高等土力學試卷A答案

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一.解釋名詞或回復問題:（每題5分，共40分）

1．在以下三軸排水試驗中，哪些試驗在量測試樣體變時應考慮膜嵌入(membranepenetration)的影響？HC,CTC,CTE,RTC,RTE,以及平均主應力為常數(shù)的TC，TE試驗。同時在常規(guī)三軸固結(jié)不排水(CU)壓縮試驗中，圍壓??為常數(shù)，其膜嵌入(membranepenetration)效應對于試驗有沒有影響，為什么？

2．在劍橋模型中，物態(tài)邊界面上的不排水三軸試驗的有效應力路徑向p?--q平面的投影是不是其屈服軌跡？為什么？

劍橋模型的硬化參數(shù)是各向等壓下的壓力p?，它又與塑性體應變成單值關(guān)系，所以它也可以說是以塑性體應變?pv.為硬化參數(shù)，(2分)亦即同一屈服面上?pv.是常數(shù)（彈性墻上），(1分)而有效應力路徑上只是總體應變?v.為常數(shù)，所以其投影不是其屈服軌跡(2分)。

3．與劍橋模型相比，清華彈塑性模型可以反映土的由剪應力引起的體積膨脹（剪脹）。說明它是如何做到這一點的?？梢詮膬蓚€方面回復（其中答出一個即可）：

（1）從屈服軌跡的形狀分析：清華模型的橢圓與強度線并不一定就在頂

點，如劍橋模型那樣。在其頂點以后部分反映剪脹。(2分)

（2）清華模型的硬化參數(shù)中為塑性體應變和塑性剪應變的函數(shù)，而不是

只為塑性體應變的函數(shù)，劍橋模型h=?pv.隨著加載硬化參數(shù)增加，?pv增加，亦即只能減縮，清華模型無此限制?；?2分)

圖1第一大題第3小題圖(3分)

4．Duncan-Chang模型與劍橋模型都是在常規(guī)三軸試驗基礎(chǔ)上建立的，前者通過常規(guī)三軸試驗確定的(???????????v的關(guān)系推出模型參數(shù)；后者通過三軸試驗建立了用p?--q表示的模型屈服函數(shù)。這兩個模型是否可以直接應用于平面應變問題的數(shù)值計算？

作為本構(gòu)模型，它們可以應用于計算任何應力狀態(tài)和應力路徑，

Duncan-Chang模型中有兩個基本的彈性模型參數(shù)E和?，劍橋模型的滾動法則沒有任何限制(3分);d?ij?d?就由模型的性能決定了(2分)。

5．沙漠中穩(wěn)定沙丘的背風坡坡度接近于松砂的自然休止角。它大于還是小于顆粒礦物的滑動摩擦角？為什么海邊的沙灘的坡度要比松砂的自然休止角小的多？

（1）即使是最松的砂土其自然休止角也稍大于礦物的滑動摩擦角（亦即

有一定的咬和）；(2分)

（2）水邊的松砂其水下部分是飽和的，在微小的擾動下，發(fā)生應變，可

能引起很大的超靜孔隙水壓力，使有效圍壓驟減，固結(jié)不排水強度很低。(見上圖)(3分)6．.自然巖土邊坡的滑坡大多在雨季發(fā)生，解釋這是為什么？7．.在有自由面的非穩(wěn)定滲流計算中，在邊界上有一流量變化：

?f。至于模型計算的效果好與壞，那??ijq????hcos??t其中?為給水度，它表示什么意義？試分析在水面上升和水面下降時，對于粘性土，給水度是否一致？

?（給水度）反映在自由水位變化時，由飽和到非飽和或者相反時，效應（單位）土體孔隙中需要的水量(2分)，對于粘土降低水位時，?較小，升高水位時，?與土的飽和度有關(guān)(3分)。

8.地基液化的條件、主要的影響因素和造成的危害有哪些？

（1）飽和松砂、振動；(2分)

（2）條件：內(nèi)因：砂土粒徑與級配、密實程度（孔隙比）；外因：排水條件、應力狀態(tài)、振動性質(zhì)；(2分)

（3）危害：強度喪失，沉降、倒塌、滑坡、泥石流等。(1分)

二．完成以下各題：（每題10分，共計30分）

1．砂土的內(nèi)摩擦角為??。若以M=q/p?表示其強度。根據(jù)莫爾－庫侖強度理論，推導三軸伸長（?????????與三軸壓縮（????????）的強度之比Me/Mc=?

三軸壓縮：p?(?1?2?3)/3,q??1??3三軸伸長：p?(2?1??3)/3,q??1??3莫爾－庫侖強度準則：?1?(2分)

1?sin??3(2分)

1?sin?Mc?(2分)

q3(?1??3)1?sin??1?sin?1?sin?6sin???3??p?1?2?31?sin?1?sin??2?2sin?3?sin?ME?q1?sin??1?sin?1?sin?6sin??3??(2分)p1?sin?2?2sin??1?sin?3?sin?ME3?sin?(2分)?MC3?sin?2．有人認為平面應變條件下，?y??方向上的應力?y為中主應力。試用彈性理論分析在?z??x?k的平面應變狀況下,泊松比為?＝0.33時，在什么條件下?y為中主應力，什么條件下?y