20124高等土力学复习题

1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SoilMechanics土力学Thisclasspresentstheapplicationofprinciplesofsoilmechanics.Itconsidersthefollowingtopics:theoriginandnatureofsoils;soilclassification;theeffectivestressprinciple;hydraulicconductivityandseepage;stress-strain-strengthbehaviorofcohesionlessandcohesivesoilsandapplicationtolateralearthstresses;bearingcapacityandslopestability;consolidationtheoryandsettlementanalyses;andlaboratoryandfieldmethodsforevaluationofsoilpropertiesindesignpractice.这个类别介绍了土力学原理的相关应用。它由以下主题组成：土壤的起源和性质；土壤分类；有效应力原理；水力传导系数和渗流特性；非粘性土和粘性土的应力—应变—强度特性和在侧向土压力中的应用；承载力及边坡稳定性；固结理论和沉降分析；在设计活动中，实验室方法和现场实验方法关于土性的评估。Soilamongstmostvariableanddifficultofallmaterialstounderstandandmodel土，在所有材料的理解和建模中，最易变的和最难了解的：1.Complexstress-strain(non-linear,irreversible不可逆的)1复合应力—应变（非线性的，不可逆的）2.Propertieshighlyvariablefunctionofsoiltypesandstresshistory2性能，受到土壤类型和应力历史的影响，具有高度的可变性3.Propertieschangewithtime,stress,environment,…3性能随时间，应力，环境等因素的改变而改变4.Everysitehasdifferentsoilconditions-newchallenge4新的挑战——每个地方都有不同的土性状态5.Soilhiddenundergroundanddataonsmallfractionofdeposit5土是“隐藏”在地下的，目前所存储的数据只是很小的一部分GeotechnicalEngineering岩土工程Thiscoursedescribestheapplicationofsoilmechanicsintheanalysisanddesignoffoundations(shallowanddeep)andearthretainingstructures.Thelecturesincludeanoverviewofgeotechnicalsiteinvestigationmethodsandinsitutestsusedtoestimateengineeringparameters.Thecourseemphasizestheimportanceofparameterselectionincalculationsofultimateandserviceabilitylimitstatecalculationsforbothshallowanddeepfoundations,anddiscussesmethodsofsoilimprovement.Thesectiononearthretainingstructuresconsiderssystemsrangingfromgravitywallstocompositeconstruction(reinforcedearth),fromstructuralsupporttofieldmonitoringofexcavations(bracing,tiebackanchorsetc.).本课程介绍了在基础（浅基和深基）和挡土结构的分析与设计中土壤力学的应用。在这个讲课的课件中，包含了一个关于岩土工程现场调查和原位测试用来估计工程参数的方法的概述。本课程强调了参数的选择对于极限状态和正常使用极限状态下浅基础和深基础中相关计算的重要性，并讨论了土壤改良的方法。关于挡土结构的部分，考虑了从重力墙到复合结构（如加筋土）挡土系统，从结构支撑到现场基坑监测系统（如支撑，回接锚等。）。(1)Whatisconsolidation?（1）什么事固结？Consolidationisatime-related(时间性)processofincreasingthedensity(增加密度)ofasaturatedsoilbydrainingsomeofthewateroutofthevoids.固结是一个时效性过程，是一个饱和土的密度随着部分孔隙水的排出而增加的过程。(2)Theshearstrengthofasoil[土的抗剪强度](f)atapointonaparticularplanewasoriginallyexpressedbyCoulombasalinearfunctionofthenormalstress(’f)ontheplaneatthesamepointby'tan''ffc2wherec’iscohesion[粘聚力]and’isinternalangleoffriction[内摩擦角].（2）在某个特定平面上的某点的土的抗剪强度(f)，最初由库伦通过一个与在这个平面上的同一点的正应力(’f)有关的线性方程来表示：'tan''ffc在式中，c’代表粘聚力，’代表内摩擦角。(3)Ultimatebearingcapacity(qu)isdefinedasthepressurewhichwouldcauseshearfailureofthesupportingsoilimmediatelybelowandadjacenttoafoundation.（3）极限承载力（qu）定义为：当基底压力增大到极限承载力时,地基出现剪切破坏(4)Allowablebearingcapacity(qa)isdefinedasthemaximumpressurewhichmaybeappliedtothesoilsuchthattheabovetworequirementsaresatisfied.Fromfirstrequirement,qaisdefinedas:suaFqq（4）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：suaFqq(5)Afoundationmustsatisfytwofundamentalrequirements:（5）设计基础要满足两个要求(a)thefactorofsafetyFsagainstshearfailureofthesupportingsoilmustbeadequate,avaluebetween2and3normallybeingspecified。（a）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)thesettlementofthefoundationshouldbetolerableand,inparticular,differentialsettlementshouldnotcauseanyunacceptabledamageofthestructure(b)基础的沉降和沉降差必须在该建筑物所允许的范围之内一(b)、《高等土力学》研究的主要内容。土壤的起源和性质；土壤分类；有效应力原理；水力传导系数和渗流特性；非粘性土和粘性土的应力—应变—强度特性和在侧向土压力中的应用；承载力及边坡稳定性；固结理论和沉降分析；在设计活动中，实验室方法和现场实验方法关于土性的评估二、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？三、归纳和分析土的特性。四、简述土的结构性与成因，比较原状土与重塑土结构性强弱，并说明原因？五、叙述土工试验的目的和意义。七、岩土工程模型试验要尽可能遵守的原则？八、何谓土的剪胀特性？产生剪胀的原因？九、影响饱和无粘性土液化的主要因素有哪些？举出4种判断液化的方法。十三、土的本构模型主要可分为哪几类？邓肯-张本构模型的本质？并写出邓肯-张本构模型应力应变表达式，并在应力应变座标轴中表示。十四、广义地讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特征？3十五、在土的弹塑性本构关系中，屈服准则、硬化定理、流动法则起什么作用？十六、剑桥模型的试验基础及基本假定是什么？说明该模型各参数的意义及确定方法。十九、试说明屈服点、屈服准则、屈服面、塑性变形和破坏的概念？示意理想弹塑性材料、弹性塑性应变硬化材料、弹性塑性应变软化材料的应力应变关系？并示意土的典型应力-应变关系曲线（并加以描述）？二十、影响饱和土渗透性的主要因素？二十一、何谓前期固结压力？简述前期固结压力的确定方法。二十二、何谓Mandol-cryer效应？说明其产生机理。二十三、分析影响地基沉降的主要原因、机理和性质。二十四、何为应力路径？采用应力路径法计算沉降时常采用哪两种方法？简述其各自的计算步骤。应力路径是指在外力作用下土中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹。分层总和法和二十六、地基压缩层厚4m，通过钻探采取代表性原状土样，测得其初始孔隙比e0＝1.0，有效内摩擦角′＝25°,c′=15kPa，土的压缩指数cc＝0.31。试样在20、40、60kPa等围压下固结，然后作三轴CU试验，分别测得其有效应力路径如图1所示。设K0=1－sin′，如果土层中点原上覆土压力为64kPa，由于修建建筑物，附加应力为Δ＝28.5kPa，Δ＝10.5kPa，用应力路径法计算瞬时加荷后地基的瞬时沉降和固结后总沉降。图1有效应力路径三十五、阐述土的强度理论与适用性（包括主要强度理论的优缺点）四十二、综述影响土强度的主要因素土体剪切强度值的因素有土的密度、粒径级配、颗粒形状、矿物成分、沉积环境以及围压等。各种影响因素可以分为两大类，一类是土本身的因素，主要是其物理性质；另一类是外界条件，主要是应力应变条件。前者可称为内因，后者可称为外因。1．内部因素影响土强度的内部因素又可以分为土的组成（C）、状态（e）和结构（S）。其中土的组成是影响土强度的最基本因素，其中包括：土颗粒的矿物成分、颗粒大小与级配、4颗粒形状、含水量（饱和度）以及粘性土的离子和胶结物种类等因素。土的状态是影响土强度的重要因素，比如砂土的相对密度大小是其咬合及因此产生的剪胀、颗粒破碎及重排列的主要影响因素；同样粘土的孔隙比和土颗粒的比表面积决定了粘土颗粒间的距离，这又影响了土中水的形态及颗粒间作用力，从而决定粘性土粘聚力的大小。土的结构本身也受土的组成影响。原状土的结构性，特别是粘性土的絮凝结构使原状土强度远大于重塑土的强度，是不可忽视的影响因素。2．外部因素除了温度以外，外部因素主要是指应力应变因素。包括：应力状态（围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、加载速率及排水条件。它们又主要是通过改变土的物理性质而影响土的强度。这些因素对于不同土的强度的影响十分复杂，有些是目前仍需要进一步研究的课题。四十三、简述极限平衡法、滑移线场法和极限分析法的区别与联系。四十四、简述静力场和机动场的基本条件。四十五、求不排水条件下饱和粘上地基上条形基础极限承载力（条形基础宽度为b）。四十七、用高等土力学知识解释降雨尤其是暴雨是滑坡活动最重要的触发因素边坡降雨入渗，导致边坡非饱和区基质吸力降低，依据非饱和土引申的Mohr－Coulomb抗剪强度准则，土体抗剪强度也随之降低，进而导致边