高等土力学思考题与概念题

思考题

第一章：

1． 对于砂土，在以下三轴排水试验中，哪些试验在量测试样体变时应考虑膜嵌入 (membrane penetration)的影响？HC, CTC, CTE, RTC, RTE, 以及平均主应力为常数的TC TE 试验。

2．对于砂土，在常规三轴固结不排水(CU)压缩试验中，围压σ3为常数，其膜嵌入 (membrane penetration)效应对于试验量侧的孔隙水压力有没有影响，为什么？对于常规三轴固结排水试验对于试验有无影响？

3．对于砂土，在常规三轴固结不排水(CU)压缩试验中，围压σ3为常数，其膜嵌入 (membrane penetration)效应对于试验的不排水强度有没有影响，

4．在周期荷载作用下饱和砂土的动强度τd (或σd )如何表示？定性绘出在同样围压σ3，不同初始固结比σ1/σ3下的动强度曲线。

5．在一定围压下，对小于、等于和大于临界孔隙比e cr 密度条件下的砂土试样进行固结不排水三轴试验时，破坏时的膜嵌入对于量侧的孔隙水压力有何影响？对其固结不排水强度有什么影响（无影响、偏大还是偏小）？

6．在土工离心模型试验中进行固结试验，如果模型比尺为100，达到同样固结度，模型与原型相比，固结时间为多少？

7．举出三种土工原位测试的方法，说明其工作原理、得到的指标和用途。

8．对于粗颗粒土料，在室内三轴试验中常用哪些方法模拟？各有什么优缺点？

9．真三轴试验仪器有什么问题影响试验结果？用改制的真三轴试验仪进行试验，其应力范围有何限制？

10． 在饱和土三轴试验中，孔压系数A 和B 反映土的什么性质？如何提高孔压系数B ？

11． 在p, q 坐标、?σ,?τ坐标和在π平面坐标下画出下面几种三轴试验的应力路径（标出应力路径的斜率）。 （1） CTC （常规三轴压缩试验）

（2） p ＝常数，b=0.5＝常数，真三轴试验； （3） RTE （减压的三轴伸长试验）。其中：

2

2

)()()(2

13

/)(3

13

12

132********σστσσσσσσσσσσσσ－＝

＋＝

-+-+-=

++=q p

)

(32tan 313

12σσσσσθ---=

第二章

1．土的刚塑性本构模型与增量弹塑性模型表现的应力应变关系曲线有何区别？ 2．在剑桥模型中，物态边界面上的不排水三轴试验的有效应力路径向p '--q 平面的投影是不是其屈服轨迹？为什么？

3．剑桥模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀（剪胀），清华弹塑性模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀？二者的区别是由于什么不同？

4．剑桥模型的帽子屈服面能不能反映土由于剪应力引起的体积变化？它是剪胀还是减缩？

5．Duncan-Chang 模型与剑桥模型都是在常规三轴试验基础上建立的，前者通过常规三轴试验确定的(σ1-σ3)~ε1~εv 的关系推出模型参数；后者通过三轴试验建立了用p '--q 表示的模型屈服函数。这两个模型是否可以直接应用于平面应变问题的数值计算。

6．在Dunca-Chang 模型中，一般试验常数K 与K ur 哪一个大些？

7．土的应力应变关系中，何谓应变软化？什么土在常规三轴压缩试验中会发生应变软化？

8．邓肯－张（Duncan-Chang Model ）双曲线模型的应力应变关系可表示为：

1

1

31εεσσb a +=

- 问其中参数a, b 有什么物理，力学意义？对于一种土，它们

是不是常数？

9．在剑桥模型中（Cam-Cay ），什么是物态边界面(State boundary surface)；什么是临界状态线（Critical state line ）？画简图说明。

10． 你知道有那些岩土材料的不连续数值计算方法？说明主要特点。

11． 在p ', q 平面上绘出修正剑桥模型屈服面（屈服轨迹）的示意图，这个模型使用什么流动规则？它是否可以反映土的剪缩性与剪胀性？

12． 在p ', q 平面上绘出Lade-Duncan 原始模型的屈服面和塑性势面（轨迹）的示意图，这个模型使用什么流动规则？它是否可以反映土的剪缩性，是否可以反映土的剪胀性？

13． 利用其屈服面和相适应的流动准则解释：为什么剑桥模型能够反映土在剪应力作用下发生体积变化（即土的剪胀(缩)性）。 14．

土的最基本的损伤模型可以表示为：{}{}{}d i w w σσσ+-=)1(。其中σi 为

没有损伤部分的应力，σd 为已经损伤部分的应力，w 为与应力及应变有关的损伤比。试写出该式的增量形式，即{?σ}的表示式。

15． 在什么类型的弹塑性模型中，其屈服面与破坏面（强度面）是重合的。

16． Dunca-Chang 模型有EB 形式和E ν形式。其中的参数B 、E t 与νt 之间；常数K b 、K 与G 之间应当有什么关系？

17． 说明在什么条件下，清华模型就退化为剑桥模型。

18． 与剑桥模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀（剪胀），清华弹塑性模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀？二者的区别是由于什么不同？

19． 在Dunca-Chang 模型中，一般试验常数K 与K ur 哪一个大些？K 与K b 之间哪一个大些？

20． 填方工程常常是平面应变状态的，如果在两个主动的主应力相差不大，零应变方向的主应力是否一定是中主应力？这时Duncan-Chang 的E 、ν模型中试验常数G 变小，对于计算的坝体沉降有什么影响？

第三章

1．沙漠中稳定沙丘的背风坡坡度接近于松砂的天然休止角。它大于还是小于颗粒矿物的滑动摩擦角？为什么海边的沙滩的坡度要比松砂的天然休止角小的多？

2．地基液化的条件、主要的影响因素和造成的危害有哪些？

3．什么叫砂土的临界孔隙比e cr ? 临界孔隙比与三轴试验的围压力σ3有什么关系？

4．有一处于临界孔隙比的砂土三轴排水试验的应力应变曲线如下图所示。试定性绘制出当e>e cr ；e<< e cr 和e= e cr 时三轴固结不排水试验的应力应变关系曲线。

5．正常固结粘土的强度包线过原点，即其粘聚力c 为零。这是否意味着它在各种应力状态下都不存在任何粘聚力？

6．已知砂土的固结不排水试验的有效应力路径如图示，绘图说明如何确定其有效应力指标和总应力指标。

7．有人认为平面应变条件下，εy =0方向上的应力σy 总是中主应力。这种说法是否正确？试用弹性理论分析在σz /σx =k 的平面应变情况下, 泊松比为ν＝0.3时，k 在什么条件下上述说法不准确？

8．影响砂土液化的因素主要有哪些？砂土液化时其有效应力的内摩擦角是否减少了？

9．什么是水力劈裂？心墙土石坝的什么部位容易发生水力劈裂？ 10．

土的抗拉强度σt 是否等于c ′tan φ′？

11． 写出弗雷德伦德（Fredlund ）的非饱和土强度公式，其中哪一个参数不是常数？它与土的什么物理性质指标有关？

12． 什么是饱和砂土的流滑现象，其说明原因和影响因素。 13．

土的抗拉强度σt 是否等于c ′tan φ′？定性绘出粘土的联合强度理论（抗拉

与抗剪）的包线。 14．

土的抗拉强度σt 是否等于c ′tan φ′？σt 大于还是小于c ′ctg φ′？

15． 写出Fredlunde 的非饱和土的强度理论公式；当体积含水率θ逐渐趋近于0时，?''是增加、不变还是减少？

16． 在周期荷载作用下饱和砂土的动强度τd (或σd )如何表示？定性绘出在同

2

3

1σσσ+= 2

3

1σσσ-= 0

样围压σ3，不同初始固结比σ1/σ3下的动强度曲线。 17． 如果采用减压的三轴压缩试验（RTC ：各向等压固结以后，轴向应力不变，围压减少，试样发生轴向压缩）对某正常固结饱和粘土进行固结不排水试验，得到的强度指标与常规的固结不排水强度指标c cu , ?cu 比较有何不同？

第四章

1．在条分法稳定分析中，一个土条上的渗透力大小通过浸润线的水力坡降计算，方向为浸润线的方向。

2．在基坑支护结构工程中，常常由于降雨和附近上、下水管线漏水而倒塌，试分析主要由于什么原因？

3．在有自由面的非稳定渗流计算中，在边界上有一流量变化：

其中μ为给水度，它表示什么意义？试分析在水面上升和水面下降时，对于粘性土，给水度是否相同？

4．在土中水为静水时，取土体（土骨架＋孔隙水）为隔离体时，体积为V 的隔离体边界上的总水压力的水平分量和垂直分量各为多少？在有渗流土体中取土体（土骨架＋孔隙水）为隔离体时，体积为V 的隔离体边界上的总水压力的水平分量等于什么力？

5．何谓非饱和土的土－水特征曲线？定性画出一条土－水特征曲线。

6．为什么非饱和土的土－水特征曲线常常采用体积含水率θw 作为纵坐标，而不采用重量（质量）含水量w?

7．在基坑支护结构工程中，常常由于降雨和附近上、下水管线漏水而倒塌，试分析主要由于什么原因？

8．判断下面的说法是否正确，如果不对，解释为什么。

（1）土体中由水头差引起的渗流，其水流方向总是沿着最大水力坡降的方向； （2）土中自由水面下某点的压力水头等于这点到自由水面的竖直距离。

9．堆石坝坝身的防渗有哪几种型式？各有什么优缺点？

10． 在有水及渗流的边坡稳定分析中，可以用孔隙水压力u ，进行土体的总体的分析；也可以使用渗透力，基于“土的骨架”的平衡进行分析。你的意见如何？

θμ

cos t

h

q ??-=

11．在基坑开挖降水时，可以在支护结构以外布设井点降水，也可以在基坑内布设集水井排水，从主动和被动土压力的角度，解释哪一种降水方式更有利于支护结构的稳定。

12．如果采用酒精进行粘土的渗透试验，其渗透系数应当比水的渗透系数大还是小？为什么？

13．什么是非饱和土的土水特征曲线？你对于基质吸力有什么看法？

14．下图中为一有沿坡渗流的土坡，水面与坡面齐平，问A点的水压力是多少？

14．水下钻孔桩施工中，需要保持孔内的水位比地下水位高，才能不塌孔。（1）为什麽孔内的水位比地下水位高；

（2）需要保持多大的水力坡降才能稳定？

（3）为了使井壁的水力坡降提高，工程中一般采用什么措施？

15．关于基坑支护结构上的水土压力的水土合算与水土分算，你有什么看法？

第五章

1．比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结果有什么主要不同？

2．对于一个宽度为a的条形基础，地基压缩层厚度为H，在什么条件下，用比奥固结理论计算的时间－沉降(t-s)关系与用太沙基一维固结理论计算的结果接近？

3．在是砂井预压固结中，什么是砂井的井阻和涂抹？它们对于砂井排水有什么影响？

4．发生曼德尔－克雷尔效应的机理是什么？为什么拟三维固结理论（扩散方程）不能描述这一效应？ 5．在堆载预压中，匀速线性加载40天施加100kPa 均布荷载。问在40天时的固结度U 1,与瞬时一次加载100kPa 均布荷载以后20天的固结度U 2相比，那个大？

6．有两个多层地基土如图所示，都是上下双面排水。如果按照化引当量层法，他们的固结应当是完全相同的。你认为哪一个在相同时段的固结度大？哪一个比较适合用化引当量层法计算？解释为什么？ ①层土：粘土， k=2?10-8cm/s, Es=3MPa, ②层土：砂质粉土，k=5?10-5cm/s, Es=6MPa,

7．单向压缩的分层总和法沉降计算公式为：∑?=n

i i vi h p m 1S ，写出斯肯普顿

（Skempton ）等人的“考虑三向变形效应的单向压缩分层总和法”的沉降计算基本公式。与常规的分层总和法相比，它有哪些优越性？

8．饱和粘土的瞬时沉降主要是由什么原因引起的？瞬时沉降量S i 与 h/b 有什么关系？（注：h 为土层厚度，b 为基础的宽度）。

9．在地基沉降计算的分层总和法中，采用半无限体的弹性理论解析解（布辛尼斯克解）计算地基中的附加应力，为什么一般不直接用弹性理论的位移解析解计算基础沉降？

10． 为什么说斯肯普顿（Skenpton ）等人的三向变形沉降计算方法中考虑了土的剪胀（缩）性因素？

11． 名词解释：

a) 砂土的临界孔隙比 b) 真强度理论

c)粘土的真强度理论

d)损伤模型

e)土的结构性

f)渗水力模型试验