土力學考試大綱

1、中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所碩士研究生入學考試土力學?考試大綱?土力學? 是土木工程的專業(yè)根底課程之一。 與之緊密相關的課程 ?地基基 礎?、?土力學與地基根底?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)土的根本物理力學性質(zhì)，如土的物理性質(zhì)、滲透性、土中應力、變形 特性、抗剪強度。( 2)土工結構物的主要計算，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、地基、根底、土的風化、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)、活動性、相對密度。(2) 土粒、水、空

2、氣三相(a) 土粒分布、級配。(b)三種水：結晶水、結合水(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(a) 熟練繪制三相圖、單位三相圖(b) 3個體積、 6 個重量，共 9個物理指標的三種計算方法： 即公式套算法： 據(jù)單位三相圖計算法；據(jù)三相中三個體積、兩重量計算法；( c) 9 個物理指標的推證5土的工程分類a先分為粗細粒土，對粗粒土定名 12個，對細粒土依據(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. 土中應力 1 根本名詞與意義 土中

3、應力為自重應力、附加應力、滲透力。 基低壓力、附加基底壓力、有效應力、總應力、孔隙水壓力、持力層、下臥 層、應力集中與分散、應力跑。 2自重應力計算 自重應力是有效應力，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 附加應力依據(jù)彈性理論進行計算a先計算基底壓力、影響基底壓力的三個因素：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 時作為空間問題計算，反之作為平面問題 計算。所有計算公式均較長，不必記背。只能計算角點下的附加應力，均由 5個符號組成，TZ、p、L、B、Z,主 要是附加應力系數(shù)k的計算及代數(shù)疊加。

4、難點是三角形荷載外某點 T z計算。c平面問題可直接計算查表 k 值荷載外任意點的應力。 4計算誤差地基土上軟下硬Eiv巳將產(chǎn)生應力集中，反之應力擴散。成層土地基即 各向異性地基一般產(chǎn)生集中。5有關問題了解或掌握感應圖計算方法。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達西定律U = Ki、q= KiA均為達西定律表達式。滲透系數(shù) k是坡降1 = 1時的流速。 記住砂土、粘土、卵礫石各自 k 的變化范圍。3滲流下的應力狀態(tài)推導滲流向上向下的應力狀態(tài)，并畫總應力、孔隙水壓力u有效應力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配、密度、水、氣體。推導成層土的Kx、Ky0 a推導Kx時用了二個物理概念，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的推導也用了二個物理概念，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推導常水頭及變水頭試驗的滲透系數(shù) k 的計算式04. 土的壓縮性及地基變形計算 1 根本名詞與定義側限壓縮、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判別土的壓縮性側面系數(shù)k。、側脹系數(shù)卩即 泊松比、先期固結壓力、超固結比OCR、固結度、固結系數(shù)C

6、v、時間因數(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壓縮量隨時間增長的過程稱為固結，當有效應力等于壓縮應力以后的變形稱 為次固結。e-p曲線上每點的物理意義是該壓力 P作用下壓縮穩(wěn)定以后對應的孔 隙比e。推導單向壓縮公式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算土體壓縮量。推導e-p與e-logP曲線的增量與微分關系a,與Cc的關系式。推導卩ko、EEs的關系式。(3) 壓縮量Si (沉降量)計算(a) 同e-p曲線計算Si的方法與步驟。(b) 由e-logp曲線計算Si的方法與步驟：

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

8、 1，C， ©)極限平衡表達式，以 及sin ©、1/2 ( c 1 c 3)等的極限平衡表達式，并用于土體受力狀態(tài)。(3) 剪切試驗了解直剪和三軸剪切的根本原理和試驗過程，掌握資料分析整理方法，推導十字板抗剪強度表達式。了解孔隙系數(shù) A、B物理意義及推導。應力路徑是某點應力在特定方向上的運動軌跡。了解直剪、三軸壓縮、伸長、ko剪切等的應力路徑。(4) 剪切特性(a) 無粘性土(砂性土)的應力應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。了解其強度或©的構成因素。(b) 粘性土也具有砂性土的上述性質(zhì)，但機理不同。(5) 抗剪強度的表

9、達與取值有總應力和有效應力強度指標兩種表達方式。 使用總應力強度指標時，須根據(jù)情況選擇相應的直剪和三軸剪切的指標。( 6)本構關系掌握線彈性及非線彈性本構關系，推導鄧肯-張模型的曰、卩t表達式，深刻理解八個的物理力學意義。6. 填土的力學性質(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 )細粒土擊實特性與含水率緊密相關，理解干密度 p d含水率的相關關系。影響 擊實性的因素有擊實功N=f (落距H、錘重W、二者乘積的沖量、擊錘面積)、 土類。掌握細粒土的滲透、壓縮、剪切性質(zhì)。了解細粒土的抗拉強度。( 3 )粗粒土 粗粒土擊實試驗方法、性質(zhì)、影響因素，試驗級配處理方法。 在

10、不同壓力下的剪切性質(zhì)，影響抗剪強度的主要因素。 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、主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力。2土壓力與位移的關系位移為零，那么是靜止土壓力 Po、有位移那么產(chǎn)生主動Pa或被動土壓力Pp。三 個大小順序為Pp> 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。所有土壓力計算式均可寫為P=rzk,即深度z的土壓力為該點豎向荷載rz乘 以土壓力系數(shù)k。用這一概念計算壓力簡便、概念明確、不易出錯。地面荷載、地下水、成層土等的土壓力計算。

11、4庫倫理論假定擋墻、滑體為剛體、滑動面為直線、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。 了解考爾曼圖解法、 建 筑地基標準推薦的公式。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、 折線型墻背， 利用 土體壓重等。 特別是排水措施的設置， 一方面因同墻高的水壓力是主動土壓力的 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新型支地擋結構 了解錨定板、土工織物擋土墻、板樁墻的荷載及受力特點，關心、了解并推 廣使用這些輕型、新型支擋結構。具體設計可參見相關專著。8. 土坡穩(wěn)定性分析1各種土坡可能滑動面的型式。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)定性計算式的推導。3粘性土坡的穩(wěn)定性分析以瑞典圓弧為根底，兩個根本假定：滑動面是 圓弧、滑動體是剛體。穩(wěn)定平安系數(shù)的定義是抗滑力矩與滑動力矩之比。4太沙基條分法再增加一個假定：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，推導太沙基公式。5畢肖普引進了抗剪強度平安儲藏的概念，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、各運行工況、滲流、地震力。7復合滑動面穩(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)缺點及適用性，強度指標的合理選用。 所有各種因素中，強度指標是最重要的。9. 地基承載力1根本名詞與定義 地基承載力、根本值、標準值、設計值、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，熟記極限荷載的計算公式，該公式是一 個通式，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)場試驗確定地基承載力的各種方法，按標準確定的是允許地基 承載力，并應進行深寬修正。4地基承載力問題討論的結論是：各

14、方法各公式之間沒有明顯的差異， 而強度指標©、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群樁效應及承載力確定方法。4負摩擦力及樁間土承載力。11.地基根底設計及地基處理1設計步驟、各階段內(nèi)容、目標、主要要求及提交的成果。2根底型式、材料、尺寸、適用性、與地基共同作用時的設計程序步 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計步驟、施工程序。二、復習方法與要點1復習土力學宜整章或數(shù)節(jié)的連讀與復習。2動手繪圖、推導，必須有適量的習題演練。3試題可分為兩大類：概念題與計算題。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。名詞解釋要準確、簡潔。填空的字數(shù)要少、準確。是非判斷源于概念清晰和 深刻理解， 圖文差異是“坎或難點。選擇題之間概念相近、 圖文差異小，要題、 問結合予以選擇。簡述題宜層次清楚、文字簡潔準確。推證同幾何證明題，不能 省去關鍵步驟，可輔以文字、符號說明。 b 計算題公式較長、難記的、計算量較大的題一般不會考。本課程可考的題