大連理工大學(xué)高等土力學(xué)復(fù)習(xí)重點

1、 第二次課：1、直剪試驗、單剪試驗、環(huán)剪試驗各有何特點？應(yīng)力狀態(tài)如何？直剪試驗：特點：1）直觀、簡便、經(jīng)濟，測試時間短，結(jié)果便于整理。尤其對于砂土或者k0.5MPa-i的土稱為高壓縮性土，a1-215MPa為低壓縮性土。應(yīng)當(dāng)注意，這種劃分與按壓縮系數(shù)劃分不完全一致，因為不同的土其天然孔隙比是不相同的。壓縮指數(shù)：C=二仝=e1=e一把e-lgp曲線的斜率稱為壓縮指數(shù)。cAlgplgp-lgp21壓縮指數(shù)不隨荷載變化范圍而變，是一個常量，壓縮指數(shù)愈大，土的壓縮性愈高。膨脹指數(shù)（回彈指數(shù)）：C=-Ae=e1-e2把e-lgp坐標(biāo)中的膨脹曲線與再壓縮曲線合用一條直線代替,sAlgPlgp-lgp21其

2、斜率稱為膨脹指數(shù)。k(l+e)iYaw當(dāng)應(yīng)力在膨脹（再壓）支上變化時p0。在這類實驗中，試樣總處于加載壓縮或卸載回彈兩種狀態(tài)。CTC：在一定圍壓下，對試樣先進行各向等壓固結(jié)，保持Gc不變，增大軸向應(yīng)力直至破壞。b=0或0=-30CTE：在一定圍壓Gc0下，對試樣先進行各向等壓固結(jié)，然后保持軸向力Ga不變，逐漸增加圍壓使Qc=Q1=Q2，丐=5，試樣被擠長。b=1.0或0=30TC：軸向應(yīng)力為大主應(yīng)力，在軸向應(yīng)力增加的同時減小圍壓，使p保持不變。b=O或0=-30TE：軸向應(yīng)力為小主應(yīng)力，在軸向應(yīng)力減小的同時增加圍壓，使p保持不變ob=1.0或0=30RTC：在一定圍壓co下，對試樣先進行各向等

3、壓固結(jié)，q為大主應(yīng)力，保持軸向力a不變，圍壓q逐漸減小。試件被軸aac向壓縮。對于粘土，當(dāng)初始q足夠大的時候，試樣可被壓縮破壞。砂土的破壞則與初始應(yīng)a力大小無關(guān)，最終都會因減壓壓縮而破壞。b=0或0=-30RTE:在一定圍壓Gc0下，對試樣先進行各向等壓固結(jié)，G為小主應(yīng)力，軸向力G減小，圍壓不變，試件被伸長可達到破aa壞。b=1.0或0=30第三次課：1、第一章書后習(xí)題1-1擬在一種砂土上進行不同應(yīng)力路徑的三軸試驗，施加的各向等壓應(yīng)力都是bc=i00kPa首先完成了常規(guī)三軸壓縮試驗（CTC），當(dāng)時，試樣破壞。根據(jù)莫爾庫侖強度理論，試預(yù)測在CTE、TC、TE、RTC和RTE試驗中試樣破壞時q與3

4、Q-q3各為多少？CTE、TC、TE、RTC、RTE試驗中的應(yīng)力條件-兩個未知數(shù)，兩個方程。莫爾一庫侖強度理論:c=0；q1/q3=3.809由常規(guī)三軸壓縮實驗知：c=Q3=100kPag3=100kPa；G1-G3=208.9kPaCTE（三軸擠長）：G=Q3=100kPa；g3=100kPa；G1-G3=208.9kPaa3313RTC（減壓三軸壓縮）：Q=6=100kPa；g3=32.4kPa；G1-G3=67.6kPaa1313RTE（減載三軸伸長）：Gc=Q=100kPa；g3=32.4kPa；G1-G3=67.6kPaTC（p=c三軸壓）：2o3+o1=300kPa；g3=58.9

5、5kPa；G1=182.10kPa；G1-G3=123.15kPaTE（p=c三軸伸）：3p=G3+2G=300kPa；g3=41.79kPa；G1-G3=87.31kPa2、什么是單向（側(cè)限壓縮試驗），什么是三軸試驗？試結(jié)合單向固結(jié)試驗和常規(guī)三軸壓縮剪切試驗闡述土的變形（剪應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及剪應(yīng)力-體積變形特性）與強度特性。一一結(jié)合第二章1）定義：側(cè)限壓縮試驗：在在無側(cè)向變形條件下，對試樣施加荷載使其產(chǎn)生豎向壓縮變形的試驗。三軸試驗：三軸試驗是在三個正交的方向?qū)υ嚇邮┘訅汉奢d，從而測定試樣在此受力狀態(tài)下強度和變形特性的試驗。其特點是三個主壓應(yīng)力O1O2=O3，其中G稱為軸壓Q2和g3稱為圍壓或

6、側(cè)壓。er=ip.i2）分析：側(cè)限壓縮實驗：有側(cè)限，o3/o1=K0，隨著正應(yīng)力的增加，所以不會發(fā)生破壞。加載過程就是孔隙水壓力與有效應(yīng)力相互轉(zhuǎn)化的過程，豎向壓縮變形先增加，最后穩(wěn)定，代表土體固結(jié)。三軸壓縮試驗：隨著圍壓的增加，砂土的強度和剛度都明顯提高，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線形狀也有變化。在很高的圍壓下即使很密實的土也沒有剪脹和盈利軟化現(xiàn)象。土的變形模量隨圍壓而提高，稱為壓硬性。由于土是由碎散的顆粒組成，所以圍壓所提供的約束對其強度和剛度至關(guān)重要。3、真三軸實驗和空心圓柱扭剪試驗有何異同？相同點：可實現(xiàn)三個方向上獨立施加主應(yīng)加產(chǎn)勺工厶，并且大、中、小主應(yīng)力可以在三個方向自由轉(zhuǎn)換；可研究中主應(yīng)力對于

7、強度的影響；可探討土的復(fù)雜應(yīng)力路徑上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可進行本構(gòu)關(guān)系的驗證不同點：不同點真三軸試驗空心圓柱扭轉(zhuǎn)試驗應(yīng)力變量數(shù)目3個，%5四個，q,%,空，Tz0應(yīng)力方向三個主應(yīng)力方向不可改變可改變一個主應(yīng)力方向應(yīng)力分布沿徑向應(yīng)力分布不均勻，沿長度方向的剪應(yīng)力Tz0也不易均勻分布誤差壓板對觀察有干擾膜嵌入影響體變量測；試樣大，制樣程序復(fù)雜，量測精度不易保證1）真三軸試驗：可以在三個方向上獨立施加主應(yīng)力，并且大、中、小主應(yīng)力可以在三個方向自由轉(zhuǎn)換，可做到大約30%的均勻應(yīng)變而不受外界互相干擾。但是它的剛性邊界容易造成應(yīng)力分布不均勻，剛性加壓板對于破壞時試樣剪切帶的形成和觀察都會有干擾和影響。2空心圓柱

8、扭轉(zhuǎn)試驗：在獨立施加內(nèi)壓、外壓、軸向荷載及扭矩時，可以變代，,空，和Tz0四個應(yīng)力變量，亦即可以獨立變化三個主應(yīng)力的大小和在一個方向上變化主應(yīng)力方向，從而實現(xiàn)主應(yīng)力方向的旋轉(zhuǎn)。但空心圓柱試樣沿徑向的應(yīng)力是不均勻的，只有試樣的厚度與直徑相比很薄時，這種不均勻性才可以忽略。試樣沿長度方向的剪應(yīng)現(xiàn)也不易均勻分布。第四次課：離心模型試驗原理如何？原理：利用離心力場提高模型的體積力，形成人工重力，當(dāng)原型尺寸與模型尺寸之比為n時（nl）,離心機加速度a為mLa=pg=ngmLm這樣在保證原型與模型幾何相似的前提下，可保持它們的力學(xué)特性相似，應(yīng)力應(yīng)變相同，破壞機理相同，變性相似，這對于以重力為主要荷載的巖土

9、工程問題十分適用。優(yōu)點：應(yīng)力應(yīng)變相同；破壞機理及現(xiàn)象相似；可以模擬實際工程問題及邊界條件。缺點：應(yīng)力場不均勻；材料模擬：土顆粒、薄板片；比尺的不一致。第五次課：1、土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特性及其影響因素1）特性（1）非線性：不同應(yīng)力水平下由相同應(yīng)力增量而引起的應(yīng)變增量不同；（2）剪脹性：由剪切引起的體積變化（體脹、體縮）；（3）彈塑性：土體的變形由可回復(fù)彈性變形和不可恢復(fù)塑性變形組成；（4）壓硬性：變形模量隨圍壓而提高；（5）各向異性：橫向各向同性，豎向與橫向性質(zhì)不同；（6）結(jié)構(gòu)性：結(jié)構(gòu)性可以明顯提高土的強度和剛度（原裝土有，重塑土沒有）；（7）流變性：蠕變和應(yīng)力松弛。2）影響因素：（1）應(yīng)力水平

10、：有兩層含義指圍壓絕對值大??；應(yīng)力（常為剪應(yīng)力）與破壞值之比；（2）應(yīng)力路徑：當(dāng)應(yīng)力路徑發(fā)生變化時，粘性土對剛經(jīng)過的路徑有“記憶”；（3）應(yīng)力歷史：既包括天然土在過去地質(zhì)年代中受到的固結(jié)和地殼運動作用，也包括土在實驗室或在工程施工中、運行中受到的應(yīng)力過程。2、Duncan-Chang雙曲線非線性應(yīng)力-應(yīng)變模型中的下列物理量或參數(shù)的意義或定義以及確定方法：（1、鄧肯-張模型有何特點？優(yōu)點：（1）反映土的非線性特征和壓硬性；（2）部分地反映土的非彈性；（3）參數(shù)具有一定的物理意義，且可通過常規(guī)三軸試驗測定；（4）建立在廣義胡克定律的彈性理論基礎(chǔ)上，容易被工程界接受（5）簡便實用，積累了大量的使用經(jīng)

11、驗。缺點：（1）不能反映應(yīng)力路徑；（2）不能反映剪脹性；（3）只能在等O3的三軸壓縮試驗確定模型的參數(shù)1）對于正常固結(jié)粘土p（平均主應(yīng)力p=Q+2b3）/3）、q（廣義剪應(yīng)力q=Qi-Q3）和v（比體積v=1+eAv=Ae）三個變量間存在著唯一性關(guān)系，所以在p一q一v三維空間中形成一個曲面，稱其為物態(tài)邊界面，它以等壓固結(jié)線NCL和臨界狀態(tài)線CSL為邊界，正常固結(jié)粘土的各三軸不排水試驗應(yīng)力路徑C-U和三軸排水試驗應(yīng)力路徑C-D狀態(tài)路徑都必須在這個物態(tài)邊界面上。2）超固結(jié)狀態(tài)路徑在羅斯科面之外，并且隨著超固結(jié)程度的提高而逐漸遠(yuǎn)離這個面。完全物態(tài)邊界面包括了超固結(jié)土。3）該物態(tài)邊界面中，SS是臨界狀

12、態(tài)線；NN是正常固結(jié)線；vvTT是零拉應(yīng)力邊界面；TTSS是伏斯列夫面，由一組超固結(jié)土的強度線組成；SSNN是羅斯科面。）E.，k，nI（2）Rf（3）B，k.，mb第六次課：4）進行有效應(yīng)力分析時，不能采用不排水三軸試驗確定試驗參數(shù)（5）Ag30及dq=0時,會產(chǎn)生塑性剪應(yīng)變增量及總剪應(yīng)變增量，dp=d=dsvP/M（dsO），這是不合理的。4）修正后，dp=O,在三維應(yīng)力狀態(tài)中是一個橢球,，在n平面上屈服軌跡是圓周。第八次課：1、土的屈服、強度與土體的破壞的差異？1）屈服與破壞：屈服：以出現(xiàn)塑性變形為標(biāo)志破壞：產(chǎn)生很大變形（完全塑性與應(yīng)變硬化）微小應(yīng)力引起很大的應(yīng)變增量；不能穩(wěn)定（應(yīng)變軟化

13、和斷裂）-微小應(yīng)力則喪失穩(wěn)定。2）強度與破壞（1）土達到屈服不一定達到破壞（2）在土體中，局部土達到強度，不一定引起土體的破壞。屈服與強度（破壞）并不是完全相同的概念，與所選擇的理論模型有關(guān)，土體破壞與邊值問題的具體邊界條件有關(guān)。2、書后習(xí)題與思考題5改變以下條件，對于中砂的抗剪強度指標(biāo)有什么影響？其他條件不變，孔隙比e減少；兩種中砂的級配和孔隙比不變，其中一種的顆粒變得圓潤；在同樣的制樣和同樣d“條件下，砂土的級配改善(C增大)；30u(4)其他的條件不變，礦物成分改變使砂土顆粒的粗糙度增加。孔隙比減少，申將增大；顆粒變得圓潤，申將減?。?3)級配改善(C),申將增大；(4)u粗糙度增加，申

14、將增大。3、書后習(xí)題與思考題10對于砂土的三軸試驗，大主應(yīng)力的方向與沉積平面(一般為水平面)垂直和平行時，哪一種情況的抗剪強度高一些？為什么？答：大主應(yīng)力的方向與沉積平面垂直時的抗剪強度高一些。因為在長期的沉積、固結(jié)過程中,砂土顆粒的長軸在重力作用下傾向于水平面方向排列。于是當(dāng)大主應(yīng)力平行于水平面時，砂土顆粒由于長軸基本平行于水平面，顆粒在剪切力作用下容易滑動破壞，抗剪強度因而較低而當(dāng)大主應(yīng)力垂直水平面時，土顆粒間交叉咬合，顆粒間接觸應(yīng)力的豎向分量大，剪切必將引起顆粒的錯動和重排列，故而難以產(chǎn)生滑動破壞，所以抗剪強度較高。4、書后習(xí)題與思考題11對于天然粘土試樣上的直剪試驗，沿著沉積平面的平行

15、方向和垂直方向時，哪一種情況的抗剪強度高一些？答：天然粘土進行直剪試驗時，剪切面沿著沉積平面垂直方向是否抗剪強度高一些，這主要是因為在沉積平面上固結(jié)應(yīng)力大，由此引起的咬合摩擦和凝聚力較大。5、書后習(xí)題與思考題12用同樣密度、同樣組成的天然粘土試樣和重塑粘土試樣進行三軸試驗，一般哪一個的抗剪強度高一些？答：天然粘土具備的結(jié)構(gòu)性，尤其是天然粘土的絮凝結(jié)構(gòu)使得其抗剪強度高于重塑粘土的抗剪強度。第九次課：三種經(jīng)典強度準(zhǔn)則是哪些？各有何特點？說明三種強度準(zhǔn)則破壞面的空間形狀，并在n平面中示意繪出三種準(zhǔn)則的破壞面形狀。特雷斯卡(Tresca)準(zhǔn)則及其廣義準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是正六邊形的棱柱面，廣義準(zhǔn)則是正六棱

16、錐體的面。米澤斯(VonMises)準(zhǔn)則及其廣義準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是圓柱面，廣義準(zhǔn)則是正圓錐體的面。莫爾一庫侖(Mohr-Coulomb)強度準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是不規(guī)則的六棱錐體表面Tresca和Mises特點：Tresca和Mises都沒有考慮平均主應(yīng)力對土的抗剪強度的影響，不能反映土的摩擦特性；廣義形式考慮了p,但沒有考慮破壞面上正應(yīng)力的影響；Tresca準(zhǔn)則是最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則；Mises是最大八面體剪應(yīng)力準(zhǔn)則，兩者與土的摩擦強度不同；三軸壓縮和伸長試驗，用Tresca和Mises(拉壓相等)預(yù)測的強度相同，顯然與實際不符；三個準(zhǔn)則在常規(guī)三軸壓縮試驗測得抗剪強度相等。(0=-30)Mohr-Co

17、ulomb特點:強度準(zhǔn)則反映了剪切面上剪應(yīng)力與正應(yīng)力的關(guān)系以及土作為散粒體的摩擦特性，是比較合理的，在土力學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。存在問題：與中主應(yīng)力無關(guān)；包線假定線性，艮帥與圍壓無關(guān)；應(yīng)力水平很大時引起較大誤差；因為破壞面非光滑連接，數(shù)值計算不夠方便。而廣義Mises在應(yīng)力空間的曲面和n平面的軌跡光滑，數(shù)值計算方便；為避免圓半徑過大與實際不符，有時采用伸長圓或折中圓。廣義術(shù)譯斯或(extendedVon/Mises(rucker-1七驢H隹則丁丈特番斯匸準(zhǔn)則第十次課：地基液化的原因、條件、主要影響因素和造成的危害有哪些？原因：在飽和砂土中，初始處于疏松狀態(tài)，由于振動引起顆粒的懸浮，超靜孔隙水壓

18、力急劇升高，直到其孔隙水壓力等于總應(yīng)力時，有效應(yīng)力為零，砂土的強度喪失，砂土呈液體流動狀態(tài)。條件：(1)飽和砂土的結(jié)構(gòu)疏松和滲透性相對較低振動的強度大和持續(xù)時間長是否發(fā)生噴水冒砂還與蓋層的滲透性、強度，砂層的厚度，以及砂層和潛水的埋藏深度有關(guān)。主要影響因素：(1)飽和度：(2)組成：粉細(xì)砂：d50=0.07mm-1.0mm；礫類土：粒徑大于5mm60%；粉土：Ip=(3-10)Il=0.75-1.0(3)狀態(tài)：相對密度Dr50%(4)結(jié)構(gòu)：(5)其他：排水條件、應(yīng)力狀態(tài)及歷史、地震特性危害：防治：(1)加固地基土(地基處理)：換土、加密(2)圍封(3)加固建筑物(4)采用深基礎(chǔ)、如樁基礎(chǔ)。簡述邊坡穩(wěn)定分析的極限平衡法、極限分析法、有限元法及基于有限元應(yīng)力應(yīng)變分析基礎(chǔ)之上的極限平衡法的優(yōu)缺點。1）各種方法的優(yōu)點極限平衡法：簡單明了、方便實用。極限分析法：真實解的界