兀平面上p=常數(shù)的土的抗剪強(qiáng)度護(hù)03f或者qf都是 相等的,這是不對的.莫爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)那么描述了剪切面上剪應(yīng)力I與該面上正應(yīng)力b問的關(guān)系,表現(xiàn)了土作為散體材料的摩擦強(qiáng)度的根本特點, 是比較合理的,所以它在土力學(xué)得到廣泛的應(yīng)用. 但它假設(shè) 中主應(yīng)力02對土的抗剪強(qiáng)度沒有影響,

16、它的強(qiáng)度包線常常被假設(shè)為直線,即內(nèi)摩擦角 4是常 數(shù),與圍壓無關(guān),這些近似一般不會引起大的誤差,但當(dāng)應(yīng)力水平很大時,可能引起比較大的 誤差.當(dāng)用莫爾-庫倫準(zhǔn)那么作為塑性模型的屈服準(zhǔn)那么時,其屈服面及在兀平面上軌跡有導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的角點,這在數(shù)值計算中不夠方便.第五章土的壓縮與固結(jié)5.1 土的三軸固結(jié)試驗(1) 三軸固結(jié)排水試驗：固結(jié)排水試驗是指在三軸試驗中,排水閥門始終翻開,試件先在周圍壓力作用下充分固結(jié).穩(wěn)定后緩慢增加軸向偏差應(yīng)力 01,讓剪切過程中充分排水. 這樣,試件中包不出現(xiàn)超靜孔隙水壓力,總應(yīng)力包等丁有效應(yīng)力.排水強(qiáng)度是指加載過程中,孔隙水壓力及時并全部消散,密度不斷變化情況下的強(qiáng)度.(

17、2) 三軸固結(jié)不排水試驗：在一定的圍壓下固結(jié)后,在不排水條件下施加偏差應(yīng)力?( 01- 03) 進(jìn)行剪切,剪切過程中試件體積不變.(3) 三軸不固結(jié)不排水試驗：試件在不固結(jié)不排水試驗中 孔隙比和含水量保持不變.由丁飽和土的孔隙水壓力系數(shù),B= 1.0, 03所產(chǎn)生的孔隙水壓力u= 03,因此假設(shè)扣去孔隙 水壓力,那么所有的總應(yīng)力圓集中為唯一的一個有效應(yīng)力圓.由于只能得到一個有效應(yīng)力圓,所以無法繪制有效應(yīng)力強(qiáng)度包線.應(yīng)該指出,如=0, Cu=1/2(01-南,并不意味著土不具有摩擦強(qiáng)度,由于剪切面上存在法向有效應(yīng)力就應(yīng)該有摩擦強(qiáng)度,只不過是這種試驗方法,摩擦強(qiáng)度隱含丁所測得的粘聚強(qiáng)度內(nèi),兩者難以

18、區(qū)分.非飽和土由丁土樣中含有空氣,試驗過程中,雖然不讓試件排水,但在加載中,氣體能壓 縮或局部溶解丁水中,使士的密度有所提升,抗剪強(qiáng)度也隨之增長,故破壞包線的起始段為曲 線,直至土樣完全飽和后才趨丁水平線,如以下圖所示.IH & 34 f栓fr I. E國增J4ir水度比性5.2實驗室中正常固結(jié)土的抗剪強(qiáng)度包線通過原點為什么答：實驗室中正常固結(jié)土是在周圍壓力的作用下正常固結(jié)土, 不同丁正常固結(jié)的原位土體, 由于原位土體不會由于取樣而使土體受擾動,固結(jié)壓力消散,喪失抗剪強(qiáng)度.根據(jù)密度一有效應(yīng)力一抗剪強(qiáng)度唯一性關(guān)系,破壞包線上的一點代表一種密度, 一種有效應(yīng)力和一種抗剪強(qiáng)度.實驗室中包處丁正常固結(jié)狀態(tài)的土,當(dāng)03= 0時,必然P = 0 土的先期固結(jié)壓力,表示這種土歷史上從未受過任何應(yīng)力的固結(jié),必定處丁很軟弱的泥漿狀態(tài), 抗剪強(qiáng)度E= 0o這就是說實驗室正常固結(jié)土的抗剪強(qiáng)度包線應(yīng)該通過原點.天然土試件的強(qiáng)度包線也是分成超固結(jié)和正常固結(jié)兩段相交的折線ab+bc,如以下圖.實用上簡化為一根破壞包線oe.帽州切照It a- 57氏攜包加5.3什么是曼代爾-克雷爾效應(yīng)產(chǎn)生的原因是什么答：在不變的荷重施加丁土體上以后的某時段內(nèi), 土體內(nèi)的孔隙水壓力不是下降, 而是繼 續(xù)上升,