高等土力学第1章-1 室内试验
第1章土工试验与测试
?土石料取样代表性差！
现场碾压探坑，最大粒径可超过
)揭示土体一般的力学性质和规律—理论的建立)了解特定土的物理力学性质
)设计参数与理论模型参数的确定
)验证理论与数值计算
)模型试验、足尺试验用以解决实际工程问题：设计与方案确定
)原位测试、现场监测为数值计算的反演分析和信息化施工服务
土力学中试验与测试的作用
第一章土工试验及测试
1.1室内试验
1.2模型试验
1.3原位测试与现场观测1.4 试验的检验与验证
第一章土工试验及测试 1.1 室内试验
)强度测定仪器—直剪仪、单剪仪、环剪仪
)变形参数测定试验—侧限压缩仪
)三轴试验
)真三轴试验
)空心圆柱扭剪试验和方向剪切仪
)共振柱试验
)接触面试验
室内土工试验
剪切强度测定仪器
直剪仪-Direct shear apparatus 单剪仪-Simple shear apparatus
环剪仪-Torsional (Ring) shear apparatus
法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。1773年发表了关于土压力方面论文，成为
土压力的经典理论
库仑
（C. A. Coulomb ）
(1736-1806)
第一章土工试验及测试 1.1 室内试验-变形参数测定仪
)1930 Casagrande提出圆柱试样
)1933 Seffert用三轴仪研究固结
)1934 Rendulic用其测定土的强度参数
)1959 黄文熙，汪闻韶研制动三轴试验
)三轴仪的进展：动三轴、大尺寸三轴仪、高压三轴、非饱和土三轴仪、应变路径控制三轴仪….
三轴仪的发展
2011高等土力学部分考题及答案
一、高等土力学研究的主要内容 答：土力学主要是研究土的物理、化学、和力学特性以及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的工程性状。高等土力学则是深化上述研究，重点研究先进的土工试验（实验）方法和设备、土体本构关系、塑性特性、强度、渗流、固结、压缩及其机理。 二、与上部结构工程相比，岩土工程的研究和计算分析有什么特点？ 答： 1）岩土工程的规模和尺寸比一般的结构工程大得多，其实际范围是空间半无限体，工程计算分析中采用的边界是近似和模糊的； 2）岩土的各种参数是空间的函数，参数的变异性大，变异系数在0.1-0.35,有的可能超过0.4，并且土性之间或不同点的土性具有较强的相关性，包括互相关和自相关； 3）岩土属于高非线性材料，在不同的应力水平下变形特性不同，岩土工程的极限状态方程也经常是高度非线性的，并且诱发极限状态的原因或作用多种多样； 4）岩土试样性质与原状岩土的性质往往存在较大的差别，即使是原为测试，反应的也仅仅是岩土的“点” 性质（如现场十字板强度试验）或“线”性质（如静力触探实验）。而岩土工程的行为往往由它的整体空间平均性质控制，因此在岩土工程可靠度分析中，要注意“点”、“线”到空间平均性概率统计指标问题 5）由于上述岩土性质和岩土工程的不确定性加之推理的不确定性（如有目的的简化）,岩土工程的计算模型往往具有较大的不确定性或者不精确性，并且除了上述3)中提到的在岩土工程中针对不同原因和作用，会有不同的极限状态方程外，对同一计算参数也存在不同的计算表达式； 6）施工工艺，施工质量及施工水平等会对岩土工程的性质和功能产生很大的影响。 三、土的特性 答：1土的变异性大，离散性大，指标值合理确定很困难。2土的应力应变关系是非线性的，而且不是唯一的，与应力历史有关。3土的变形在卸载后一般不能完全恢复，饱和粘土受力后，其变形不能立刻完成，而且要经过很长一段时间才能逐渐稳定。4土的强度也不是不变的，它与受力条件排水条件密切相关。5土对扰动特别敏感，可使土的力学性质发生很大的变化。 四、简述土的结构性与成因，比较原状土与重塑土结构强弱，并说明原因。 答：土的结构是表示土的组成成分、空间排列和粒间作用的综合特性，土的结构性是由于土的这种结构特性造成的力学特性。 原状土比重塑土的结构性强，这是由于原状土在搬运、沉积、固结及千万年历史中的各种变故都会使土形成不同的或特有的特性。由于原状土是长期地质作用的产物，因而比室内重塑土具有更强的结构性。 五、简述土工试验的目的和意义 答： 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质 2）针对具体土样的试验。揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质 3）确定理论计算和工程设计的参数 4）验证理论计算的正确性及实用性 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段 六、简述土工参数不确定性的主要来源和原因 答： 土工参数不确定性的来源主要有两条途径 1）土的固有变异性
高等土力学试题-考博专用教学内容
参考书目《高等土力学》李广信 第1章土工试验及测试 一、简述土工试验的目的和意义。 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。 2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。 3）确定理论计算和工程设计的参数。 4）验证理论计算的正确性及实用性。 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 第2章土的本构关系 ★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51 土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。 与金属材料相比，土的变形特性包含： ①土应力应变的非线性。由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。 ②土的剪胀性。由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。 ③土体变形的弹塑性。在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。 ④土应力应变的各向异性和土的结构性。不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。 ⑤土的流变性。土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。 影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。 ★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2) 土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。 四、论述土的本构关系分类，并举例说明。 1、弹性本构关系 弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性
【最新精选】高等土力学-1.1室内试验1.2模型试验
高等土力学Advanced Soil Mechanics §1 土工试验及测试 一、土工试验的目的和意义 （1）揭示土的一般的或特有的物理力学性质； （2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质；（3）确定理论计算和工程设计参数； （4）验证计算理论的正确性及实用性； （5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 二、土工试验的分类 土工试验包括：①室内试验：如容重试验、含水量试验、直剪试验、无侧限压缩试验等。 ②原型测试：平板荷载试验、静力触探、十字板剪切试验等 ③模型试验（模拟试验）：足尺试验，加筋挡土墙的足尺试验等 ④原型监测：深基坑开挖工程监测、隧道施工监测、软土上路堤沉 降监测等 §1.1 室内试验 §1.1.1 直剪试验
大小是变化的，方向是旋转的。 ⑵多环单剪仪 单剪仪中，用一系列环形圈代替刚性盒，因而没有明显的应力，应变不均匀，试样内所加的应力被认为是纯剪。
静三轴试验（三轴压缩试验）是测定土的抗剪强度的一种方法。它通常用3-4个 圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（σ3）下，施加轴向压力，即主应力差（σ σ3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。 1-
适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。
试验主题词：周围压力；轴向压力；不固结不排水剪；固结不排水剪；固结排水剪。 优点：①可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程； ②可以模拟不同工况，进行一些不同应力路径的试验； ③可以很好地控制排水条件； ④不排水条件下还可以量测试样的超静孔隙水压力。 主要缺点：两个主应力σ2，σ3总是相等。 静三轴试验试样的应力状态 §1.1.4 三轴试验 为了模拟循环加载情况下土的动力特性，人们在常规静三轴仪基础上，在轴向增加激振系统。其激振方式有电磁力、气（液）压力、惯性力等。后来发展可以在轴压和室压两向分别激振。动三轴试样的应力状态和典型试验曲线见图1.1.10。 用这种试验可从确定土的动模量、阻尼比、动强度和确定饱和土的抗液化剪应力等。
高等土力学试题-考博专用
参考书目《高等土力学》广信 第1章土工试验及测试 一、简述土工试验的目的和意义。 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。 2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。 3）确定理论计算和工程设计的参数。 4）验证理论计算的正确性及实用性。 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 第2章土的本构关系 ★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51 土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。 与金属材料相比，土的变形特性包含： ①土应力应变的非线性。由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。 ②土的剪胀性。由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。 ③土体变形的弹塑性。在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。 ④土应力应变的各向异性和土的结构性。不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。 ⑤土的流变性。土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。 影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。 ★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2) 土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。 四、论述土的本构关系分类，并举例说明。 1、弹性本构关系 弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性
高等土力学考试题复习思考题与参考答案汇总
硕士研究生《高等土力学》复习思考题 一(a)、将下面描述“土力学和岩土工程”的英文译成中文 Soil Mechanics This class presents the application of principles of soil mechanics. It considers the following topics: the origin and nature of soils; soil classification; the effective stress principle; hydraulic conductivity and seepage; stress-strain-strength behavior of cohesionless and cohesive soils and application to lateral earth stresses; bearing capacity and slope stability; consolidation theory and settlement analyses; and laboratory and field methods for evaluation of soil properties in design practice. Soil amongst most variable and difficult of all materials to understand and model 1. Complex stress-strain (non-linear , irreversible 不可逆的) 2. Properties highly variable function of soil types and stress history 3. Properties change with time, stress, environment, … 4. Every site has different soil conditions - new challenge 5. Soil "hidden" underground and data on small fraction of deposit Geotechnical Engineering This course describes the application of soil mechanics in the analysis and design of foundations (shallow and deep) and earth retaining structures. The lectures include an overview of geotechnical site investigation methods and in situ tests used to estimate engineering parameters. The course emphasizes the importance of parameter selection in calculations of ultimate and serviceability limit state calculations for both shallow and deep foundations, and discusses methods of soil improvement. The section on earth retaining structures considers systems ranging from gravity walls to composite construction (reinforced earth), from structural support to field monitoring of excavations (bracing, tieback anchors etc.). (1)What is consolidation? Consolidation is a time-related (时间性) process of increasing the density (增加密度) of a saturated soil by draining some of the water out of the voids. (2)The shear strength of a soil [土的抗剪强度] (τf ) at a point on a particular plane was originally expressed by Coulomb as a linear function of the normal stress (σ’f ) on the plane at the same point by 'tan ''φστ?+=f f c where c’ is cohesion [粘聚力] and φ’ is internal angle of friction [内摩擦角]. (3) Ultimate bearing capacity (qu) is defined as the pressure which would cause shear failure of the supporting soil immediately below and adjacent to a foundation. (当基底压力增大到极限承载力时,地基出现剪切破坏) (4) Allowable bearing capacity (qa) is defined as the maximum pressure which may be applied to the soil such that the above two requirements are satisfied. From first requirement, qa is defined as: (地基的容许承载力 qa 定义为当上述两个条件满足时的基底最大压力.当条件一满足时qa 定义如下) s u a F q q = (5) A foundation must satisfy two fundamental requirements: (设计基础要满足两个要求 ) (a) the factor of safety Fs against shear failure of the supporting soil must be adequate, a value between 2 and 3 normally being specified (地基达到剪切破坏的安全糸数 Fs 要适当,一般在2至3之间 ) (b) the settlement of the foundation should be tolerable and, in particular , differential settlement should not cause any unacceptable damage of the structure (基础的沉降和沉降差必须在该建筑物所允许的范围之内)
(完整word版)高等土力学课后思考题
1、 试分析室内试验、模型试验和现场原位试验各自的特点及优缺点 室内试验：岩土参数可直接测定，比较可靠；应变场均匀，应变速率可控；应力条件明确可控；应力路径和排水条件可控；可模拟实际工程中主应力方向进行试验；土样边界条件可控；试样尺寸有限，代表性差，不能反映宏观结构和非均匀性对土的影响；对无法取样的土层，只得采用制备土样试验，偏离实际；需钻孔取样，取土时应力释放，对土体扰动大；试验周期长，效率低。 现场试验：测定土体范围大，代表性好，能反映宏观结构和非均匀性对土的影响；对难取样的土层也可现场测试，接近实际；可不经钻孔取样， 直接在原位测定岩土体的工程性质， 从而可避免取土扰动和取土卸荷回弹等对试验结果的影响；土体边界条件不易控制；试验周期短，效率高，但成本较高；岩土参数有统计经验获得，可重复性差，数据离散不可靠；应变场不均匀，应变速率大于实际；原位应力条件不明确且无法控制；应力路径和排水条件不易控制；测定时的主应力方向与实际不一致； 二者都只能对有限的点取样试验或测试，点间土样变化是推测的，分层界限不清。 模型试验：尺寸比现场试验小，可根据需要控制主要变量，同时具有现场试验和室内试验的部分优点，可以一定程度上预测将建或已建结构的性能；试验周期长，效率低，成本比室内试验略高；由于模型尺寸较小，无法反应原型结构的重力效应，为克服这一缺陷，近年来采用土工离心模型试验。 2、 简述土的三轴试验的6组强度指标及其工程适用条件 （1）不固结不排水剪（UU 试验） 试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水。UU 试验得到的抗剪强度指标用U C 、U ?表示，这种试验方法所对应的实际工程条件相当于饱和软粘土中快速加荷时的应力状况。(地基为透水性差的饱和粘性土或排水不良，且建筑物施工速度快，常用于施工期的强度和稳定计算) （2）固结不排水剪（CU 试验） 在施加周围应力3σ时将排水阀门打开，允许试样充分排水，待固结稳定后关闭阀门，然后再施加偏应力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。CU 试验得到的抗剪强度指标用CU C 、CU ?表示，其适用的实际工程条件为一般正常固结土层在工程竣工或在使用阶段受到大量、快速的活荷载或新增荷载作用下所对应的受力情况。(建筑物竣工后较长时间，突遇荷载增大，如天然土坡堆载等) （3）固结排水剪（CD 试验） 在施加周围应力及随后施加偏应力直至剪切破坏的整个过程中都将排水阀门打开，并给予充 分的时间让试样中的孔隙水压力能够完全消散。CD 试验得到的抗剪强度指标用CD C 、 CD ?表示。(地基的透水性较佳如砂土等低塑性土和排水条件良好如粘土层中加有砂层，而建筑物施工速度较慢) 3、 渗透变形是堤坝和基坑失稳的主要原因之一，管涌及流土的异同点，渗流变形对大坝稳 定的影响，防止措施 (1) 流土和管涌都是有渗透水流引起，都属于渗透变形的基本形式。 (2) 二者发生部位不同：管涌可以发生在土体表面溢出处，也可以发生在土体内部，而流土 多发生在地基或土坝下游渗流溢出处。 (3) 二者破坏特征不同：流土是指在向上渗流作用下，局部土体表面隆起，或者颗粒群同时 起动而流失的现象；而管涌是指在渗流作用下土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙道中发生移动并被带走的现象 (4) 二者决定因素不同：流土的形成主要取决于水力坡降，任何类型的土，只要坡降达到临 界坡降，都会发生流土破坏；管涌的形成主要决定于土本身的性质，如颗粒级配等。 (5) 管涌破坏一般有个时间发育过程，是一种渐进性质的破坏；
2017年高等土力学题目汇总
一、填空题 1.饱和土体上的总应力由土骨架承担的 有效应力 和由孔隙承担的孔隙水压力 组成，土的强度及变形都是由土的有效应力决定的。 2.莱特邓肯屈服准则在常规三轴压缩实验中，当φ=0°时它在π平面上的屈服与 破坏轨迹趋近于一个圆；当φ=90°时，它退化为一个正三角形。由于在各向等 压σ1=σ2=σ3时I 13 I 3=27,所以K f >27是必要条件，因为静水压力下不会引起材料破坏。 3. 东海风力发电桩基础有8根。 4.通过现场观测与试验研究，目前认为波浪引起的自由场海床土体响应的机制主 要取决于海床中孔隙水压力的产生方式。孔隙水压力产生方式有两种：超孔隙水 压力的累积（残余孔隙水压力）、循环变化的振荡孔隙水压力 5.目前计算固结沉降的方法有（ ）、（ ）、（ ）及（ ）。 答案：弹性理论法、工程实用法、经验法、数值计算法。 6.根据莫尔—库伦破坏准则，理想状态下剪破面与大主应力面的夹角为（ ）。 答案：45°+φ/2 7.土的三种固结状态：欠固结、超固结、正常固结。 8.硬化材料持续受力达到屈服状态后的变化过程：屈服 硬化 破坏 9.相对密实度计算公式I D = e max ?e e max ?e min 。 10.静力贯入试验的贯入速率一般为 2 cm/s 。 11用一种非常密实的砂土试样进行常规三轴排水压缩试验，围压为 100kPa 和 3900kPa ，用这两个试验的莫尔圆的包线确定强度参数有什么不同？ 答：当围压由100kPa 增加到3900kPa 时，内摩擦角会大幅度降低。
12.塑性应力应变关系分为_____理论和_____________理论两种 增量（流动）、全量（形变） 13.三轴剪切试验依据排水情况不同可分为（）、（）、（）答案：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪。 14.一种土的含水量越大，其内摩擦角越（小）。 15.剑桥模型（MCC）中的5个参数一次是M VCL中的гλ，以及弹性部分的K υ。 16.剑桥模型的试验基础是正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴试验。 17.一般情况下，石英砂的内摩擦角为29~33°° 二、简答题 1.影响土强度的一般物理性质？ 答：1.颗粒矿物成分2.粗粒土颗粒的几何性质3.土的组成颗粒级配4.土的状态5.土的结构6.剪切带的存在对土强度的影响。 2.简述波浪在浅水中传播时有哪些变化？ 答：①波浪守恒； ②波能守恒与波浪浅水变形； ③波浪折射； ④波浪的反射与绕射； ⑤波浪的破碎。
土工击实自动计算标准表格.doc
试表 01 山东省公路工程 ) 3 含水量干密度曲线 m c 1.90 / g ( 度 密 干 1.85 承包单位： S333线寿张至莘县段改建工程第四合同项目部 1.80 工程名称：S333线寿张至莘县段改建工程 监理单位：山东省德州市交通工程监理公司 1.75 配合比：素土 桩号：K257+800 筒号：1# 筒容积： 1.70 3 击锤重： 4.5 kg 2177cm 10 12 14 8 层次： 5 每层击数：27 大于 (5) mm颗粒含量： 0 % 超尺寸颗粒吸水率：0 % 试验次数 1 2 3 4 5 6 ) 3 m 筒加湿土重（ g）8786 9022 9880 9879 9763 c 1.90 / g ( 筒重（ g）4615 4615 5313 5313 5313 度 湿土重（ g）4171 4407 4567 4566 4450 密 干 1.85 湿密度（ g/cm 3） 1.916 2.024 2.098 2.097 2.044 干密度（ g/cm 3） 1.738 1.806 1.840 1.808 1.734 1.80 盒号11 5 12 46 31 46 33 25 41 4 盒+湿土重（ g）158.67 163.28 181.25 164.14 150.99 157.32 153.14 156.32 164.32 166.75 1.75 盒+干土重（ g）146.34 150.36 164.31 149.33 135.68 140.81 135.24 138.29 143.28 145.34 盒重（ g）25.39 25.20 25.91 24.51 24.88 24.65 24.59 24.27 25.94 24.95 1.70 合同号：四 编号： 0－ 2－ 2 落距：45cm 20 22 16 18 超尺寸颗粒毛体积相对密度：含水量 (%)0 含水量干密度曲线 湿土重（ g）133.28 138.08 155.34 139.63 126.11 132.67 128.55 132.05 138.38 141.80 8 10 12 141618 20 22 干土重（ g）120.95 125.16 138.40 124.82 110.80 116.16 110.65 114.02 117.34 120.39 含水量 (%) 水重（ g）12.33 12.92 16.94 14.81 15.31 16.51 17.90 18.03 21.04 21.41 素土土粒比重及塑指或无Gs=2.61;Ip=11.8% 含水量（ %）10.19 10.32 12.24 11.87 13.82 14.21 16.18 15.81 17.93 17.78 机结合料平行试验平均值ρ =1.85g/cm3; ω =14.5% 平均含水量（ %）10.3 12.1 14.0 16.0 17.9 最佳含水量 W= 14.3 % 最大干密度ρ= 1.85 3 g/cm 试验：复核：审核：监理：2005年4月8日