土工原理復(fù)習(xí)

1、大家先看著，我還沒(méi)整理，太多作業(yè)了。我抓緊時(shí)間整理好再發(fā) 一、基本概念屈服準(zhǔn)則與強(qiáng)度準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則一一當(dāng)材料由彈性進(jìn)入塑性，其應(yīng)力或應(yīng)變條件所必須滿足的條件，由 判斷材料是否屈服強(qiáng)度準(zhǔn)則在外荷載作用下巖石發(fā)生破壞時(shí)，其應(yīng)力（應(yīng)變）狀態(tài)與巖石強(qiáng)度 參數(shù)之間所必須滿足的條件。強(qiáng)度準(zhǔn)則也稱破壞準(zhǔn)則或破壞判據(jù)。（極限狀態(tài)下）相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則F表示塑性勢(shì)函數(shù)，則：、d Fd P = d 人ij6。ij對(duì)于Drucker材料，f = f （。,*）。一般的，若取F為屈服函數(shù)，所建立的塑性 本構(gòu)關(guān)系稱之為與屈服函數(shù)相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則，若f豐f （。,），則稱之為非 相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則。在非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)

2、法則下，塑性應(yīng)變?cè)隽颗c屈服面不正交，巖 土材料的塑性本構(gòu)關(guān)系一般認(rèn)為服從非關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則。等向硬化等向硬化：對(duì)于硬化材料，屈服面不斷擴(kuò)大；而對(duì)于軟化材料，屈服面可縮小，這叫運(yùn)動(dòng)硬化（隨動(dòng)硬化）運(yùn)動(dòng)硬化：屈服面和形狀都不變，硬化只改變其位置，這叫羅德參數(shù)u。其定義為:（。一。）一（。一。）若。二。1，畢肖普參數(shù)b畢肖普1955年提出了一種考慮土條側(cè)面作用力的土坡穩(wěn)定分析方法，假定各土 條底部滑動(dòng)面上的抗滑安全因數(shù)均相同，即等于整個(gè)滑動(dòng)面的平均安全因數(shù)。假 定滑動(dòng)面及滑動(dòng)土體為不變形的剛體，考慮了土條兩側(cè)面上的作用，將滑裂面以 上的土體分成若干垂直土條，畢肖普又假定各土條之間的切向條間力均略去不

3、計(jì)，即假定條間力的合力是水平的。舄了考A的切向倏?jī)琢?，窒寸於BS平 的土坡（坡角不大於40度畤），可以通遏潘家金爭(zhēng)提出的筒化公式得到Xi-Xi+1的 值。其中在碓定彳系敷K具塔畤，需要用到a、b雨彳固值。剪漲超強(qiáng)固結(jié)試樣在排水剪試驗(yàn)中體積先減小后增加的現(xiàn)象減縮剪縮：正常固結(jié)試樣和超固結(jié)試樣在排水剪實(shí)驗(yàn)中體積減小的現(xiàn)象。土的流變現(xiàn)象（答全，含包括哪些形式）從應(yīng)力、變形的角度，或者說(shuō)從力學(xué)的角度，土體受荷后的變形具有：非線性、彈塑性、各 向異性、應(yīng)變軟化和流變性等特性。其中流變性主要包括四種現(xiàn)象：1、蠕變：恒定應(yīng)力作 用下，變形隨時(shí)間而發(fā)展的過(guò)程；2、應(yīng)力松弛：一定應(yīng)力狀態(tài)下，保持土體變形不變，應(yīng)

4、 力隨時(shí)間而減小的過(guò)程；3、長(zhǎng)期強(qiáng)度：土體抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間而變化，即長(zhǎng)期的強(qiáng)度不等于 相對(duì)瞬時(shí)強(qiáng)度；4、應(yīng)變率效應(yīng)：不同的加荷速率，土體表現(xiàn)出不同的應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系和強(qiáng) 度特性。土的流變變形可分為壓縮和剪切兩大類，沉降分析中主要考慮土受壓時(shí)的流變特性， 即通常所稱的次固結(jié)變形，強(qiáng)度問(wèn)題則主要研究土受剪時(shí)的流變特性。11. /線與K于線二、已知潛水含水層中的一個(gè)完整井，有兩個(gè)水位觀測(cè)孔，如何利用之計(jì)算土層 的滲透系數(shù)，并畫(huà)出流網(wǎng)示意圖（平面和剖面）（參考本科土力學(xué)教材）。例題2. 2進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)，若土試樣的斷面積是30cm2,厚度是5cm,測(cè)壓管的內(nèi)徑 是0.4cm。試驗(yàn)中經(jīng)過(guò)6min30se

5、c后，測(cè)壓管中的水位從145cm卜降到132cm,求該土的 滲透系數(shù)K。解L.知 A-30cm 1 =5cm, Cl =0.13 cm2,ti =6X 60 + 30=390sec,hi 二145cm, h2 =132cm。根據(jù)變水頭滲透試驗(yàn)滲透系數(shù)公式（2.10）,得該土的滲透系數(shù)為ck = %3笊1也=少心恒些=5.21 x 10-6兩/sA(t2 -tj30 x390132所以k = lg 改咐2 一4) ri(2. 11)式中，比,h2分別是距抽水井距離也的觀測(cè)井的地卜水位。圖2. 4現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)3.現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)如圖2.4所示，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)抽水井（直徑15cm以上）和兩個(gè)

6、以上 的觀測(cè)并。邊抽水邊觀察水位情況，當(dāng)單位時(shí)間從抽水井中抽出的水量穩(wěn)定，并且抽水井 及觀測(cè)井中的水位穩(wěn)定之后，根據(jù)單位時(shí)間的抽水量Q和抽水井及觀測(cè)井的水位，可以按 照以下方法求滲透系數(shù)k。這時(shí)，水力坡度近似地取為iedh/dr,斷面積為A=2nrh（半徑 r,高度h的圓筒側(cè)血積），由式（2.6）得, dh ,、Q = k (2nrh) dr吃Ah2q| = 2irk j hdhq r蛆Qloge = 7ik(h22 -h/)2,.已知山前傾斜平原有一厚度很大的第四系潛水含水層.含水層為均質(zhì)各向 同性,被條南北向延長(zhǎng)的不完整河流切割。右側(cè)地下水訶河流排泄,左側(cè)河流 補(bǔ)給地下水無(wú)垂向入滲和蒸發(fā)【

7、時(shí)），河流左岸有一口不完整井進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間 抽水，并日趨向穩(wěn)定心回答下列問(wèn)題：在網(wǎng)上找了很久，發(fā)現(xiàn)這題有流網(wǎng)的平面和剖面圖。由于水平有限，不清楚怎么畫(huà)，希 望廣大知識(shí)分子講解一下。11.-.地.、可.心._|.：_1111， -.七:.三、1.什么是先期固結(jié)壓力？如何計(jì)算自重應(yīng)力？土層在歷史上所曾經(jīng)承受過(guò)的最大固結(jié)壓力，稱為先期固結(jié)壓力，用pc表示。在地基中因土的自重而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為自重應(yīng)力。自重應(yīng)力=r*zr- 土的容重z一距地面深度多層土應(yīng)為各層土自重應(yīng)力之和，有水時(shí)，若為透水的沙土層，計(jì)算自重應(yīng)力時(shí)應(yīng)用浮容重， 若為不透水的粘土層，計(jì)算自重應(yīng)力時(shí)應(yīng)用粘土的飽和容重。三、（1）先期固結(jié)壓力：天

8、然土層在形成歷史上層積、固結(jié)過(guò)程中受到過(guò)的最大固結(jié)應(yīng)力。（2）計(jì)算自重應(yīng)力：豎向自重應(yīng)力：各層土的厚度乘以其各自重度之和。地下水位以下的土，應(yīng)取水下部 分土的有效重度，即浮重度（透水土）或飽和重度（不透水土）。水平自重應(yīng)力：由豎向自重應(yīng)力乘以系數(shù)得到。2.某歷史上正常固結(jié)土層，因某種原因大范圍被剝蝕去一定厚度（已知）， 現(xiàn)在該土層上修建建筑物（基礎(chǔ)埋深已知），建筑物在基底下深度z處的產(chǎn)生附 加應(yīng)力為現(xiàn)地表在原正常固結(jié)土剝蝕掉部分剝蝕前的自重應(yīng)力的兩倍。若已知正 常固結(jié)土的壓縮曲線及回彈/再壓縮曲線方程（假設(shè)均為直線），試計(jì)算基底下z四、（專碩）試寫(xiě)出太沙基一維固結(jié)理論的假設(shè)條件，推導(dǎo)太沙基一維

9、固結(jié)方程， 指出推導(dǎo)過(guò)程中用到了哪些原理、定律和思想，指出固結(jié)方程中各個(gè)符號(hào)的含義。 假設(shè)條件p200：1、土是均質(zhì)的，完全飽和的理想彈性材料2、土體變形是微小的3、土顆粒和孔隙水均不可壓縮4、孔隙水滲流服從達(dá)西定律，滲透系數(shù)為常數(shù)5、荷載一次順勢(shì)施加并維持不變，土體承受的總應(yīng)力不隨時(shí)間變化6、土體中只發(fā)生豎向壓縮變形和豎向孔隙水滲流 方程推導(dǎo)，用到的定律以及符號(hào)的含義P200：（圖見(jiàn)P200）1、因?yàn)橥馏w完全飽和，土顆粒和孔隙水都不可壓縮，故單元土體的體積壓縮量變化量等于 表面流量之差，有：為體積應(yīng)變?yōu)閱挝幻娣e流量達(dá)西定律為滲透系數(shù)為水容量為孔隙水壓力（2）式代入（1）得:（3）又設(shè)總應(yīng)力不

10、隨時(shí)間變化，故彈性土體單向壓縮時(shí)，有：為豎向正應(yīng)變?yōu)轶w積壓縮系數(shù)，為體積系數(shù)（4）代入（3），得太沙基單向固結(jié)基本方程：為固結(jié)系數(shù)，圖示的單項(xiàng)固結(jié)問(wèn)題的初始條件和邊界條件分別為（6）為孔隙水壓力為壓縮層厚度（學(xué)碩）試寫(xiě)出太沙基三維固結(jié)理論的假設(shè)條件，推導(dǎo)太沙基三維固結(jié)方程， 指出推導(dǎo)過(guò)程中用到了哪些原理、定律和思想，指出固結(jié)方程中各個(gè)符號(hào)的含義。五、工程案例分析：1.自己總結(jié)土木工程中可能遇到的土力學(xué)問(wèn)題；土力學(xué)是應(yīng)用工程力學(xué)方法來(lái)研究土的力學(xué)性質(zhì)的一門(mén)學(xué)科。土力學(xué)的研究對(duì)象是與人 類活動(dòng)密切相關(guān)的土和土體，包括人工土體和自然土體，以及與土的力學(xué)性能密切相關(guān)的地下 水。土力學(xué)被廣泛應(yīng)用在地基、

11、擋土墻、土工建筑物、堤壩等設(shè)計(jì)中。主要研究以下方面：研究土的滲透性和滲流；研究土體的應(yīng)力-應(yīng)變和應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間的 本構(gòu)關(guān)系，以及強(qiáng)度準(zhǔn)則和理論；研究在均布荷載或偏心荷載以及在各種形式基礎(chǔ)的作用 下，基礎(chǔ)與地基土體接觸面上的和地基土體中的應(yīng)力分布，地基的壓縮變形及其與時(shí)間的 關(guān)系，以及地基的承載能力和穩(wěn)定性；根據(jù)極限平衡原理用穩(wěn)定性系數(shù)評(píng)價(jià)天然土坡的穩(wěn) 定性和進(jìn)行人工土坡的設(shè)計(jì)；計(jì)算在自重和建筑物附加荷載作用下土體的側(cè)向壓力，為設(shè) 計(jì)擋土結(jié)構(gòu)物提供依據(jù)；改進(jìn)和研制為進(jìn)行上述研究所必需的技術(shù)、方法和儀器設(shè)備。所有的工程建設(shè)項(xiàng)目，包括建筑、公路、鐵路、橋梁、隧道等，都與它們賴以存在的土 體有著密切

12、的關(guān)系，在很大程度上取決于土體能否提供足夠的承載力，取決于工程結(jié)構(gòu)是否 遭受超過(guò)允許的沉降和差異變形等，這就要涉及土中應(yīng)力計(jì)算、土的壓縮性、土的抗剪強(qiáng)度 以及地基極限承載力等土力學(xué)基本理論。比如：在路基工程中，土既是修筑路堤的基本材料，又是支承路堤的地基。路堤的臨界高度和 邊坡的取值都與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及土體的穩(wěn)定性有關(guān)；為了獲得具有一定強(qiáng)度和良好水穩(wěn) 定性的路基，需要采用碾壓的施工方法壓實(shí)填土，而碾壓的質(zhì)量控制方法正是基于對(duì)土的擊 實(shí)特性的研究成果；擋土墻涉及的側(cè)向荷載-土壓力的取用需借助于土壓力理論計(jì)算；近年 來(lái)，我國(guó)高速公路大量修建，對(duì)路基的沉降與控制提出了很高的要求，而解決沉降問(wèn)題需要

13、 對(duì)土的壓縮特性進(jìn)行深入地研究。在路面工程中，土基的凍脹與翻漿在我國(guó)北方地區(qū)是非常突出的問(wèn)題，防治凍害的有效 措施以土質(zhì)學(xué)的原理為基礎(chǔ)的；穩(wěn)定土是比較經(jīng)濟(jì)的基層材料，它就是根據(jù)土的物理化學(xué)性 質(zhì)提出的一種土質(zhì)改良措施，目前深層攪拌水泥土樁在公路的軟基處理中得到了廣泛應(yīng)用； 道路在車(chē)輛的重復(fù)荷載作用下工作，因此需要研究土在重復(fù)荷載作用下的變形特性；抗震設(shè) 計(jì)更需要研究土的動(dòng)力特性。由此可見(jiàn)，土力學(xué)這門(mén)課程與土木工程專業(yè)課的學(xué)習(xí)和今后的土木工程技術(shù)工作有著非 常密切的關(guān)系。對(duì)地基的設(shè)計(jì)、施工、及對(duì)建筑的抗震性能具有相當(dāng)重要的作用。對(duì)土木工 程的發(fā)展起著舉足輕重的作用?，F(xiàn)代的建筑工程愈來(lái)愈多樣化、復(fù)

14、雜化、大型化。房屋從一般樓房發(fā)展到多層、高層、 超高層；交通設(shè)施由普通公路、鐵路發(fā)展為高速公路、高速鐵路；土石壩的高度已由幾十米 發(fā)展到百米級(jí)、二百米級(jí)，乃至三百米級(jí)；橋梁、碼頭、機(jī)場(chǎng)也愈來(lái)愈大；此外還有大型的 地下工程。這些都對(duì)土力學(xué)學(xué)科提出了更高的要求，從而大大刺激了學(xué)科的迅速發(fā)展。1.地基變形（沉降、不均勻沉降、傾斜、局部?jī)A斜）2.管涌3.流砂4.基坑變形5.基坑失穩(wěn) 6.地基液化7.土坡失穩(wěn)等等2.根據(jù)所學(xué)土力學(xué)知識(shí)可以對(duì)給定工程案例分析可能遇到的土力學(xué)問(wèn)題，并給出治理措施。 建筑物地基滑動(dòng)介紹：加拿大特朗斯康谷倉(cāng)，由于地基強(qiáng)度破壞發(fā)生整體滑動(dòng)，是建筑物失穩(wěn)的典型例 子。概述概述概述概述 加拿大特朗斯康谷倉(cāng)平面呈矩形，長(zhǎng)59.44 m,寬23.47 m。高31.0m。 容積36368 m3。谷倉(cāng)為圓筒倉(cāng)，每排13個(gè)圓筒倉(cāng)，共5排65個(gè)圓筒倉(cāng)組成。谷倉(cāng)的基礎(chǔ) 為鋼筋混凝土筏基，厚61cm，基礎(chǔ)埋深3.66m。原因：對(duì)谷倉(cāng)地