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1?什么叫材料的本構關系?在上述的本構關系中,土的強度和應力-應變有什么聯(lián)系?答:材料的本構關系是反映材料的力學性質(zhì)的數(shù)學表達式,表現(xiàn)形式一般為應力-應變-強度-時間的關系,也成為本構定律,本構方程。土的強度是土受力變形發(fā)展的一個階段,即在微小的應力增量作用下,土單元會發(fā)生無限大或不可控制的應變增量,它實際上是土的本構關系的一個組成部分。7什么是加工硬化?什么是加工軟化?請繪出他們的典型的應力應變關系曲線。答:加工硬化也稱應變硬化,是指材料的應力隨應變增加而增加,彈增加速率越來越慢,最后趨于穩(wěn)定。加工軟化也稱應變軟化,指材料的應力在開始時隨著應變增加而增加,達到一個峰值后,應力隨應變增加而下降,最后也趨于穩(wěn)定。加工硬化與加工軟化的應力應變關系曲線如右圖。8什么的是土的壓硬性?什么是土的剪脹性?答:土的變形模量隨著圍壓提咼而提咼的現(xiàn)象,稱為土的壓硬性。土的剪脹性指土體在剪切時產(chǎn)生體積膨脹或收縮的特性。2-9簡述土的應力應變關系的特性及其影響因素。答:土是巖石風化形成的碎散礦物顆粒的集合體,通常是固、液、氣三相體。其應力應變關系十分復雜,主要特性有非線性,彈塑性,剪脹性及各向異性。主要的影響因素是應力水平,應力路徑和應力歷史。2-10定性畫出在高圍壓(b<30MPa)和低圍壓3(b=100KPa)下密砂三軸試驗的(b-b)-£-£應力應3 1 3 1v變關系曲線。答:如右圖。橫坐標為£,豎坐標正半軸為(b-b),豎坐1 1 3標負半軸為£。v2-13粘土和砂土的各向異性是由于什么原因?什么是誘發(fā)各向異性?答:粘土和砂土的各向異性是由于其在沉積過程中,長寬比大于1的針、片、棒狀顆粒在重力作用下傾向于長邊沿水平方向排列而處于穩(wěn)定的狀態(tài)。同時在隨后的固結(jié)過程中,上覆土體重力產(chǎn)生的豎向應力與水平土壓力大小不等,這種不等向固結(jié)也造成了土的各向異性。誘發(fā)各向異性是指土顆粒受到一定的應力發(fā)生應變后,其空間位置將發(fā)生變化,從而造成土的空間結(jié)構的改變,這種結(jié)構的改變將影響土進一步加載的應力應變關系,并且使之不同于初始加載時的應力應變關系。2-17在鄧肯-張的非線性雙曲線模型中,參數(shù)a、b、E、E、(b-b)以及R各代表it 1 3ult f什么意義?答:參數(shù)E代表三軸試驗中的起始變形模量,a代表E的倒數(shù);(b-b)代表雙曲線的i i 1 3ult漸近線對應的極限偏差應力,b代表(b-b)的倒數(shù);E為切線變形模量;R為破壞比。1 3ult t f2-18飽和粘土的常規(guī)三軸固結(jié)不排水試驗的應力應變關系可以用雙曲線模擬,是否可以用這種試驗確定鄧肯-張模型的參數(shù)?這時泊松比v為數(shù)值分析?答:可以,這時v=0.49,,用以確定總應力分析時候的鄧肯-張模型的參數(shù)。2-25說明塑性理論中的屈服準則、流動規(guī)則、加工硬化理論、相適應和不相適應的流動準則。答:在多向應力作用下,變形體進入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進行,各應力分量與材料性能之間必須符合一定關系時,這種關系稱為屈服準則。屈服準則可以用來判斷彈塑性材料被施加一應力增量后是加載還是卸載,或是中性變載,亦即是判斷是否發(fā)生塑性變形的準則。流動規(guī)則指塑性應變增量的方向是由應力空間的塑性勢面g決定,即在應力空間中,各應力狀態(tài)點的塑性應變增量方向必須與通過改點的塑性勢能面相垂直,亦即dEp=d九旦jj(1)。流動規(guī)則用以確定塑性應變增量的方向或塑性應變增量張量的各個分量間的比例關系。同時對于穩(wěn)定材料dQdEp>0,這就是說塑性勢能面g與屈服面f必須是重合的,亦即f=gjj這被稱為相適應的流動規(guī)則。如果令f工g,即為不相適應的流動規(guī)則。加工硬化定律是計算一個給定的應力增量硬氣的塑性應變大小的準則,亦即式(1)中的d九可以通過硬化定律確定。31說明劍橋彈塑性模型的試驗基礎和基本假設。該模型的三個參數(shù):M、九、k分別表示什么意義?答:劍橋模型的試驗基礎是正常固結(jié)粘土和弱超固結(jié)粘土的排水和不排水三軸試驗?;炯僭O:土體是加工硬化材料,服從相適應流動規(guī)則。M是破壞常數(shù);九是各向等壓固結(jié)參數(shù),為NCL或CSL線在v-Inp'平面中的斜率;k是回彈參數(shù),為卸載曲線在v-Inp'平面上的斜率。5改變以下條件,對于中砂的抗剪強度指標*有什么影響?(1)其他條件不變,孔隙比e減少;(2)兩種中砂的級配和孔隙比不變,其中一種的顆粒變得圓潤;(3)在同樣的制樣和同樣d3O條件下,砂土的級配改善(C增大);(4)其他的條件不變,礦物成分改變使砂土顆30 u粒的粗糙度增加。答:(1)孔隙比減少,*將增大;⑵顆粒變得圓潤,*將減??;⑶級配改善(C),*將增大;u(4)粗糙度增加,*將增大。10對于砂土的三軸試驗,大主應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。于是當大主應力平行于水平面時,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;而當大主應力垂直水平面時,土顆粒間交叉咬合,顆粒間接觸應力的豎向分量大,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。6三軸試驗得到的松砂的內(nèi)摩擦角為申'=33°,正常固結(jié)粘土的內(nèi)摩擦角為申'=30°,粘土不排水試驗得到的摩擦角為申=0°。它們是否就是砂土礦物顆粒之間及粘土礦物之間的u滑動摩擦角?土顆粒間的滑動摩擦角比它們大還是小?為什么?答:三軸試驗得到的松砂的內(nèi)摩擦角不是砂土礦物顆粒之間的滑動摩擦角,土顆粒間的滑動摩擦角比它小。因為測得的砂土間的摩擦角包括兩個部分:滑動摩擦和咬合摩擦。而這兩種摩擦的摩擦角都是正值。三軸試驗得到的正常固結(jié)粘土的內(nèi)摩擦角不是粘土礦物之間的滑動摩擦角,土顆粒之間的滑動摩擦角比他小,因為正常固結(jié)粘土實際具有一定的粘聚力,只不過這部分粘聚力是固結(jié)應力的函數(shù),宏觀上被歸于摩擦強度部分中,既正常固結(jié)粘土的內(nèi)摩擦角包括滑動摩擦角和一部分粘聚力導致的摩擦角。三軸不排水試驗得到的粘土摩擦角不是粘土礦物之間的滑動摩擦角,土顆粒之間的滑動摩擦角比它大。因為粘土顆粒之間必然存在摩擦強度,只是由于存在的超靜水壓力使所有破壞時的有效應力莫爾圓是唯一的,無法反應摩擦強度。3-9粗粒土顆粒之間的咬合對土的抗剪強度指標*有什么影響?為什么土顆粒的破碎會最終降低這種土的抗剪強度?答:粗粒土顆粒之間的咬合可以增加土的剪脹,從而提高土的抗剪強度指標*。而土顆粒的破碎會減少剪脹,從而降低土的抗剪強度。3-11對于天然粘土試樣上的直剪試驗,沿著沉積平面的平行方向和垂直方向時,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)應力大,由此引起的咬合摩擦和凝聚力較大。3-13在正常固結(jié)土地基中進行十字板剪切試驗,作用在圓柱形豎向側(cè)面上抗剪強度t和作v用在其上下水平端面上的抗剪強度t哪一個大?為什么?h答:作用在上下水平端面上的抗剪強度大,因為現(xiàn)場土是各向異性的,水平面上的抗剪強度一般大于垂直面的抗剪強度。3-14在實際工程中,基坑上的主動土壓力一般總是比用同樣土填方擋土墻主動土壓力小,試從土的強度角度分析其原因。答:基坑上的土通常都是原狀土,原狀土具備的結(jié)構性增加了土的強度,使得主動土壓力小雨填方擋土墻。其次基坑的原狀土由于固結(jié)過程中的重力作用具有各向異性,在豎直方向的強度較填方擋土墻大,減少了主動土壓力。3-16正常固結(jié)粘土的排水試驗和固結(jié)不排水試驗的強度包線總是過坐標原點的,即只有摩擦力;粘土試樣的不排水試驗的包線是水平的,亦即只有粘聚力。它們是否就是土的真正意義上的摩擦強度和粘聚強度?答:都不是。正常固結(jié)粘土的強度包線總是過坐標原點,似乎不存在粘聚力,但是實際上在一定條件下固結(jié)的粘土必定具有粘聚力,只不過這部分粘聚力是固結(jié)應力的函數(shù),宏觀上被歸于摩擦強度部分。粘土的不排水試驗雖然測得的摩擦角為0,但是實際上粘土顆粒之間必定存在摩擦強度,只是由于存在的超靜空隙水壓使得所有破壞時的有效應力莫爾圓是唯一的,無法單獨反映摩擦強度。

3-12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)構性,尤其是天然粘土的絮凝結(jié)構使得其抗剪強度高于重塑粘土的抗剪強度。3-17在軟粘土地基上修建兩個大型油罐,一個建成以后分期逐漸灌水,6個月以后排水加油;另一個建成以后立即將油加滿。后一個地基發(fā)生破壞,而前一個則安全,為什么會出現(xiàn)這種情況?并繪制二者地基中心處的有效應力路徑。答:在軟土地基上修建大型油罐,如果直接施加較大荷載,地基將由于固結(jié)和剪切變形會產(chǎn)生很大的沉降和水平位移,甚至由于強度不足而產(chǎn)生地基土破壞。如果分級逐漸加載,每級的總荷載小于地基的破壞荷載時,則在每級荷載作用下,飽和軟粘土隨著孔隙水壓力的消散,地基便會產(chǎn)生排水固結(jié),同時孔隙比也會減小,而抗剪強度會得到相應提高,也就是利用前期荷載使地基固結(jié),從而提高土的抗剪強度,以適應下一期荷載的施加,從而使得工程變得安全。3-22莫爾-庫倫的強度包線是否一定是直線?在什么情況下它是彎曲的?如何表示彎曲的強度包線?答:莫爾-庫倫的強度包線不一定是直線,在以下情況下它是彎曲的(1)超固結(jié)粘土,在開始段彎曲;(2)粗粒料在法向壓力較大的時候;(3)非飽和土的不排水強度包線。3-28具有某一孔隙比的砂土試樣的臨界圍壓是q=1000kPa,如果將它在q=1500kPa、3cr 31000kPa和750kPa下固結(jié)后,分別進行不排水三軸試驗,會發(fā)生什么現(xiàn)象?定性畫出三個固結(jié)不排水試驗的總應力和有效應力莫爾圓。答:當試樣在lOOOkPa圍壓下固結(jié)不排水試驗,試樣體積基本沒有變化趨勢;當試樣在1500kPa圍壓下固結(jié)不排水試驗,試樣體積增大,發(fā)生剪脹;當試樣在750kPa圍壓下固結(jié)不排水試驗,試驗體積減小,發(fā)生剪縮。3-29一種砂土試樣固結(jié)后的孔隙比e=0?8,相應的臨界圍壓是q=500kPa,在q=500kPa3cr 2時進行三軸排水試驗破壞時的應力差q-q=1320kPa,其內(nèi)摩擦角申'是多少?在這個圍壓1 3答:莫爾-庫倫準則為:答:莫爾-庫倫準則為:21一sin9(ccos9+qsin9),得9'=32.1°。此圍壓下的3排水試驗,試樣破壞時的體應變?yōu)?,不排水試驗時的孔壓約為0。3-30在上面的試樣上進行圍壓為q=300kPa和750kPa兩個固結(jié)不排水三軸試驗(CU)用3兩個總應力圓的包線確定的強度指標是否為有效應力指標?答:3-31用一種非常密實的砂土試樣進行常規(guī)三軸排水壓縮試驗,圍壓為100kPa和3900kPa,用這兩個試驗的莫爾圓的包線確定強度參數(shù)有什么不同?答:當圍壓由100kPa增加到3900kPa時,內(nèi)摩擦角會大幅度降低。3-34對A、B兩個粘土試樣進行三軸試驗或者直剪試驗。除了一下敘述條件以外,其余條件都相同,問哪一個的抗剪強度大一些?兩個不排水三軸試驗,B試驗比A試驗快;(2)兩個試樣是正常固結(jié)土,A試驗為排水試驗,B為不排水試驗;(3)B試樣比A試樣先期固結(jié)壓力大,兩個試驗在同樣的固結(jié)壓力下進行,固結(jié)壓力在兩個先期固結(jié)壓力之間;(4)兩個試樣都是具有很高超固結(jié)比的超固結(jié)土,A試驗為不排水試驗,B試驗為排水試驗;(5)B試樣基本是原狀土試樣,A試樣則經(jīng)過了明顯擾動。答:(1)B試樣抗剪強度大;(2)A試樣抗剪強度大;(3)B抗剪強度大;(4);(5)B抗剪強度大。4土中水的勢能主要有哪幾項?有重力勢能,壓力勢能,基質(zhì)勢能和溶質(zhì)勢能。5簡述飽和粘性土中滲透性影響因素。土顆粒的組成,土的狀態(tài),土的結(jié)構,粘滯系數(shù)n和液體水容重r。W6滲透變形類型滲透變形有兩種主要的形式,一是流土,二是管涌,還有接觸流土和接觸沖刷。流土可發(fā)生在無粘性土和粘性土中。管涌一般發(fā)生在無粘性的土中,尤其是缺少中間粒徑的情況下。7滲透變形的防治防治滲透變形的措施:采用不透水的材料或者完全阻斷土中滲透的路徑,或增加土的滲流路徑,減少水力坡度,也可以在下游滲流溢出布置減壓,壓重或者反慮層防止流土和管涌發(fā)生。1) 堤壩及地基滲透變形防治:(1)垂直防滲;(2)水平鋪蓋;(3)下游壓重;(4)排水減壓井;(5)下游排水體2) 基坑滲透破話防治:(1)懸掛式垂直防治;(2)高壓噴射注漿法1沉降計算中通常區(qū)分幾種沉降分量?它們的機理是什么?按什么原理對它們進行計算?(1) 按產(chǎn)生時間的先后順序有瞬時沉降,主固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。按變形方式有單向的變形沉降和二向以及三向的變形。(2) 瞬時沉降是加載瞬間產(chǎn)生的沉降;主固結(jié)沉降是荷載作用下土體中水及空隙減少所產(chǎn)生的沉降;次固結(jié)沉降是土體骨架蠕變產(chǎn)生的沉降。(3) 計算原理:一般情況如不計算次壓縮沉降S=S.+S,當?shù)鼗鶠閱蜗驂嚎sS=S.+U*S1c t1t*c2要較可靠的計算沉降量,應該注意哪些主要的影響因素(1) 計算斷面:根據(jù)可靠地地基勘探數(shù)據(jù)和建筑布置,確定地基剖面壓縮層范圍,排水層位置等。(2) 應力分析:包括基底q的分布沿深度變化和附加應力計算(3) 計算參數(shù):采用帶表性式樣做試驗測定(4) 計算模型:對材料形狀的不同假設,變形維數(shù)室內(nèi)/現(xiàn)場變形指標等情況,按計算需要和實際條件合理選用。3目前計算固結(jié)沉降的方法有哪些?他們的基本假設有什么不同?地基沉降計算通常有彈性理論法,工程實用法,和經(jīng)驗法以及數(shù)值計算法。(1) 彈性理論法將土體視為彈性體,測其彈性常數(shù),在用彈性理論計算土體應力與土變化量(2) 工程實用法,按彈性理論計算土體中應力,通過試驗提供各項變形參數(shù),利用疊加原理(3) 經(jīng)驗法是借經(jīng)驗相關關系求得土壓縮性指標,在代入理論公式求解(4) 數(shù)值分析法以有限元法為主,利用計算機運算以及其他理論(彈性理論)為依據(jù)5-5單向壓縮沉降計算在什么條件下合理必須在豎向應力作用下以及不考慮土體側(cè)向變形情況下5-11相鄰粘性土層固結(jié)系數(shù)不同(C1C2),如何按均值土計算?v1v2

選擇一個固結(jié)系數(shù)C1作為土層參數(shù),同時改變另一層土層的厚度,得到改變后總化引當量1H,則實際土層固結(jié)按C1和H的均質(zhì)土層計算c v1 c5-13太沙基三向固結(jié)理論與比奧理論的主要區(qū)別⑴基本假設:太沙基假定e=Q+。+。,固結(jié)過程不隨時間變化;比奧沒有這個假定x y z(2)空隙壓力和位移的關系:太沙基是須依次求出孔隙水壓u——固結(jié)度U—沉降量S比奧理論:可同時求出固結(jié)度U、空隙水壓u以及沉降量S⑶U隨著時間t的變化:太沙基與泊松比u無關;比

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