高等土力学考试整理

一、 名词解释

1、 固结：根据有效应力原理，在外荷载不变的条件下，随着土中超静孔隙水压力的消散，

有效应力将增加，土体将被不断压缩，直至达到稳定，这一过程称为~。 单向固结：土体单向受压，孔隙水单向渗流的条件下发生的固结。

2、 固结度：在某一荷载作用下，经过时间t 后土体固结过程完成的程度。

3、 平均固结度：在某一荷载作用下，经过时间t 后所产生的固结变形量与该土层固结完

成时最终固结变形量之比称为~。

4、 固结系数：反映土的固结特性，孔压消散的快慢，与渗透系数k 成正比，与压缩系数

a 成反比，

(1)v v w

k e C a γ+=

?

5、 加工硬化（应变硬化）：正常固结粘土和松砂的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。

6、 加工硬化定律（理论）：计算一个给定的应力增量引起的塑性应变大小的准则。

7、 加工软化（应变软化）：在密砂和超固结土的试验曲线中，应力一般是开始时随应变增

加而增加，达到一个峰值后，应力随应变增大而减小，最后趋于稳定。 8、 压硬性：土的变形模量随围压增加而提高的现象。

9、 剪胀性：由剪应力引起的体积变化，实质上是由于剪应力引起的土颗粒间相互位置的

变化，使其排列发生变化，加大颗粒间的孔隙，从而体积发生了变化。

10、 屈服准则：可以用来弹塑性材料被施加应力增量后是加载还是卸载或是中性变载，即

是否发生变形的准则。屈服准则用几何方法来表示即为屈服面（轨迹）。

11、 流动准则：在塑性理论中，用于确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量张量的各个

分量间的比例关系的准则，也叫做正交定律。塑性势面g 与屈服面f 重合（g=f ），称为相适应的~；如果g f ≠，即为不相适应流动规则。 12、 物态边界面：正常固结粘土

'p ，'q 和v 三个变量间存在着唯一性关系，所以在

''p q v --三维空间上形成一个曲面称为~，它是以等压固结线

NCL 和临界状态线

CSL 为边界的。

13、 临界状态线：初始等向压缩曲线由于偏应力的增加，土体中剪应力增加，孔隙比改变，

AB 曲线在三维空间坐标系中脱离原水平面e-p 向上方移动，达到破坏时，对应的空间曲线叫~。因此~是破坏点的空间轨迹，在p-q 平面内投影为一直线，称破坏线。 14、 破坏：试样在一定应力状态及其他条件下失去稳定或产生过大的变形。

15、 真强度理论：（粘土）为了反映孔隙比对粘土抗剪强度及其指标影响，伏斯列夫把抗剪

强度分为受孔隙比影响的粘聚分量

e c 和不受孔隙比影响的摩擦分量tan e

σ?

，角标

e 表示孔隙比，即所谓的真强度理论与真强度指标。

16、 拟似超固结土：老正常固结土有与超固结土相似的特性，称为~，其中

0/cq p p 称为

拟似超固结比。

17、 灵敏度：原状粘土与重塑土的无侧限抗压强度之比。

18、 各向异性：材料在不同方向上的物理力学性质不同的性质，分为初始~和诱发~。 19、 土的强度：土在一定条件下破坏时的应力状态。 20、 粘聚力：破坏面没有任何正应力作用下的抗剪强度

21、 临界孔隙比：在三轴试验加载过程中，轴向应力差几乎不变，轴向应变连续增加，最

终试样体积几乎不变时的孔隙比。

22、 蠕变破坏：在极慢的加载速率下，某些土发生破坏时的应力远低于常规强度试验下的

峰值强度，有时甚至为后者的50%，这种情况称之为~。

23、 饱和松砂的流滑：随着应变增加，超静孔压急剧上升，有效应力减少，沙土呈流动状

态，也称为“流滑”。

24、 水力劈裂：由于孔隙水压力提高，在土体重引起拉伸裂缝发生和发展的现象称为~，

其实是一种拉伸破坏。

25、 断裂韧度：材料抗断裂性能的一个重要参数，属于材料的固有特性，单位3

2

/kN

m

。

26、 有效应力原理：作用在饱和土体上的总应力由土中的 两种介质承担，一种是孔隙水中

的孔隙水压力，另一种是土颗粒形成的骨架上的有效应力，而土的抗剪强度是由有效应力决定的。

27、 孔隙水压力系数：用于表示超静空隙压力增量和总应力增量的关系。 28、 莫尔库仑准则：

()f f τσ=，即一个平面上的抗剪强度f

τ取决于作用于这个平

面上的正应力

σ

。其中破坏包线的函数()f σ是由试验确定的单值函数。因此，当

材料应力状态的最大莫尔圆与上式所表示的包线相切时，材料即破坏。 29、 Darcy 定律：单位面积渗流量q 与水头坡降i 成正比，q=ki ，k 称为渗透系数。 30、 骨干曲线：

31、 孔压系数B ：当进行不排水试验时，可量测试样孔压，试样孔压与施加室压之比，

/c B u σ=??。

32、 Ng 模型试验：就是将土工建筑物或地基或基础尺寸缩小到1/n ，同时重力加速度增大

为ng 。

33、 材料的本构模型：是反映材料的力学性状的数学表达式，表示形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也称为本构定律、本构方程。

34、 主应力面：在过一点的斜截面上，只有法向应力而无剪应力时，这个斜截面就是~。 35、 应力不变量：即不随坐标的选择而变化的量。

36、 主应力空间：以三个主应力的坐标轴，用应力为度量尺度形成的一个空间。在此空间

中的一个点P 代表一个应力状态（1

23,,σσσ）

；此空间中的一条线表示了一条应力路径。 37、

π平面：与空间对角线垂直的平面。

38、 变形模量：反映土体在侧向自由膨胀条件下应力和应变之间相互关系的量，可由广义

胡克定律得到。压缩模量：在完全侧限条件下，土体竖向附加应力与相应的应变增量之比称~，用Es 表示。弹性模量：

39、 静水压力：由均质流体作用于物体上的压力，~增加，会使受力物体的体积减小，但

不会改变其形状。超静水压力：孔隙水压力：有效应力原理中，总应力的一部分是由土体孔隙内的土及气来承担的，称为~。 40、 扩散方程：将σ

ε-关系是为常量（E const =）的同时，也假设三个主应力之和

不变，不满足变形协调条件。

41、 曼代尔效应：在不变的荷重施加于土体上以后的某时段内，土体内的孔隙水压力不是

减小，而是增大，而且超过应有的压力值。

42、 超固结土、正常固结土、欠固结土：根据先期固结压力与土层现有上覆压力的对比，

可将土分为超固结土、正常固结土、欠固结土：pc=p1为正常固结土；pc>p1为超固结土；pc

44、 应力水平：两层含义：一是指围压绝对值的大小，二是指应力（常为剪应力）与破坏

值之比。

45、 应力历史：~既包括天然土在过去地质年代中受到的固结和地壳运动作用，也包括土

在试验室或在工程施工、运行中受到的应力过程，对于粘性土一般指其固结历史。 46、 洛德角：是一个表征应力状态的参数，可表示中主应力和其他两个主应力间的相对比

例。

θ=二、 简答题

1、 简述土的应力应变关系的特征及其影响因素。

答：非线性、弹塑性、剪胀性、（各向异性、结构性、流变性）；应力水平、应力路径、应力历史。

2、 邓肯—张模型分析总结？

答：应变仅由偏应力贡献，球应力没有贡献。优点：①能反映土体变形的主要特征，

非线性、应力历史、应力路径；②简单，容易为工程接受；③模型参数容易确定，积累了丰富的确定模型的经验。缺点：不能反映土体变形的剪胀性、软化、各向异性和结构性。

3、 剑桥模型的试验基础和基本假设？

答：①试验基础：正常固结土和弱超固结土试验基础上建立②基本假设：帽子屈服面，相适应的流动规则，以塑性体应变为硬化参数（加工硬化定律）。只要有三个试验场数：各向等压固结系数

λ，回弹系数k ，破坏常数m 。

4、 土的强度有哪些特点？

答：三点，由于土的碎散性、多相性造成土①强度主要由颗粒相互作用力决定，土的破坏主要是剪切破坏，其强度主要表现为粘聚力和摩擦力；②研究时要考虑孔隙水压力、吸力等土特有的影响强度的因素；③土的地质历史造成土强度强烈的多变性、结构性和各向异性。

5、 屈服与破坏的关系？达到强度是否一定破坏？

答：对于刚弹性体和弹性—理想塑性体屈服即意味着破坏，对于增量弹性模量屈服和

破坏并不是同一概念。土的屈服与强度与人们选择的理论模型有关，土体破坏与边值问题的具体边界有关。

6、 影响土的抗剪强度的因素？

答：①内部因素：土的组成（如矿物成分、颗粒大小、级配、含水量等）、土的状态

（如密度、孔隙比）、土的结构（如絮凝结构）；②外部因素：温度、应力应变因素（如围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、加载速率、排水条件等。 7、 一维渗流固结理论的基本假定？

答：①土层是均质的、完全饱和的；②土粒与水均为不可压缩介质；③外荷载一次性瞬时施加到土体上，在固结过程中保持不变；④土体他应力与应变之间存在线性关系，压缩系数为常数；⑤在外力作用下，土体中只引起上下方向的渗流与压缩；⑥土中水的渗流服从达西定律，渗透系数保持不变；⑦土体变形完全是由孔隙水排出和超静水压力消散所引起的。

8、 Biot 理论与准三维固结理论比较？

答：①二者建立方程的依据基本一致：小变形、线弹性、渗流符合达西定律，但准三维固结理论假设法向总应力随时间不变，而Biot 理论不作此假定；②Biot 理论考虑土骨架变形孔压的影响，即位移与孔压相互耦合，而准三维固结理论对土体变形和孔

压消散分别加以计算，其直接后果是后者无法解释Mandel-Cryer 效应。 9、

常规三轴试验的优缺点？

答：①近似单元体试验，试样内

στ

、相对对均匀；②

σ

状态和路径明确；③

排水条件清楚，可控制；④破坏面非人为固定；⑤操作复杂，现场无法试验；⑥不能反映

2σ的影响；⑦边界条件、膜嵌入的影响。

10、割线模型与切线模型比较？

答：①割线模型考虑了应力应变全量关系，能反映土变形的非线性及应力水平的影响，可用于应变软化阶段。但理论不严密，不能保证解的唯一性；②切线模型为分段线性化的增量形式的胡克定律，能反映土变形全过程。

11、在直剪、単剪、环剪试验中，试样的应力和应变有什么特点？

答：①直剪：破坏面人为确定，应力和应变不均匀且十分复杂，试样内各点应力状态及应力路径不同。在初始状态，剪切面土单元与试样中其他单元一样是K0应力状态，即

3001v K K σσσ==。在剪切破坏时，剪切面附近土单元主应力大小和方向决定与强度包线；②単剪：试样内所施加的应力被认为是纯剪，加载过程中竖直应力

v σ和水平应力h σ保持常数，()vh hv ττ不断增加。应力莫尔圆圆心不变，

其直径逐渐扩大，直至与强度包线相切；③剪切面的总面积不变。 12、土的应力应变关系影响因素？

答：时间、温度、湿度等，其中时间是主要因素，与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论。

13、达西定律及其物理意义和适用范围。

答：达西定律：单位面积渗流量q 与水力坡降i 成正比，比例常数为渗透系数k. 影响土渗透系数因素有：颗粒骨架包括土颗粒组成、土的状态级土的结构，渗透流体的影响。 适用范围：

达西定律是由无粘性土体(中砂、细砂、粉砂等)实验得到的，后来经过修正后推广应用于其他土体。试验表明:渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。一般砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动—层流，渗流运动规律符合达西定律。

粗颗粒土(如砾、卵石等)的试验结果：由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流，v-i 关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式—紊流，达西定律不再适用。

一般认为对于粘性土也是基本适用的。

14、饱和土的基本特性？

答：①饱和土的压缩主要是孔隙体积减小所引起 ②孔隙水的挤出速度主要取决于土的渗透性和厚度

③超静孔隙水压力u 是外荷p 在土孔隙水中所引起的超静水压力,通常简称孔隙水压力

④有效应力σ￠是由土骨架传递的压力，即颗粒间接触应力

⑤饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程，在任一时刻，有效应力σ和孔隙水压力u 之和始终等于饱和土体的总应力σ

15、粘土和砂土的初始各向异性是由于什么原因？什么是诱发各向异性？

答：由天然沉积和固结造成初始各向异性。在室内重力场中，制样过程的不同也会使土试样具有不同程度的初始各向异性。所谓诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应力发生应变后，其空间位置将发生变化，从而造成土的空间结构的改变。 16、土的强度理论的讨论

答：①特雷斯卡准则是最大剪应力准则、米泽斯是最大八面体剪应力准则，都只适用于饱和软粘土的不排水情况。

②莫尔库仑强度准则反映了破坏面上正应力与抗剪强度之间的关系，正确的反映了土强度的摩擦特性，在一定范围内保证较高的适用性，但有两点不足：一是假设了主应力对土的破坏没有影响，二是通常令强度包络线是直线。

③莱特—邓肯破坏准则是在砂土实验基础上建立起来的，只有一个材料常数，反映出了平均主应力p 或第一应力不变量I 的影响及中主应力的影响，同时它的破坏面形状和模型中的屈服面及塑形势面形状一致，并且没有角点，适用于砂土和正常固结粘土。 ④隐含破坏准则一般包含在涂的本构模型之中，一般不能单独适应在极限平衡问题的分析中。

17、土抗剪强度机理

答：土的抗剪强度有两部分组成，一部分是摩擦强度，一部分是粘聚强度，强度机理及影响因素十分复杂，不可能将二者截然分开。摩擦强度包括固体颗粒间的滑动摩擦及咬合摩擦粘聚力包括有静电引力、范德华力、颗粒间的胶结、颗粒间家触电的化合价键及表观粘聚力。 18、影响土渗透系数的因素

答：①颗粒骨架：土颗粒的组成、土的状态（密度）、土的结构；②渗透流体（粘滞系数η、液体的容重w γ、压力、温度、流体内电解质的浓度）

图：

⑦莱特—邓肯模型的屈服面及其轨迹

⑧松砂和密砂的三轴试验结果

⑨正常固结粘土与超固结粘土的三轴固结不排水试验

⑩流网的绘制

（11）剑桥模型