土力學(xué)考試大綱

1、中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所碩士研究生入學(xué)考試土力學(xué)?考試大綱?土力學(xué)? 是土木工程的專業(yè)根底課程之一。 與之緊密相關(guān)的課程 ?地基基 礎(chǔ)?、?土力學(xué)與地基根底?那么是土木工程某些專業(yè)的專業(yè)課。包括兩大局部內(nèi) 容：( 1)土的根本物理力學(xué)性質(zhì)，如土的物理性質(zhì)、滲透性、土中應(yīng)力、變形 特性、抗剪強(qiáng)度。( 2)土工結(jié)構(gòu)物的主要計(jì)算，如土壓力、土坡穩(wěn)定分析、地 基承載力、根底工程、地基處理。一、考試內(nèi)容1. 土的物理性質(zhì)(1) 根本名詞與定義 土、土力學(xué)、地基、根底、土的風(fēng)化、不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)。界限含水量 譏、3 P、3 S、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、活動(dòng)性、相對(duì)密度。(2) 土粒、水、空

2、氣三相(a) 土粒分布、級(jí)配。(b)三種水：結(jié)晶水、結(jié)合水(薄膜水)、自由水。(c) 土中氣體的物態(tài)( 3)土的物理性質(zhì)(a) 無粘性土的相對(duì)密度，孔隙比。(b) 粘性土的調(diào)度液塑性指明( 4)三相圖及物理指標(biāo)(a) 熟練繪制三相圖、單位三相圖(b) 3個(gè)體積、 6 個(gè)重量，共 9個(gè)物理指標(biāo)的三種計(jì)算方法： 即公式套算法： 據(jù)單位三相圖計(jì)算法；據(jù)三相中三個(gè)體積、兩重量計(jì)算法；( c) 9 個(gè)物理指標(biāo)的推證5土的工程分類a先分為粗細(xì)粒土，對(duì)粗粒土定名 12個(gè)，對(duì)細(xì)粒土依據(jù)3 l、Ip在塑性 圖分類定名。b特殊土分類：黃土、紅土、膨脹土、雜填土、軟土、垃圾。2. 土中應(yīng)力 1 根本名詞與意義 土中

3、應(yīng)力為自重應(yīng)力、附加應(yīng)力、滲透力。 基低壓力、附加基底壓力、有效應(yīng)力、總應(yīng)力、孔隙水壓力、持力層、下臥 層、應(yīng)力集中與分散、應(yīng)力跑。 2自重應(yīng)力計(jì)算 自重應(yīng)力是有效應(yīng)力，地下水位以下為浮容量，不透水界面巖石、不透水 土上下發(fā)生突變。 3 附加應(yīng)力依據(jù)彈性理論進(jìn)行計(jì)算a先計(jì)算基底壓力、影響基底壓力的三個(gè)因素：荷載大小、型式、方 向，根底尺寸、型式、剛度、埋深，地基土性質(zhì)。b空間問題即根底長度 L 與寬度之經(jīng)小于 5 時(shí)作為空間問題計(jì)算，反之作為平面問題 計(jì)算。所有計(jì)算公式均較長，不必記背。只能計(jì)算角點(diǎn)下的附加應(yīng)力，均由 5個(gè)符號(hào)組成，TZ、p、L、B、Z,主 要是附加應(yīng)力系數(shù)k的計(jì)算及代數(shù)疊加。

4、難點(diǎn)是三角形荷載外某點(diǎn) T z計(jì)算。c平面問題可直接計(jì)算查表 k 值荷載外任意點(diǎn)的應(yīng)力。 4計(jì)算誤差地基土上軟下硬Eiv巳將產(chǎn)生應(yīng)力集中，反之應(yīng)力擴(kuò)散。成層土地基即 各向異性地基一般產(chǎn)生集中。5有關(guān)問題了解或掌握感應(yīng)圖計(jì)算方法。3. 土的滲透性1根本名詞與定義 滲透性、滲透力、流土、管涌、接觸流土、接觸沖刷、臨界水力坡降、允許 水力坡降。2達(dá)西定律U = Ki、q= KiA均為達(dá)西定律表達(dá)式。滲透系數(shù) k是坡降1 = 1時(shí)的流速。 記住砂土、粘土、卵礫石各自 k 的變化范圍。3滲流下的應(yīng)力狀態(tài)推導(dǎo)滲流向上向下的應(yīng)力狀態(tài)，并畫總應(yīng)力、孔隙水壓力u有效應(yīng)力c' 圖。4土的滲透穩(wěn)定性四種典型

5、的滲透破壞型式，各自產(chǎn)生的環(huán)境條件。5k 的影響因素土粒大小與級(jí)配、密度、水、氣體。推導(dǎo)成層土的Kx、Ky0 a推導(dǎo)Kx時(shí)用了二個(gè)物理概念，即各層土流量qi之和等qx，以及各層土水力坡降h總流量 相等。b Ky的推導(dǎo)也用了二個(gè)物理概念，即各層土流量相等，以及各層土水 頭損失之和等于總的水頭損失06推導(dǎo)常水頭及變水頭試驗(yàn)的滲透系數(shù) k 的計(jì)算式04. 土的壓縮性及地基變形計(jì)算 1 根本名詞與定義側(cè)限壓縮、壓縮系數(shù)av、壓縮指明Cc、壓縮模量Es、變形模量E、彈性模 量E、體積壓縮系數(shù)mv、av與Es判別土的壓縮性側(cè)面系數(shù)k。、側(cè)脹系數(shù)卩即 泊松比、先期固結(jié)壓力、超固結(jié)比OCR、固結(jié)度、固結(jié)系數(shù)C

6、v、時(shí)間因數(shù)Tvo2土的壓縮性忽略孔隙水及土粒體積的壓縮量，土的壓縮是孔隙體積的減小0壓縮量隨時(shí)間增長的過程稱為固結(jié)，當(dāng)有效應(yīng)力等于壓縮應(yīng)力以后的變形稱 為次固結(jié)。e-p曲線上每點(diǎn)的物理意義是該壓力 P作用下壓縮穩(wěn)定以后對(duì)應(yīng)的孔 隙比e。推導(dǎo)單向壓縮公式Si=SHi=VHi _ P-：；列1 亠eiESH mvA PH i(壓縮前后土粒體積不變)。熟練掌握由以上各式計(jì)算土體壓縮量。推導(dǎo)e-p與e-logP曲線的增量與微分關(guān)系a,與Cc的關(guān)系式。推導(dǎo)卩ko、EEs的關(guān)系式。(3) 壓縮量Si (沉降量)計(jì)算(a) 同e-p曲線計(jì)算Si的方法與步驟。(b) 由e-logp曲線計(jì)算Si的方法與步驟：

7、確定pc、將試驗(yàn)曲線修復(fù)成現(xiàn)場(chǎng) 壓縮曲線、分OCR= 1、 1、v 1計(jì)算Si。(4) 太沙基-維滲流固結(jié)理論推導(dǎo)飽和土體-維滲流方程，流出的水量等于孔隙體積的變化量，使用固結(jié) 度UtTv曲線計(jì)算St或t。掌握地基變形S與時(shí)間t的其它方法和表達(dá)式。了解 其它二、三維固結(jié)理論。5. 土的抗剪強(qiáng)度(1) 根本名詞與定義抗剪強(qiáng)度、極限平衡狀態(tài)、莫爾-庫倫強(qiáng)度理論、直剪與三軸剪切的三個(gè)方 法與名稱、應(yīng)力路徑、靈敏度、觸變性、剩余強(qiáng)度、天然休止角。(2) 熟練繪制T f- c坐標(biāo)系統(tǒng)的莫-庫極限平衡狀態(tài)，標(biāo)出各點(diǎn)坐標(biāo)及各線 段尺寸，推導(dǎo)C 1= f ( C 3，C， ©)或c 3= f ( C

8、 1，C， ©)極限平衡表達(dá)式，以 及sin ©、1/2 ( c 1 c 3)等的極限平衡表達(dá)式，并用于土體受力狀態(tài)。(3) 剪切試驗(yàn)了解直剪和三軸剪切的根本原理和試驗(yàn)過程，掌握資料分析整理方法，推導(dǎo)十字板抗剪強(qiáng)度表達(dá)式。了解孔隙系數(shù) A、B物理意義及推導(dǎo)。應(yīng)力路徑是某點(diǎn)應(yīng)力在特定方向上的運(yùn)動(dòng)軌跡。了解直剪、三軸壓縮、伸長、ko剪切等的應(yīng)力路徑。(4) 剪切特性(a) 無粘性土(砂性土)的應(yīng)力應(yīng)變曲線分為典型的硬化型(近似雙曲線) 和軟化型、體積產(chǎn)生脹縮、孔壓產(chǎn)生正負(fù)。了解其強(qiáng)度或©的構(gòu)成因素。(b) 粘性土也具有砂性土的上述性質(zhì)，但機(jī)理不同。(5) 抗剪強(qiáng)度的表

9、達(dá)與取值有總應(yīng)力和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)兩種表達(dá)方式。 使用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，須根據(jù)情況選擇相應(yīng)的直剪和三軸剪切的指標(biāo)。( 6)本構(gòu)關(guān)系掌握線彈性及非線彈性本構(gòu)關(guān)系，推導(dǎo)鄧肯-張模型的曰、卩t表達(dá)式，深刻理解八個(gè)的物理力學(xué)意義。6. 填土的力學(xué)性質(zhì)( 1)根本名詞與定義 最優(yōu)含水量、最大干密度、濕化、崩解。( 2 )細(xì)粒土擊實(shí)特性與含水率緊密相關(guān)，理解干密度 p d含水率的相關(guān)關(guān)系。影響 擊實(shí)性的因素有擊實(shí)功N=f (落距H、錘重W、二者乘積的沖量、擊錘面積)、 土類。掌握細(xì)粒土的滲透、壓縮、剪切性質(zhì)。了解細(xì)粒土的抗拉強(qiáng)度。( 3 )粗粒土 粗粒土擊實(shí)試驗(yàn)方法、性質(zhì)、影響因素，試驗(yàn)級(jí)配處理方法。 在

10、不同壓力下的剪切性質(zhì)，影響抗剪強(qiáng)度的主要因素。 粗粒土的濕化(軟化)性質(zhì)。7. 土壓力( 1)根本名詞與定義土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、靜止土壓力。2土壓力與位移的關(guān)系位移為零，那么是靜止土壓力 Po、有位移那么產(chǎn)生主動(dòng)Pa或被動(dòng)土壓力Pp。三 個(gè)大小順序?yàn)镻p> Po> Pa。3郞肯理論首先假定墻背垂直、光滑、填平水平。熟練掌握土壓力計(jì)算方法、 繪制土壓力分布圖、 明確土壓力的大小、 方向及 合力作用點(diǎn)。所有土壓力計(jì)算式均可寫為P=rzk,即深度z的土壓力為該點(diǎn)豎向荷載rz乘 以土壓力系數(shù)k。用這一概念計(jì)算壓力簡便、概念明確、不易出錯(cuò)。地面荷載、地下水、成層土等的土壓力計(jì)算。

11、4庫倫理論假定擋墻、滑體為剛體、滑動(dòng)面為直線、填土為無粘性土 c=0。熟悉庫 倫理論各力的要素， 特別是墻背土壓力的方向與作用點(diǎn)。 了解考爾曼圖解法、 建 筑地基標(biāo)準(zhǔn)推薦的公式。5影響土壓力的因素從庫倫理論入手P= f 墻背粗糙程度S、墻背傾斜£、墻后填土 £、c、©、 丫。影響最大的©、c。減小土壓力的措施也可以從上述因素著手， 如減壓平臺(tái)、 折線型墻背， 利用 土體壓重等。 特別是排水措施的設(shè)置， 一方面因同墻高的水壓力是主動(dòng)土壓力的 三倍左右， 另一方面降低了填土的 c、 ©值，可以理解為擋土墻不是被土推垮的， 而是被水推垮的最好解釋。

12、6新型支地?fù)踅Y(jié)構(gòu) 了解錨定板、土工織物擋土墻、板樁墻的荷載及受力特點(diǎn)，關(guān)心、了解并推 廣使用這些輕型、新型支擋結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)可參見相關(guān)專著。8. 土坡穩(wěn)定性分析1各種土坡可能滑動(dòng)面的型式。2無粘性土坡穩(wěn)定分析的根本概念，有無滲流狀況的穩(wěn)定性計(jì)算式的推導(dǎo)。3粘性土坡的穩(wěn)定性分析以瑞典圓弧為根底，兩個(gè)根本假定：滑動(dòng)面是 圓弧、滑動(dòng)體是剛體。穩(wěn)定平安系數(shù)的定義是抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比。4太沙基條分法再增加一個(gè)假定：條間力大小相等、方向相反，作用在 同一條線上，即條間力為零的假定，推導(dǎo)太沙基公式。5畢肖普引進(jìn)了抗剪強(qiáng)度平安儲(chǔ)藏的概念，考慮了條間力。6凡種常見情況的土坡簽定性分析 坡頂開裂、成層土、坡面

13、荷載、各運(yùn)行工況、滲流、地震力。7復(fù)合滑動(dòng)面穩(wěn)定分析的試算法工作量較大。8土坡穩(wěn)定性各種分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，強(qiáng)度指標(biāo)的合理選用。 所有各種因素中，強(qiáng)度指標(biāo)是最重要的。9. 地基承載力1根本名詞與定義 地基承載力、根本值、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值、極限承載力、允許承載力、地基破 壞的三種主要型式、沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜、臨塑荷載。2確定地基承載力有三類方法，熟記極限荷載的計(jì)算公式，該公式是一 個(gè)通式，以該公式為根底， 理解地基承載力的影響因素， 并輔以漢森公式深入理 解。3掌握現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定地基承載力的各種方法，按標(biāo)準(zhǔn)確定的是允許地基 承載力，并應(yīng)進(jìn)行深寬修正。4地基承載力問題討論的結(jié)論是：各

14、方法各公式之間沒有明顯的差異， 而強(qiáng)度指標(biāo)©、c可以明顯或成倍增減承載力。10.樁根底1樁基類型及分類。2單樁豎向及水平承載力確定。3群樁效應(yīng)及承載力確定方法。4負(fù)摩擦力及樁間土承載力。11.地基根底設(shè)計(jì)及地基處理1設(shè)計(jì)步驟、各階段內(nèi)容、目標(biāo)、主要要求及提交的成果。2根底型式、材料、尺寸、適用性、與地基共同作用時(shí)的設(shè)計(jì)程序步 驟及各階段要求。3各種地基處理方法的原理及主要作用、適用情況。4各種地基處理方法的設(shè)計(jì)步驟、施工程序。二、復(fù)習(xí)方法與要點(diǎn)1復(fù)習(xí)土力學(xué)宜整章或數(shù)節(jié)的連讀與復(fù)習(xí)。2動(dòng)手繪圖、推導(dǎo)，必須有適量的習(xí)題演練。3試題可分為兩大類：概念題與計(jì)算題。a概念題主要有名詞解釋、填空、是非判斷題、選擇題、簡述、推證等。名詞解釋要準(zhǔn)確、簡潔。填空的字?jǐn)?shù)要少、準(zhǔn)確。是非判斷源于概念清晰和 深刻理解， 圖文差異是“坎或難點(diǎn)。選擇題之間概念相近、 圖文差異小，要題、 問結(jié)合予以選擇。簡述題宜層次清楚、文字簡潔準(zhǔn)確。推證同幾何證明題，不能 省去關(guān)鍵步驟，可輔以文字、符號(hào)說明。 b 計(jì)算題公式較長、難記的、計(jì)算量較大的題一般不會(huì)考。本課程可考的題