(完整word版)高等土力学
1.简述强度折减法的原理及分析过程
抗剪强度折减系数法的理论
2．1抗剪强度折减系数法的概念
抗剪强度折减系数(SSRF：Shear Strength Reduction Factor)定义为：在外荷载保持不变的情况下，边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。这里定义的抗剪强度折减系数，与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。
2．2抗剪强度折减系数法的具体内容
折减系数sF的初始值取得足够小，以保证开始时是一个近乎弹性的问题。然后不断增加sF的值，折减后的抗剪强度指标逐步减小，直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳，那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值，即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值，就是这个土坡的稳定安全系数。
2．3抗剪强度折减系数法的优点
结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点：
（1）能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算；
（2）考虑了土体的本构关系，以及变形对应力的影响；
（3）能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状（通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置）；
（4）能够模拟土体与支护结构（超前支护、土钉、面层等）的共同作用；
（5）求解安全系数时，可以不需要假定滑移面的形状，也无需进行条分。
2.简述确定土体临界失稳模式最优化方法的数学模型及其分析过程
3.结合塑性力学上限定理，简述斜条分法作为土体稳定上限解的理论依据
4.如何理解垂直条分法作为土体稳定分析的下限解
5.边坡稳定、土压力和地基承载力的联系和区别？
P323-324
什么是加工硬化？什么是加工软化？
金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，使金属的强度和硬度升高，塑性和韧性降低的现象，称加工硬化或冷作硬化。
岩土中什么是压硬性？剪胀性？
压硬性随着压缩过程的进行，岩土的压缩模量逐步提高的现象，如应力应变曲线逐步变缓，就是压硬性的表现。剪胀性是指土在剪切过程中，体积膨胀或缩小的性质。一般，正常固结的粘土和低密度的砂土发生剪缩，超固结的粘土和中密度的砂土发生剪胀。
临界孔隙比：是指在三轴试验加载过程中，轴向应力几乎不变，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比。
水力劈裂：
水力劈裂是由于水压力的抬高在岩体或土体中引起裂缝发生与扩展的一种物理现象。水力劈裂是高压水流或其他液体将岩体内已有的裂纹、孔隙驱动扩张、扩展、相互贯通等物理现象的统称。
断裂韧度：
在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。它反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆断的能力，是材料的力学性能指标。
饱和松砂的流滑
第三章20题
3
1.强哥做的基础上总结了下作业：第二章5、34、40另外还有两个课外的，课件上有；第三章2、5、20必做，选做题4,10,13,26（1,3问），15,17,21,22,23,32,33,35,37,42；第四章1、3、4、9、10；第五章1、3、5、10（（1）、（2）、（4））、13、16、17、24
李广信版高等土力学课后习题答案-第二、三、四章
李广信版高等土力学课后习题答案-第二、三、四章
第二章 习题与思考题 17、在邓肯-张的非线性双曲线模型中，参数a 、b 、i E 、t E 、13-ult σσ（）以及f R 各 代表什么意思？ 答：参数i E 代表三轴试验中的起始变形模量，a 代表i E 的倒数；ult )(31σσ-代表双曲线的渐近线 对应的极限偏差应力，b 代表ult )(31σσ -的倒数；t E 为切线变形模量；f R 为破坏比。 18、饱和粘土的常规三轴固结不排水实验的应力应变关系可以用双曲线模拟，是否可以用这种实验确定邓肯-张模型的参数？这时泊松比ν为多少？这种模型用于什么情况的土工数值分析？ 答：可以，这时ν=0.49，,用以确定总应力分析时候的邓肯-张模型的参数。 19、是否可以用饱和粘土的常规三轴固结不排水试验来直接确定用有效应力表示的邓肯-张模型的参数？对于有效应力，上述的131()/d d σσε-是否就是土的切线模量t E ？用有效应力的广义胡克定律来推导131()/d d σσε-的表达式。 答：不能用饱和粘土的常规三轴固结不排水试验来直接确定用有效应力表示的邓肯-张模型的参数；在有效应力分析时，邓肯-张模型中的131()/d d σσε-不再是土的切线模量，而需做以下修正： 131()/=1-(1-2) t t E d d A σσευ- 具体推导如下：
' ' ' 11231231231231=[-(d +d )]1=[(-du)-(d +d -2du)]1=[(-du)-(d +d )-2du)]1=[-(d +d )-(1-2)du)]d d E d E d E d E εσυσσσυσσσυσσυσυσσυ 又由于23=d =0d σσ；且B=1.0时，13=(-)u A σσ?，则：13=(-)du Ad σσ，代入上式，可得： 1313131=[d(-)-(1-2)Ad(-)]1=[1-(1-2)A]d(-)d E E εσσυσσυσσ 可知 131(-)=1-(1-2) t t d E d A σσευ 20、土的3σ为常数的平面应变试验及平均主应力为常数的三轴压缩试验（1σ增加的同时，3σ相应的减少，保持平均主应力p 不变）、减压的三轴伸长试验（围压1σ保持不变，轴向应力3σ不断减少）的应力应变关系曲线都接近双曲线，是否可以用这些曲线的切线斜率131(-)/d d σσε直接确定切线模量t E ？用广义胡克定律推导这些试验的131(-)/d d σσε表达式。 解：三类问题都不能按131(-)/d d σσε直接确定切线模量t E ： （1）对于平面应变问题，有： 2112222112123121-=-E 1-1-=-E 1-1=G =+υυεσσυ υυεσσυ γτσυσσ（）（）（）
(完整word版)高等土力学
1.简述强度折减法的原理及分析过程 抗剪强度折减系数法的理论 2．1抗剪强度折减系数法的概念 抗剪强度折减系数(SSRF：Shear Strength Reduction Factor)定义为：在外荷载保持不变的情况下，边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。这里定义的抗剪强度折减系数，与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。 2．2抗剪强度折减系数法的具体内容 折减系数sF的初始值取得足够小，以保证开始时是一个近乎弹性的问题。然后不断增加sF的值，折减后的抗剪强度指标逐步减小，直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳，那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值，即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值，就是这个土坡的稳定安全系数。 2．3抗剪强度折减系数法的优点 结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点： （1）能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算； （2）考虑了土体的本构关系，以及变形对应力的影响； （3）能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状（通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置）； （4）能够模拟土体与支护结构（超前支护、土钉、面层等）的共同作用； （5）求解安全系数时，可以不需要假定滑移面的形状，也无需进行条分。 2.简述确定土体临界失稳模式最优化方法的数学模型及其分析过程 3.结合塑性力学上限定理，简述斜条分法作为土体稳定上限解的理论依据 4.如何理解垂直条分法作为土体稳定分析的下限解 5.边坡稳定、土压力和地基承载力的联系和区别？ P323-324
什么是加工硬化？什么是加工软化？ 金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，使金属的强度和硬度升高，塑性和韧性降低的现象，称加工硬化或冷作硬化。 岩土中什么是压硬性？剪胀性？ 压硬性随着压缩过程的进行，岩土的压缩模量逐步提高的现象，如应力应变曲线逐步变缓，就是压硬性的表现。剪胀性是指土在剪切过程中，体积膨胀或缩小的性质。一般，正常固结的粘土和低密度的砂土发生剪缩，超固结的粘土和中密度的砂土发生剪胀。 临界孔隙比：是指在三轴试验加载过程中，轴向应力几乎不变，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比。 水力劈裂： 水力劈裂是由于水压力的抬高在岩体或土体中引起裂缝发生与扩展的一种物理现象。水力劈裂是高压水流或其他液体将岩体内已有的裂纹、孔隙驱动扩张、扩展、相互贯通等物理现象的统称。 断裂韧度： 在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。它反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆断的能力，是材料的力学性能指标。 饱和松砂的流滑
土木工程博士研究生培养方案(完整版)
XXXXXXX大学土木工程学科 博士研究生培养方案 （专业代码：0814 授予工学博士学位） 一、培养目标 1．较好地掌握马克思主义基本理论，树立爱国主义和集体主义思想，遵纪守法，具有较强的事业心和责任感，具有良好的道德品质和学术修养，身心健康。 2．掌握本学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具有良好的科学素养和独立从事科学研究工作的能力，能够在在科学研究或专门技术上做出创造性的成果。具有严谨的科研作风，良好的合作精神和较强的交流能力。 3．能熟练地运用一门外国语，并具有一定的国际学术交流能力。 二、研究方向 本培养方案适用于土木工程一级学科下的各专业方向。主要研究方向及其内容如下： 1．工程结构安全监测与灾变控制 主要针对野外恶劣环境条件下工程结构长期实时监测、实时诊断和预测预报、灾变理论与控制等关键科学技术问题，进行结构健康监测与诊断评估理论、健康监测系统研究与设计、结构健康监测信息处理、工程结构灾变理论与控制研究，结构健康监测与安全评估体系的构建等方面的研究。 2．隧道围岩稳定性理论及控制技术 主要研究围岩与支护结构体系相互作用机理，高地应力和地下水对围岩稳定性的影响机理；高地应力、软弱围岩隧道支护设计原理和方法等围岩稳定性理论；隧道体系空间极限位移、位移速率与形态规律，隧道体系稳定性位移评价方法；隧道施工过程力学与隧道体系位移控制安全施工技术；隧道结构耐久性及运营安全风险控制理论等。 3．地基变形控制与特殊土路基 主要研究高速铁路、重载铁路及多年冻土路基的变形控制与稳定性
控制机理和技术，研究沉降变形的计算方法、监测手段和信息化控制技术；揭示冻土路基温度场的季节变化及长期演化规律，研究开发多年冻土的保护技术、季节性冻土的冻胀融沉防控技术。 4．结构力学行为与状态评估 主要研究混凝土结构的界面断裂及少筋混凝土构件的断裂损伤机理、建筑钢结构中半刚性节点的受力性能和减震耗能机理、钢桥栓焊连接细节的疲劳损伤机理、既有钢桥的状态评估，及钢-混凝土组合结构的受力性能和工作机理。 5．随机激励下大型结构动力响应与控制 以长大桥梁、高层建筑、大跨空间结构等大型工程为研究对象，针对其风荷载和地震荷载以及引起的结构振动和振动控制措施等问题，通过风洞试验、地震台试验和相关的数值分析方法，研究风灾害和地震灾害发生的机理、结构优化设计和预防控制措施，达到维护桥梁和结构安全、防止结构破坏的目的。研究内容包括：桥梁的风荷载与振动控制、结构的风荷载和风致雪荷载的分布、桥梁的地震反应和减振措施等。 6．岩土体损伤演化及地质灾害防控 岩土体受开挖影响的损伤演化机理是长大隧道安全施工、地质资源优化高效开采以及相关地质灾害防治的关键科学问题。本学科方向结合国家重大工程需求，主要研究岩石开挖损伤演化机制、锚杆锚固质量高精度智能监测与岩土体稳定性预测、复杂地质条件隧道地质超前预报与灾害防治以及尾矿库渗流稳定性控制等问题。 三、培养方式及学制年限 博士生的培养方式采取导师负责制或以导师为主的指导小组制。博士生的培养应以科学研究为主，课程学习和科学研究可以相互交叉，课程学习实行学分制，在申请答辩之前应修满所要求的学分。 博士生基础学制4年。全日制攻读博士学位的研究生（简称为全日制博士生）学习年限为3—5年；非全日制攻读博士学位的研究生（简称为非全日制博士生）学习年限不超过6年。 四、课程设置与学分要求 博士生课程设置分学位课和非学位课两大类，学位课分公共课、基础理论和专业学位课，非学位课分必修环节和选修课。
(完整word版)高等土力学历年真题
高等土力学历年真题 一、 黄土湿陷性机理与处治方法。(2010年) 1、黄土湿陷泛指非饱和的、结构不稳定的黄色土，在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的附加下沉现象。黄土湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对于湿陷的机理目前国内外有多种假说，归纳起来可分为内因和外因两个方面。 黄土形成初期，季节性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，而长期的干旱使水分不断蒸发，于是少量的水分以及溶于水中的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。同时随着含水量的减少，土颗粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力逐渐加大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体在自重压密，从而形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状大孔隙结构。 当黄土受水浸湿或在一定外部压力作用下受水浸湿时，结合水膜增厚并楔入颗粒之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中，各种胶结物软化，结构强度降低或失效，黄土的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的湿陷变形。 2、黄土地基处理方法 地基处理应考虑场地的选择和勘探，黄土湿陷类型的派别和地基处理方法的选择，以达到建筑设计经济与安全的要求。 灰土垫层 传统方法，用于高层建筑更能发挥其作用，它具有一定的胶凝强度和水稳定性，在基础压力作用下以一定的刚性角向外扩散应力，因而常用作刚性基础的底脚。 砂石垫层 用于地下水位较高的软弱土层，厚度约1-3m ，其下为工程性能良好的下卧层。 强夯法 是处理湿陷性黄土地基最经济的一种方法，其处理土层厚度一般用梅纳提出的估算公式QH z α= 灰土挤密桩 是处理大厚度湿陷性黄土地基方法之一，其作用是挤密桩周围的土体，降低或者消除桩深度内地基土的湿陷性，提高承载力。 振冲碎石桩 主要用于饱和黄土的地基处理，它以振冲置换作用为主。 打入混凝土预制桩 锤击沉入的钢筋混凝土预制桩，质量稳定，工艺简便，是目前高层建筑基础应用较广的一种。 灌注桩 主要用于饱和黄土填土地基，他是利用挖空或沉桩基将钢制桩管沉入土中成孔
(完整word版)高等土力学模拟考题8及答案
模拟考题8及答案 一． 回答下列各题（每题5分）： 1．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 , ϕcu 比较有何不同？ 答案：常规固结不排水压缩试验中一般为正孔压；而根据313[()]u B A σσσ∆=∆+∆-∆，在RTC 试验中，由于∆σ3是减小的，所以孔压为负，或者很小，因此RTC 试验的强度指标ϕcu 高。两种试验的c cu 相等均=0。 2．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有何区别？ 答案：刚塑性模型如左图：在屈服应力之前是刚性（不变形）的；达到屈服应力发生破坏或者不可控制的变形； 增量弹塑性：在任意一个应力增量下都是弹塑性的（既有弹性变形，也有塑性变形）。 3．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（包括抗拉与抗剪强度）的包线。 答案：不等于c ′tan ϕ′（小于），如图所示的联合强度理论包线。 4．在基坑内用集水井排水与在基坑外用井点降水，对于基坑支挡结构上的荷载有何不同，哪一种情况有利于工程的安全？ 答案：基坑内排水，地下水从外向里渗流，渗透力增加了支护结构上的荷载，不利于工程安全。
5．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？ 答案：由于地基土大多数是分层的，（1）变形非线弹性；（2）不是均匀的。用线弹性理论计算附加应力的误差不大。 6．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？ 答案：a/H 很大时。 7．为什么在山区，雨季多发生滑坡等地质灾害？ 答案：原因很多也比较复杂：主要有（1）强度降低（非饱和土基质吸力的减小或者消失）； （2）可能发生的渗流一般是增加滑动力；（3）孔隙水压力减少有效应力。 8．从剑桥模型的帽子屈服面分析，它能不能反映土由于剪应力引起的体积变化？ 答案：能够，反映减缩。 二． 有一种粘土的有效应力抗剪强度指标为：c '=30kPa, ϕ'=20︒， （1） 如果在初始围压为σc ＝200kPa 下固结，然后进行排水减压的三轴压缩试 验，问轴向应力σa 达到多少时，试样破坏？ （2） 当初始的固结应力σc 小于多少时，试验中试样将不能达到破坏状态？ 答案：（1） 231tan (45)2tan(45)2000.492300.722 56c kPa ϕϕσσ=︒--︒-=⨯-⨯⨯== （2）
(完整word版)华南理工大学级研究生期末考试土力学试题答案
2009级研究生高等土力学试题答案 （考试时间：2.5小时） 1. 说明土在什么情况下发生应变硬化与应变软化、剪胀与剪缩？（6分） 砂：松砂固结排水剪切——应变硬化，剪缩； 松砂固结不排水剪切—应变软化，孔压上升——流滑 密砂固结排水剪切——应变软化，剪胀 密砂固结不排水剪切-—应变硬化，孔压上升再略有下降 粘土：正常固结粘土，固结排水剪切—-应变硬化,剪缩； 正常固结粘土，固结不排水剪切——应变硬化，孔压上升到一定的程度。 超固结粘土,固结排水剪切——应变软化,剪胀. 超固结粘土，固结不排水剪切——应变软化，孔压开始有少量上升,然后降低，可能到负值。 2. 分析土的碎散性、多相性与变异性对土的抗剪强度的影响.（6分） 碎散性-—破坏呈现剪切破坏的形式，所以土的强度是指抗剪强度；细粒土—粗粒土的强度变化较大;强度与土的颗粒组成和级配关系很大。 多相性——非饱和土与饱和土的强度差异很大，前者强度高得多。 变异性——同样的土，随着应力历史和应变历史的不同，以及时间—空间上的差异，使得土的抗剪强度变异性很大。很难有完全均匀的和一成不变的土。 3. 在π平面上定性画出CTC （常规三轴压缩）、CTE(常规三轴伸长)、RTE （减载三轴伸长）三种试验的 应力路径示意图。（不比较三种试验的强度大小）（8分) CTC —-Q →A ； CTE ——Q →B ；RTE ——Q →C 4. 哪几种试验仪器能够模拟出真三轴应力状态?（5分） 真三轴仪，空心圆柱扭剪仪 5. 在几何比尺为N ，离心加速度为Ng 的离心模型试验中，饱和土体固结的时间比尺是多大？并予以证 明。（10) 固结时间因素公式：2v v c t T H =。假设模型土与原型土相同，则
高等土力学主要知识点整理（李广信版）
高等土力学主要知识点整理（李广信版） 第二章土的本构关系 （一）概述 材料的本构关系是反映其力学性能的数学表达式，一般为应力-应变时间-强度的关系，也称本构定律、本构方程。土的强度是土受力变形的一个阶段，即微小应力增量小，发生无限大(或不可控制）应变增量，实际是本构关系一个组成部分，是土受力变形的最后阶段。 第一应力不变量kk z y x I σσσσ=++=1 第二应力不变量kk yz xz xy z y z x y x I στττσσσσσσ=---++=2222 第三应力不变量22232xy z xz y yz x yz xz xy z y x I τστστστττσσσ---+= 坐标系选择使剪应力为零3211σσσ++=I ,3231212σσσσσσ++=I 3213σσσ=I 球应力张量)(3 1)(3131321332211σσσσσσσσ++=++==kk m 偏应力张量ii kk ij ij s δσσ31-=，其中=≠=j i j i ii 1 0δ，克罗内克解 第一偏应力不变量01≡=kk s J 第二偏应力不变量()()()[] 23123222126 121σσσσσσ-+-+-== ji ij s s J 第二偏应力不变量()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J 1.土的应力应变特性：非线性（应变/加工硬化、应变/加工软化）、剪胀性、弹塑性、各向异性、结构性、流变性（蠕变、应力松弛）。 加工硬化：应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定（正常固结黏土、松砂） 加工软化：应力一开始随应变增加而增加，超过一个峰值后，应力随应变增加而减小，最后趋于稳定（超固结黏土、松砂）剪胀性：剪应力引起的体积变化，含剪胀和剪缩
高等土力学主要知识点整理(李广信版)
第二章 土的本构关系 （一）概述 材料的本构关系是反映其力学性能的数学表达式，一般为应力-应变时间-强度的关系，也称本构定律、本构方程。土的强度是土受力变形的一个阶段，即微小应力增量小，发生无限大(或不可控制）应变增量，实际是本构关系一个组成部分，是土受力变形的最后阶段。 第一应力不变量kk z y x I σσσσ=++=1 第二应力不变量kk yz xz xy z y z x y x I στττσσσσσσ=---++=2222 第三应力不变量22232xy z xz y yz x yz xz xy z y x I τστστστττσσσ---+= 坐标系选择使剪应力为零 3211σσσ++=I ,3231212σσσσσσ++=I 3213σσσ=I 球应力张量)(3 1)(3131321332211σσσσσσσσ++=++==kk m 偏应力张量ii kk ij ij s δσσ31-=，其中⎩⎨⎧=≠=j i j i ii 1 0δ，克罗内克解 第一偏应力不变量01≡=kk s J 第二偏应力不变量()()()[] 23123222126 121σσσσσσ-+-+-== ji ij s s J 第二偏应力不变量()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J 1.土的应力应变特性：非线性（应变/加工硬化、应变/加工软化）、剪胀性、弹塑性、各向异性、结构性、流变性（蠕变、应力松弛）。 加工硬化：应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定（正常固结黏土、松砂） 加工软化：应力一开始随应变增加而增加，超过一个峰值后，应力随应变增加而减小，最后趋于稳定（超固结黏土、松砂） 剪胀性：剪应力引起的体积变化，含剪胀和剪缩
高等土力学部分知识总结
高等土力学部分学问总结 第七章土的固结理论 1.固结：所谓固结，就是在荷载作用下，土体孔隙中水体渐渐排解，土体收缩的过程。更准确地说，固结就是土体超静孔隙水应力渐渐消散，有效应力渐渐增加，土体压缩的过程。（超静孔压渐渐转化为有效应力的过程） 2.流变：所谓流变，就是在土体骨架应力不变的状况下，土体随时间发生变形的过程。 次固结：孔隙压力完全消散后，有效应力随时间不再增加的状况下，随时间进展的压缩。 3.一维固结理论 假定：一维（土层只有竖向压缩变形，没有侧向膨胀，渗流也只有竖向）； 饱和土，水土二相； 土体匀称，土颗粒和水的压缩忽视不计，压缩系数为常数，仅考虑土体孔隙的压缩； 孔隙水渗透流淌符合达西定律，并且渗透系数K为常数； 外荷载为均布连续荷载，并且一次施加。 固结微分方程：u为孔隙水压力，t时间，z深度 渗透系数越大，固结系数越大，固结越快；压缩系数越大，土体越难压 缩，固结系数就小。 土的固结系数，与土的渗透系数K成正比和压缩系数成反比。 初始条件：t=0，; 边界条件：透水面u=0 不透水面 4.固结度：为了定量地说明固结的程度或孔压消散的程度，提出了固结度的概念。 任意时刻任意深度的固结度定义为当前有效应力和总应力之比 U= 平均固结度：当前土层深度内平均的有效应力和平均的总应力之比。 固结度U是时间因数Tv的单值函数。 5.太沙基三维固结理论 依据土体的连续性，从单元体中流出的水量应当等于土体的压缩量 由达西定律：若土的各个方向的渗透系数相同，取
将达西定律公式代入连续方程： 太沙基三维固结理论假设三向总应力和不随时间变化 即： 即 6.轴对称问题固结方程 砂井排水引起的土中固结，在一个单井范围内可以看成轴对称的三维问题，包含竖向和径向两个方向水的流淌。 依据纽曼卡里罗定理：多向渗流时孔隙压力比等于各单向渗流时孔隙压力比的乘积。 则可以分解为两个式子， 7.Biot固结理论 假设：均质/饱和/线弹性/微小变形/土颗粒和水不行压缩/渗流满意达西定律 方程建立：1.单元体的平衡微分方程2.有效应力原理，总应力为孔隙水应力和有效应力之和，而孔隙水不能担当剪应力 3.本构方程（线弹性），也可以考虑弹塑性矩阵[D]，将应力和应变联系起来 4.几何方程，将应变和位移联系起来，最终代入得到位移和孔压表示的平衡微分方程（有效应力和孔压表示的拉梅方程） 5.连续性方程，土的体积变化＝土体孔隙的体积变化=流入流出水量差。 Biot固结方程包含四个未知变量：孔压，三个方向的位移。反映了变形和渗流的耦合。 8.Biot固结理论和太沙基理论的比较 假定方面：基本全都，均质/饱和/线弹性/小变形/达西定律/土体颗粒和水不行压缩/土体压缩系数为常数/外荷载为均布荷载且一次施加。区分：太沙基固结理论太沙基方程是比奥固结理论在法向总应力之和不随时间变化的假定下的一种简化。对于一维的状况，这种假设是合理的，二维三维是不合理的。 举例：饱和式样，施加垂直压力P后应力的变化为：t=0时，有效应力为0，孔压为P，三向的总应力之和为3P；在固结完成之后，竖向有效应力为P，孔压为0，而侧向有效应力为P，则三向的总应力之和为(1+2)P。可以看出三向的总应力之和是随时间变化的。 孔压与位移的联系：由于假定的不同，太沙基的方程中只有孔隙压力这一个未知量，与位移无关，比奥固结理论则将位移和孔压联系起来，联立方程组求解；从求解方法看，太沙基理论在求解过程中使用了有效应力原理/连续条件，对于物理方程只使用了体积应变，在做
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高等土力学考纲 一、土质学 (1) 知识点： (1) 题目： (3) 二、土的强度 (5) 知识点： (5) 题目： (8) 三、本构理论 (9) 知识点： (9) 题目： (10) 四、固结与流变 (12) 知识点： (12) 题目： (13) 五、边坡稳定 (14) 知识点： (14) 题目： (15)
一、土质学 知识点： 土的来源：土是母岩经过风化作用、搬运作用、沉积作用形成的松散堆积物质。因此，土是由岩石风化而来的。沉积岩是土经过成岩作用形成的岩石，因此，土和岩石实际上是互为物质来源，在地质历史时期是相互转化的。 举例：花岗岩风化作用，风力侵蚀（海蚀风、风蚀城堡、风蚀柱、风蚀蘑菇、风蚀洼地、戈壁滩），流水侵蚀（V形谷、沟谷、峡谷、瀑布），冰川侵蚀，海浪侵蚀。 成土作用：冰川堆积，风沙堆积，风力堆积（带有大量沙粒的气流，如果遇到灌丛或石块，风沙受阻堆积下来，就形成沙丘。需利用植被阻滞），流水沉积。 土中矿物：原生矿物，次生矿物，水溶盐，有机质，次生氧化物和难容盐。 土的分类：按土堆积的地点与母岩关系分为残积土（母岩风化后未经搬运而与母岩处于同一地点的土叫残积土）、坡积土（母岩风化后经过重力短距离搬运的土）、运积土（岩石风化后经过搬运作用而存在于与母岩有一定距离的土），运积土按搬运力不同分为洪积土、冰渍土、冲积土、风积土；按土的沉积环境分残积土、动水沉积土（坡积土，洪积土，冲积土）、静水沉积土（湖相沉积土，海相沉积土）、风积土、冰渍土。 土的三相：指土矿物颗粒组成的固相，土孔隙中的水组成的液相和土孔隙中的气体组成的气相。（三相之间的相互作用和三相比例的变化及各相的物质组成变化是土的性质变化的内因） 土壤中的晶体粘土矿物是母岩在经受化学风化而成土过程中形成的层状硅酸盐晶体矿物 粘土矿物具有可塑性、粘结性、膨胀性、阳离子交换与吸附特性等特殊性质，是土壤中最活跃的成分之一，因此成为土质学的主要研究对象（粘土矿物内部电荷经常处于不平衡状态，因此表面可吸附阳离子和水分子，在水中能分散成胶体悬浮状态）。 硅酸盐是由硅酸阴离子和各种金属阳离子组成的盐类，其骨干是硅离子和氧离子。 层状硅酸盐通常是由Si—O四面积层和Al—OH八面体层组成（由硅氧配位组成的四面体[SiO4]4-是最稳定的基本结构单元，硅氧四面体可以呈孤立的岛状形式，也可以通过公用氧离子相互连接成其它形状：环状、链状、层状等。） 层状硅酸盐粘土矿物晶体结构：组成晶体最基本的单元叫晶片，粘土矿物最基本的晶片通常由Si—O四面体层和Al—OH八面体层组成。粘土矿物晶体通常有四面体片和八面体片组合形成层状硅酸盐的晶层。粘土矿物晶体的晶胞按照两种晶片的配合比例分为1:1和2:1两大类型。 典型粘土矿物：高岭石Al4Si4O10(OH)8，伊利石KAl2(AlSi3O10)(OH)2·nH2O，蒙脱石Al2Si4O10(OH)2·nH2O 土壤中的氧化物以单粒、凝胶、氢氧聚合物等形式存在。还经常与层状硅酸盐矿物相结合，使粘土矿物的负电荷数量下降，阳离子交换量降低，土粒间连接增强。 氧化铁主要特点：1）大多数情况下是含量最高的氧化物，活动性也高，环境条件稍微变化都会对铁氧化物形态和性质发生影响；2）氧化铁在土壤团聚体形成过程中起到重要胶结作用，要分析粘粒的胶体性质通常要经过去铁处理；3）由氧化铁胶结的土壤通常渗透性低、孔隙小，孔隙率低，土壤脱水后易形成结核和硬壳，造成土壤板结。我国红壤是含铁高的典型土壤。 氧化物的功能：（1）氧化物的巨大表面使其具有较大活性；（2）氧化物的胶结作用使粘土颗粒聚集；（3）氧化物胶体的两性离解可使其带正电，与带负电的粘土颗粒发生反应而降低粘土矿物的阳离子交换量；（4）氧化铝吸附氧化硅胶体发生化学反应成为粘土矿物颗粒。 粘土矿物鉴定：差热分析法，X射线衍射分析（原理是利用单色光通过晶体不同层面后产生反射线会存在相
李广信版高等土力学课后习题答案-第二、三、四章
第二章 习题与思考题 17、在邓肯-张的非线性双曲线模型中，参数a 、b 、i E 、t E 、13-ult σσ（）以及f R 各 代表什么意思？ 答：参数i E 代表三轴试验中的起始变形模量，a 代表i E 的倒数；ult )(31σσ-代表双曲 线的渐近线对应的极限偏差应力，b 代表ult )(31σσ-的倒数；t E 为切线变形模量；f R 为破 坏比。 18、饱和粘土的常规三轴固结不排水实验的应力应变关系可以用双曲线模拟，是 否可以用这种实验确定邓肯-张模型的参数？这时泊松比ν为多少？这种模型用 于什么情况的土工数值分析？ 答：可以，这时ν=0.49，,用以确定总应力分析时候的邓肯-张模型的参数。 19、是否可以用饱和粘土的常规三轴固结不排水试验来直接确定用有效应力表示 的邓肯-张模型的参数？对于有效应力，上述的131()/d d σσε-是否就是土的切线 模量t E ？用有效应力的广义胡克定律来推导131()/d d σσε-的表达式。 答：不能用饱和粘土的常规三轴固结不排水试验来直接确定用有效应力表示 的邓肯-张模型的参数；在有效应力分析时，邓肯-张模型中的131()/d d σσε-不 再是土的切线模量，而需做以下修正： 131()/=1-(1-2) t t E d d A σσευ- 具体推导如下： ' ' ' 11231231231231=[-(d +d )]1=[(-du)-(d +d -2du)]1=[(-du)-(d +d )-2du)]1=[-(d +d )-(1-2)du)]d d E d E d E d E εσυσσσυσσσυσσυσυσσυ 又由于23=d =0d σσ；且B=1.0时，13=(-)u A σσ∆，则：13=(-)du Ad σσ，代入 上式，可得：
土力学第二版课后习题答案
∴ 2.70 1.01110.791.51 s s w d d G e ρρρρ⨯= -=-=-= ∴ 0.79 29.3%2.70sat s e G ω= == 1.60100 150.91110.06 s m V m g ρωω⨯====+++ ∴ (29.3%6%)150.935.2w s m m g ω∆=∆=-⨯= 1-4 解： w S m m ω= w S m m m =- s S m m m ω=- ∴ 1000 940110.06 s m m g ω= ==++ 0.16ω∆= ∴ 0.16940150w s m m g ω∆=∆=⨯= 1-5 解： (1) 31.77 1.61/110.098d g cm w ρ ρ= = =++ ∴ 0 2.7 1.0 1110.681.61s s w d d G e ρρρρ⨯=-=-= -= (2) 00.68 25.2%2.7sat s e G ω== = (3) max 0max min 0.940.68 0.540.940.46 r e e D e e --== =-- 1/32/3r D << ∴ 该砂土层处于中密状态。 1-6 解： 1. 1S d G e ωρ ρ=+ S r G e S ω= ∴0.15 2.750.8250.5A e ⨯== 0.06 2.68 0.5360.3B e ⨯== 32.75 1.50/10.825dA g cm ρ= =+ 32.68 1.74/10.536 dB g cm ρ==+ (1)d ρρω=+ ∴ 3(1) 1.50(10.15) 1.74/A dA A g cm ρρω=+=⨯+= 3(1) 1.74(10.06) 1.84/B dB B g cm ρρω=+=⨯+= A B ρρ< ∴ 上述叙述是错误的。