2017高等土力學(xué)試題

1、2017高等土力學(xué)1. 在土的彈塑性模型中, 屈服面和破壞面有何不同和有何聯(lián)系？答：屈服面是土體的應(yīng)力在應(yīng)力空間上的表現(xiàn)形式，可以看成是三維應(yīng)力空間里應(yīng)力的一個(gè)坐標(biāo)函數(shù)，因此對土體來說，不同的應(yīng)力在應(yīng)力空間上有不同的屈服面，但是破壞面是屈服面的外限，破壞面的應(yīng)力在屈服面上的最大值即為破壞面，超過此限值土體即破壞。2. 何謂曼代爾克雷爾效應(yīng)？答：土體在固結(jié)的初期，內(nèi)部會出現(xiàn)孔隙水壓力不消散而是上升，布局地區(qū)孔隙水壓力超過初始值的現(xiàn)象。此效應(yīng)僅在三維固結(jié)中出現(xiàn)，而在一維固結(jié)試驗(yàn)中并沒有出現(xiàn)，在Biot的“真三維固結(jié)”理論可以解釋磁現(xiàn)象。3. 與劍橋模型相比，清華彈塑性模型可以反映土的由剪應(yīng)力引起的

2、體積膨脹（剪脹）。說明它是如何做到這一點(diǎn)的。答：清華模型的硬化參數(shù)是關(guān)于塑形體應(yīng)變和塑形剪應(yīng)變的函數(shù)，而劍橋模型不是；此外，清華模型的屈服面橢圓與強(qiáng)度包線的交點(diǎn)不是橢圓頂點(diǎn)，因此會有剪脹。4. 天然巖土邊坡的滑坡大多在雨季發(fā)生，解釋這是為什么。答：天然巖土邊坡的滑坡發(fā)生總結(jié)起來兩個(gè)原因，其一抗滑力減小，其二下滑力增大。在暴雨的天氣中，因?yàn)榈乇碛晁南聺B導(dǎo)致巖土體的含水率增加，從而提高了巖土體的重量，增大了下滑力；下雨天氣因?yàn)橛晁南聺B，巖土體遇水軟化的特性導(dǎo)致抗滑力減小；另外在滲透性好的巖土體中，巖土體內(nèi)部雨水沿坡面下滲，滲透力會降低巖土坡體的安全系數(shù)，因此一上幾方面的原因?qū)е铝嘶麓蟛糠职l(fā)生

3、在雨季。5. 比奧（Biot）固結(jié)理論與太沙基倫杜立克（Terzaghi-Randulic）擴(kuò)散方程之間主要區(qū)別是什么？后者不滿足什么條件？二者在固結(jié)計(jì)算結(jié)果有什么主要不同？答：區(qū)別：擴(kuò)散方程假設(shè)應(yīng)力之和在固結(jié)和變形過程中保持常數(shù)，不滿足變形協(xié)調(diào)條件。結(jié)果：比奧固結(jié)理論可以解釋土體受力之后的應(yīng)力、應(yīng)變和孔壓的生成和消散過程，理論上是嚴(yán)密計(jì)算結(jié)果也精確。比奧固結(jié)理論可以解釋曼代爾-克雷效應(yīng)，而擴(kuò)散理論不能。6. 在一種松砂的常規(guī)三軸排水壓縮試驗(yàn)中，試樣破壞時(shí)應(yīng)力為：s3100kPa，s1s3235kPa。計(jì)算下面幾個(gè)強(qiáng)度準(zhǔn)則的強(qiáng)度參數(shù)：莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則：（s1s3）/（s1s3）sinj;廣義屈

4、雷斯卡(Tresca)準(zhǔn)則： s1s3=tI1松岡元中井照夫強(qiáng)度準(zhǔn)測：I1I2/I3kf.答：（1）參數(shù)計(jì)算：s3100kPa，s1s3235kPa，s3s2100kPa，s1335kPa莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則Tresca 松岡元Kf=535×7700/3350000=12.37. 對于一粘性土的土坡，試用圓弧滑裂面分析判斷下面哪幾些情況會減少其穩(wěn)定安全系數(shù)？并簡要解釋為什么。（1）在坡的上部堆載；坡體的上部堆載，增加滑動力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（2） 由于降雨使土坡的上部含水量增加（未達(dá)到飽和及滲流），下部含水量基本未變；上部土體增重，導(dǎo)致下滑力增加，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（3）坡腳施加反壓；坡體

5、的上部堆載，增加滑動力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（4）在坡腳處挖土；在坡腳處挖土，減小抗滑力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（5）由于積水，坡下部被靜水所浸泡；由于積水，下部坡體自重變?yōu)楦∪葜?，而且水?dǎo)致巖土體強(qiáng)度減弱，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（6）產(chǎn)生了與土坡方向一致的滲流；產(chǎn)生了與土坡方向一致的滲流會對于土骨架增加一個(gè)滑動的滲透力；（7）附近爆破引起震動；由于降雨而使土坡整體的含水量接近于飽和，土體強(qiáng)度降低，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（8）由于降雨而使土坡整體的含水量接近于飽和；（9）坡腳被流水沖刷；坡腳被流水沖刷減少抗滑力，減小穩(wěn)定性系數(shù)。（10）坡上有車輛通過。坡上有車輛通過，在坡體加載導(dǎo)致坡體下滑力增加，減小穩(wěn)定性系數(shù)。8

6、. 有一正常固結(jié)粘土的土單元，長、寬、高均為1.0m，處于平面應(yīng)變狀態(tài)。y方向?yàn)榱銘?yīng)變方向，已知其開始時(shí)應(yīng)力狀態(tài)是兩個(gè)應(yīng)力一直相等施加到sx=sz=100kPa。砂土的Duncan-Chang 模型的參數(shù)見下表。計(jì)算如果sx不變，sz=增加到150kPa時(shí)，在z方向的沉降為多少？砂土Duncan-Chang En模型的模型常數(shù)KRfnj°cGFD410.810.882600.380.050如果其中的其他常數(shù)不變，只是G變成0.30，沉降變化多少？注：（不計(jì)自重影響，pa100kPa, 計(jì)算中可以全部使用sx=sz=100kPa時(shí)計(jì)算得到的彈性參數(shù)Et 與 nt）答：（1） 由于D0，

7、所以：nt =G-F 計(jì)算y方向主應(yīng)力sy，它應(yīng)當(dāng)是小主應(yīng)力。sy=s3 =nt(sx+s)z =200ntnt =G-F 0.38-0.05lg(2nt)，可以試算得到：nt =0.385, sy=s3=77kPa（2）計(jì)算變形模量：Ei41×100（77/100）0.883258kPa =3258(1-=2326kPaDs1=50kPa, Ds2=0, Ds3=0.385×50kPa19.3kPa(3)如果G0.30，則nt =0.31，sy=s3=62kPa， Ei=2692kPa, 2692(1-=1250kPaDs1=50kPa, Ds2=0, Ds3=0.31&

8、#215;50kPa15.5kPa， 可見使沉降加大近一倍。9. 如何表示土在周期荷載下的動強(qiáng)度？對飽和砂土，其在周期荷載下的動強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？答：一般用震動次數(shù)與震動應(yīng)力來表示。對于飽和砂土，周期荷載下的動強(qiáng)度與圍壓有關(guān)，圍壓越大，動強(qiáng)度越大；與最大主應(yīng)力有關(guān)，最大主應(yīng)力越大，動強(qiáng)度越大；砂土本身的因素即顆粒大小、級配等有關(guān)，砂土越密實(shí)，動強(qiáng)度越大，相對密度越大，動強(qiáng)度越大，砂土的結(jié)構(gòu)性對其也有影響；震動次數(shù)與頻率越高，動強(qiáng)度越小。10. 什么是物態(tài)邊界面？什么是臨界狀態(tài)線？在、三維坐標(biāo)系繪出正常固結(jié)黏土的物態(tài)邊界面和臨界狀態(tài)線。答：土的應(yīng)力狀態(tài)與土的體積狀態(tài)之間存在著唯一的數(shù)學(xué)關(guān)系式，

9、因此有效應(yīng)力路徑、比體積、有效平均應(yīng)力組成的坐標(biāo)中有唯一的曲面存在，此面成為物態(tài)邊界面，土體在固結(jié)剪切臨近破壞時(shí)，有效應(yīng)力路徑、比體積、平均有效應(yīng)力三者組成的曲線，該曲線在坐標(biāo)面上的頭影也稱為臨界狀態(tài)線。11. 正常固結(jié)黏土的排水試驗(yàn)和固結(jié)不排水試驗(yàn)的強(qiáng)度包線總是通過坐標(biāo)原點(diǎn)，即只有摩擦力；黏土試樣的不排水試驗(yàn)的包線是水平的，亦即只有粘聚力。它們是否就是土的真正意義上的摩擦強(qiáng)度和粘聚強(qiáng)度？為什么？答：都不是。在一定條件下固結(jié)的粘土必定具有粘聚力，只不過這部分粘聚力是固結(jié)應(yīng)力的函數(shù)，宏觀上被歸于摩擦強(qiáng)度部分。粘土的不排水試驗(yàn)雖然測得的摩擦角為0，但是實(shí)際上粘土顆粒之間必定存在摩擦強(qiáng)度，只是由于存

10、在的超靜空隙水壓使得所有破壞時(shí)的有效應(yīng)力莫爾圓是唯一的，無法單獨(dú)反映摩擦強(qiáng)度。12. 結(jié)合自己所做研究工作，談?wù)劯叩韧亮W(xué)所學(xué)與之有何聯(lián)系。高等土力學(xué)所學(xué)土的本構(gòu)關(guān)系、土的強(qiáng)度理論等內(nèi)容相比較本科階段所學(xué)而言，內(nèi)容更為深厚，而且涉及到理論計(jì)算及數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容更多，高等土力學(xué)所學(xué)的內(nèi)容對巖土工程等的基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和理解上有至關(guān)重要的幫助，特別是本構(gòu)方程以及幾種本構(gòu)模型的學(xué)習(xí)和推導(dǎo)，對研究生培養(yǎng)自己的理論知識和深入學(xué)習(xí)巖土體的結(jié)構(gòu)上有很重要的幫助。不同的本構(gòu)模型和強(qiáng)度破壞理論的學(xué)習(xí)，對于研究生階段的學(xué)生，特別是我所學(xué)的地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生來說，受益匪淺，本科階段對土力學(xué)的一些疑惑一一得到了解答，對巖土體壓縮與固結(jié)內(nèi)容以及第一章巖土體實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，讓我對土體的物理實(shí)驗(yàn)上有了更深厚的理論指導(dǎo)，讓我對怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、如何去獲取參數(shù)、處理參數(shù)可以說是茅塞頓開，也讓我對地質(zhì)工程這門學(xué)科有了