(完整word版)高等土力学
高等土力学-李广信-清华版
有时也简称为三轴试验。在这种试验中，一般试样是首先等向固结（HC）到一定围压σ c ，然 后保持σ c 不变，增加轴向应力直至破坏。试验中 b = 0 或θ = −30° 。
(3) 常规三轴伸长（CTE:Conventional Triaxial Extension）试验
1. 三轴仪及几种不同应力路径的三轴试验 图 1.1.5 表示的是三轴仪及其试样的应力状态。试样被橡皮膜包裹放在压力室中的压力水中，对
于饱和试样，排水试验中可通过接通试样的排水管量测试样的体积变化；在不排水试验中可通过孔
压传感器量测试样中的孔隙水压力。当首先施加室压（围压）σ c 时，则试样为各向等压应力状态， 即σ 1 = σ 2 = σ 3 = σ c ；随后通过活塞施加轴压，则在轴向产生偏差应力σ 1 − σ 3 ，设σ 1 = σ a ，σ a
在 TE 试验中，轴向应力 σ a = σ 3 为小主应力，在减小轴向应力的同时，增加室压 σ c ，使 ∆σ a = −2∆σ c ，使 P 保持不变。试样被挤长，最后伸长破坏。试验中θ = 30o 或 b=1.0。
(5) 减压的三轴压缩（RTC：Reduced triaxial compression）试验
拉伸破坏。
(7) 等比加载（PL:Proportional loading ）试验 用三轴试验可进行等比加载压缩试验。一般情况是：σ a / σ c = ∆σ a / ∆σ c = k ，其中 k 一般
为不小于 1.0 的常数。等比加载试验中最普遍的是静水压缩试验（HC，k=1.0）和 ka 固结试验 （ k = 1/ k0 ）。在这类试验中，试样总是加载压缩（ ∆ε v > 0 ）和卸载回弹（ ∆ε v < 0 ）的。
高等土力学
土工试验包括室内试验、原位测试、模型试验和原位监测直剪试验(剪切面上主应力是旋转的，剪切面是人为确定的，试样应力和应变不均匀，试样内各点应力状态及应力路径不同，边界上存在应力集中，不能控制排水)单剪试验(可测排水与排水，剪应变均匀)环剪试验(剪切面积不变，适合量测大变形后土的残余强度或终极强度)3围压增加,应力增量引起体积应变增量越来越小,土被压密，称压硬性，膜嵌入：顶帽和底座与试样间的摩擦力，使试样两端存在剪应力，从而形成对试样的附加约束，这样在压缩试验中试样破坏时呈鼓形而拉伸试验时试样呈腰鼓形, 对于粗粒土，压力室的压力水会使橡皮膜嵌入试样表面，形成麻面，亦即膜嵌入的影响对于均匀的粗粒土，在室压变化情况下，它对试验的体变量测影响很大，使量测的试样体积压缩量放大了。
这这一影响与试样的密度、颗粒尺寸和形状及土的级配有关；与膜厚度和模量有关；也与室压的变化有关,常规三轴排水室压不变化,对体积量测影响不大,但对于三轴不排水试验，因为其有效围压随孔压变化对量测的孔压有较大影响。
大型高压三轴, 相似模拟, 剔除法, 替代法,混合法，模型试验在通常的重力场中，在一定的边界条件下对土工建筑物或地基进行模拟，量测有关应力变形数据，通过一定的理论计算或数据计算来检验理论计算结果，小比尺的试验是将土工建筑物或地基及基础缩小n 倍，同样自重和荷载也缩小n 倍。
由于土并不是线弹性材料，在1g 下小尺寸模型中土中的应力水平很低。
而在很低的围压下，土的应力、应变、强度性状与常规围压下有很大不同。
另一种是足尺试验，按原型尺度模拟进行试验。
ng 模型试验就是将土工建筑物或地基与基础尺寸缩小n 倍，一般采用原型材料作模型，土的密度相同。
这样可使模型与原型的应力、应变相同；破坏机理相同，变形相似。
对于以重力荷载为主的情况，尤为适用。
目前有土工离心机和渗水力模型试验两种. 罗德角是主应力空间主应力和偏应力分量(八面体剪应力或偏应力第二不变量)夹角。
土力学 Microsoft Word 文档
1土：地壳岩石经过强烈的风化后产生的碎散矿物的集合体土的分类：根据搬运方式分：残积土和运积土2根据搬运动力分：坡积土洪积土冲击土湖泊沼泽沉积土海相沉积土冰积土风积土3岩石按成因分为岩浆岩沉积岩和变质岩4土的渗透破坏形式主要有：流土和管涌5风化过程包括物理风化和化学风化6土的主要特点：碎散性三相体系自然变异性7土的三相组成：固体颗粒水气体8土的三相指标中，可以通过试验直接测定的有土的密度，土的含水量，土的比重9土的压缩系数越小，其压缩性越小，土的压缩模量越小，其压缩性越大10随着荷载的增加，地基变形的三个阶段是弹性压密阶段局部剪损阶段整体剪切破坏阶段11土的密实度：对粗粒土来说是指土的密实度，对于细粒土则是指土的稠度12瑞典圆弧法对于粘性土坡稳定安全系数的定义为抗滑力矩与滑动力矩之比13粒径级配：颗粒的大小及其在土中所占的比例14粒径级配的分析方法：篩分法和水分法15土的不均匀系数“：Cu=d60/d10 Cu越大，表示土俞不均匀16曲率系数：Cc=d302/d60*d10其中，Cc=1--3,Cu》=5称为级配良好的土16判别土的级配优劣：依据土的粒径级配曲线中的不均匀系数Cu，和曲率系数Cc，当Cu〉=5且Cc〉=1——3的土为级配良好的土，反之，则不是17粘土矿物的分类：高岭石：颗粒较粗，不易吸水膨胀和失水收缩蒙特石：颗粒细微。
具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性伊利石：特征介于以上两者之间18土中水分为结合水和自由水，结合水分为强结合水和弱结合水自由水又分为毛细水和重力水19土中气体类型：吸附于土颗粒表面的气体，溶解于水中的气体，四周被水和土颗粒所封闭的气体，自由气体。
20土粒比重Gs：土的质量与同体积蒸馏水在4摄氏度的质量之比21土的含水量：水的质量与土粒质量之比22孔隙比：孔隙体积与固体颗粒体积之比23孔隙度：孔隙体积与土总体积之比24土的物理状态：对于粗粒土，是指土的密实程度，对于细粒土，是指土的软硬程度或称为粘性土的稠度25土的压缩模量：在完全侧限条件下土的竖向应力变化量与其相应的竖向应变变化量之比称为土的压缩模量，Es。
清华大学高等土力学复习题完整版
清华大学高等土力学复习题集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]高等土力学第一章土的物质构成及分类1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？6粘土表面电荷来源有哪几方面利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理7非饱和土中土水势以哪种为主如何测定非饱和土的土水势大小8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。
10试简明解说土水势的各分量？11土的结构有哪些基本类型各有何特征12分散土的主要特征是什么为什么有些粘性土具有分散性13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。
第二章土的本构关系及土工有限元分析1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做试验，保持σ3为常量，增加σ1－σ3所得应力应变关系曲线有何不同所得强度指标是否相同2屈服面和硬化规律有何关系？3弹塑性柔度矩阵[C]中的元素应有哪三点特征？4剑桥弹塑性模型应用了哪些假定欲得到模型参数应做哪些试验5广义的“硬化”概念是什么什么叫硬化参数6什么是流动规则什么叫塑性势流动规则有哪两种假定7弹塑性模型中，为什么要假定某种型式的流动法则，它在确定塑性应变中有何作用？8根据相适应的流动规则，屈服面和塑性应变增量的方向有何特征？9试解释为什么球应力影响塑性剪应变？10什么叫土的变形“交叉效应”“交叉效应”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？11什么叫应力路径什么叫应力历史试结合图示说明它们对土的变形的影响12什么叫土的“各向异性”考虑“各向异性”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？13哪些因素影响土的变形或土体变形有哪些特征14什么叫剪缩什么叫剪胀什么样的土表现为剪胀，怎样的土表现为剪缩邓肯双曲线模型能否反映剪胀，剪缩为什么修正剑桥模型能否反映15试结合图示描述线弹性、非线性、弹塑性的应力应变关系（有图）16试解释为什么剪应力影响塑性体应变？17试解释为什么球应力影响塑性剪应变？18增量形式非线性弹性模量是如何定义的？19增量形式非线性泊松比是如何定义的？20什么叫回弹模量什么条件下用之21围压对土的变形和强度有何影响？22什么叫屈服轨迹？试在p-q平面绘出“开口型”和“帽子型”屈服轨迹？23试用屈服面理论说明加载、卸载和中性变载情况？24什么叫破坏准则什么是破坏面25什么叫屈服准则什么叫屈服函数什么叫屈服面有哪两种类型的屈服面各有何特点在反映土体变形特性方面有何不同屈服面和硬化规律有何关系26土的弹塑性模型包含哪几方面的假定各有何意义27用普通三轴仪如何做试验来说明剪应力会引起土体的体积应变这种体积应变是弹性的，塑性的，还是包含弹性和塑性两部分为什么28初始应力状态σ1＝40Kpa,σ3＝15Kpa,加荷后达到σ1＝45Kpa,σ3＝25Kpa。
【精品】高等土力学(李广信)3.4-影响土强度的外部条件完整版
围压与偏差应力间线性关系
（莫尔－库仑理论）
131s2 inccos3sin
0
lg3
Pa
图3－29 非线性的强度包线
f
A
b n
（b<1.0）
固结后孔隙比 ec＝0.87
（a）
3=0.1～7.8MPa
松砂
Sacramento河松 砂在不同围压 下三轴试验的
1/3－及v－ 3间关系曲线。
y=66-0.25×160=24kPa
y>x= z
成为大主应力
tg:= (y-x )/(2z-y-x )
=0 －60 时，y为小 主应力3。
=0（+60）时，y为 中主应力2。
=60120时，y为大主 图3－36 平面上，不同主应力的角域 应力1。
卸载时，y 小主应力－中 主应力－大主应力
图3－37 k=1.17 的平面 应变等比试验中，应力 循环时应力路径。
y[y-(z+x)]/E=0 z= kx
k（1-）/ 当 =0.33
y=(1 + k)x
k（1-）/ yx
k2.0 y为小主应力
平面应变等比减载时，y为大主应力的情况
y[y-(z+x)]/E=0 z= x = 100kPa
y=2x
=0.33
y=66kPa
减载到: z= x = 20kPa
=0.25
3.4.5 温度与土强度关系
（1）在较高温度下，水的粘滞性变小，渗透系 数增加，从而在高温下固结的饱和粘土的孔隙 比减小, 土的密度也越高。
（2）在不排水情况下剪切时，较高的剪切温度 可能产生较高超静孔隙水压力，减少土的有效 应力，从而使土的抗剪强度下降。
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Ⅱ
Ⅰ
计 算 公 (2) 式 的 推 导
567天，U＝94％；n=100，U＝99％－时间？
1U
8
2
et
9 4 % 0 .0 0 4 6
Tv
cvt H2
n 100,
10000t
0.01
8
2
e 10000t , t
2.3h
已知砂土试样的1＝800kPa， 2 ＝500kPa， 3＝200kPa，
1 /3 4 c 1210kPa, RTC
答案：φ’=20 ； φcu=13
答案
G=2.67 2m e=0.89
0.54 t/m2
H=2m
1.76 t/m2
3.76 t/m2
H=2m
2 t/m2
H=2m
H=0.31 m H=1.69m 0.44 t/m2
2 t/m2
51.21 kPa
10.8m 6m
105.95 kPa 111.84 kPa
，
370
，
c0
；
sat 18.7KN / m3
105kPa
i=9/12
水头损失各4.5m
90kPa
pa Ka z Ka ( j)z pp K p z K p ( j)z
49.92 kPa 6m
56.07 kPa
b
y z
x x
b
2
(1)
3ctg 1
z ( z x ) y ( y x )
q 1 b b2 ( z x )
z
q
(3)
1 b b2
y bz
(4)
1 b b2 z
3 p z y 3 x
x
高等土力学-绪论
在盐分影响下，液限和强度均将降低。
多水高岭石因其在各片之间有H2O型式的结晶水，矿物 是圆杆形或扁平的棒状。由于这种棒状矿物在湿化后将起 滚珠轴承似的作用，岩土体将易于发生滑动。
蒙脱石（2Al2[Si4O10](OH)2•nH2O）的基本单元为2︰ 1组合的三层结构，由基本单元构成蒙脱石微粒。 它的晶胞之间为数层水分子，由联结力很弱的O2-相 互联系，晶格具有异常大的活动性，遇水很不稳定，水 分子可无定量地进入晶格之间而产生膨胀，体积可增大 数倍。 矿物离子表面常被水包围，具有高塑性，和低内摩 擦角。脱水后又会显著收缩，并伴有微裂隙产生。
物质结构组分的物质特性与相互作用是土性考察的主要对象。
土的物质结构研究包括各组分（各组成相）物质本身 的特性以及各组成相物质之间相互作用的特性以及它们的 运动形式。 前者有各组份的物质成分、特征状态、相对含量，后 者又有气液之间、固液之间、流固之间不同的相互作用。 在气液之间，其相互作用基于收缩膜理论，即气液交 界面上表面张力与孔隙气压力和孔隙水压力之间的应力平 衡理论； 在固液之间，其相互作用基于双电层理论，即固相表 面上的电荷层与其相邻液相中的离子层以及受它影响的扩 散层之间电力平衡理论、离子交换理论和电动理论； 在流固之间，其相互作用基于结构性理论，即土骨架 结构在气相作用，尤其是液相作用下结构强度的损伤变化 理论。
土的物质结构理论 土的强度理论 土的变形（本构）理论 土的渗透理论 土的固结、流变理论 土体的松散介质极限平衡理论
土体的楔体极限平衡理论 土体的渗流理论 土体的土工抗震理论
第2章
2．1 概述
土的物质结构理论
土的物质结构理论是研究土的物质组分特性及物 质结构特性与土力学特性间本质关系的理论。 将着重从如下四个方面讨论有关的问题： 第一，物质结构的变化是土性变化的内在依据； 第二，物质结构的状态是自然历史与环境条件综 合影响的结果； 第三，物质结构组分的物质特性与相互作用是土 性考察的主要对象； 第四，物质结构的总体特性是评价、利用与改造 土的基础。
(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 →C4. 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2v m vm m c t T H =;2v p vp pc t T H =；令vm vp T T =，得到 22v p v m m p c t c t H H =， 进一步得到：2221m m p p t H t H N ==6. 通过示意图阐述在德鲁克(Drucker)公设下为什么屈服面必须是凸的?(10）在闭合的应力循环内。
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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。