期末总结_高等土力学

现场测试基本知识
第二章 土的本构关系



应力、应变及其不变量的表示及换算； 土的应力应变关系的特点； 弹性模型－非线弹性模型：Duncan-Chang模 型； 弹塑性模型：弹塑性模型的基本理论：剑桥 模型、清华模型和Lade-Duncan模型。 土的损伤模型基本概念
土的应力变形特性
f d d ij
p ij
M
p d ij
p p0 /2 p0
Lade-Duncan模型和清华弹塑性模型
屈服函数与屈服面； 硬化参数； 流动规则； 模型的功能

土的损伤模型基本概念
土的结构性：原因与表现； 土的损伤模型的基本原理：损伤变量 及其演化规律，增量形式的损伤矩阵 。
固结问题的简化计算
均匀加载、分期加载 不均匀土层与分层土

比奥固结理论与太沙基—伦杜立 克准三维固结理论(扩散方程)
基本方程与条件 主要假设 效应 工程应用与误差范围

6、7章
土坡稳定的主要计算方法及平衡条件 土坡稳定的主要影响因素 土工数值计算的基本原理，基本方法 ，边界条件，影响因素
垂直向外 Fs 1 1.15i
垂直向内
Fs 1 1.15i
挡土构造物上的土压力和水压力
2. 不同渗流情况下的水土压力
图4－52 不同含水土层的土压力
P a ka sat z
z(j)z
j= wi i=1
Pw=0
j=( + w)
= sat
图4－53 有上层滞水时的主动土压力 J w
Ew2 Ea w


R

Ew1
图4－56 滑动面与楔体平衡
发现正孔压的滑裂 面与墙夹角大于 =37 无孔压, =30
图4－57 超静孔压对土压力的影响
负孔压时，滑裂面 倾角小于 =27.4
图4－58 土中的负孔压对土压力的影响
超静孔压与土压力
z satz
pa K a sat z
基坑内排水的情况
1)假设水力梯度为常数, 朗肯土压力理论计算
2)根据流网计算土体内各 点的孔隙水压力,用库仑 土压力理论计算—搜寻具 有最大主动土压力的滑裂 面
图4－55 流网与土压力计算
滑动面与楔体平衡
假设若干直线滑 裂面，计算土压 力E，寻找E的最 大值－对应是主 动土压力Ea
d :
' tg Fs= tg sat
tg
w =
顺坡渗流 水平渗流
Fs 1/ 2
临界状态 Fs=1.0
Fs 1/ 3
16.10 150
i cos 3 sin
i 3 sin cos
e:
' cos w i tg 'sin ' cos w i tg 'sin
各种三轴试验的应力路径

TC
RTC,RTE
TE
CTC,CTE
1 1
HC

＝
1－ 3
2
＝
1＋ 3
2
其他

试验应力路径与工程实践间的关系； 复杂应力路径试验；


特殊三轴试验：大型三轴及试样制备、动三轴试验
不同试验的膜嵌入问题(颗粒及其级配、围压、表面积 、膜的厚度等）； 大粒径土试验的模拟； 模型试验：比尺问题、基本方法；
J Ea W pw 无孔压:Ea=104.5kPa R 正孔压: Ea=155kPa 负孔压: Ea=78.5kPa
图4－59 超静孔压与土压力
第五章 土的沉降与固结
沉降 固结

沉降
土的压缩的影响因素 沉降分类：瞬时、主固结沉降、次固 结沉降 几种不同的沉降计算方法：原理、特 点、计算方法
弹性模型－增量广义虎克定律
1 d x E [d x (d y d z )] d 1 [d (d d )] y z x y E d z 1 [d z (d x d y )] E d 2(1 ) d xy xy E 2(1 ) d yz d yz E 2(1 ) d d zx zx E

第四章 土中水与土的渗透及其计算
1. 渗透规律－达西定律 2. 有关渗流的工程问题 3. 渗透计算

渗透及达西定律
几种渗流势：重力、压力、基质势 渗透系数及其影响因素 渗流的基本方程，流网及其应用

渗透计算
基本微分方程 边界条件 数值计算基本原理

有关渗流的工程问题
Duncan-Chang模型参数确定试验条件
d 1 1 d 1 t (d 2 d 3 ) Et Et
d2=d3=0 时：
d ( 1 3 ) Et d 1
1-3
１
Duncan-Chang模型参数确定
试验类型 常规三轴排水压缩试验（CD） 常规三轴固结不排水压缩试验 （CU） 三轴减载压缩试验 三轴伸长试验 应力路径特点 d3＝0 d3＝d3+du=0 d1=0, d3=d2<0 d1=d2=0, d3<0 d3＝0, d2＝td1

剑桥模型与物态边界面
物态边界面方程：
q M ( N v ln p) p v N ln p / M ( )
剑桥模型与修正剑桥模型



物态边界面概念：正常固 结线、临界状态线、固结 不排水试验有效应力路径 。 剑桥模型与修正剑桥模型 q 的屈服面：物理意义、公 式推导、曲线形式。 剑桥模型的硬化参数、流 动规则、增量应力应变关 系式。
Ni ( sat w / cos 2 i )hi x cos i
Qi sathi x sin i
对于第n-1土条，由于n-1<0,会造成更大的误差.
坡面处的几种局部渗流的情况
不透水层
图4－48 土坡的局部渗流与抗滑稳定
坡面处的几种局部渗流的情况
J
图4－49坡 面处的几种局部渗流的情况
4.莱特－邓肯(Lade-Duncan)强度准则
5.松冈元-中井照夫 （Matsuoka- Nakai）破坏准则
6.其他强度理论
7.联合强度理论（抗拉与抗剪）
土的强度理论
各强度理论的特点 参数 计算 优缺点 适用性情况 基本试验确定强度理论的参数预 估其他应力路径的试验破坏应力。
Wi (hi1 sat hi 2 hi 3 )bi
ui w (hw hi 3 )
图4－47 孔压u的计算
hi
i
Ni ( sat w )hi x cos i
Qi ( sat w )hi x sin i
浮重度 饱和重度－滑 面上的孔压uili
图4 非饱和土的强度包线
c ua tan ua uw tan
f
c ua tan
f
土的强度理论
1.莫尔－库仑（Mohr-Coulomb)强度准则
2.密塞斯（Von Mises）准则及其广义准则
3.屈雷斯卡（Tresca）准则及其广义准则
强度的影响因素
内因：组成、状态与结构。 状态：孔隙比e与土的强度： 黏性土的真强度理论、砂土的临界孔隙 比。 外因：应力水平（3）、中主应力（2） 、应力历史、应力速率、应力方向。

排水与不排水、饱和与不饱和土强度


砂土的流滑现象：松砂、密砂的固结不排水试验； 最大应力比与最大应力差； 砂土的动强度； 黏土的三轴试验强度指标：试验及其应用，不同应 力路径的排水与不排水试验及其强度指标； 非饱和土强度机理与理论：吸力与水土特征曲线。

沉降计算
1 单向压缩分层总和法 2 考虑三向效应的单向压缩计算法（Skempton— Bjerrum) 3 4 5 6 7 三向变形计算法（黄文熙法） 弹性理论法 应力路径法 剑桥模型法 其他方法及数值计算
固结





（1）单向固结的普遍方程及一般条件下的单向 固结问题： 加载时间 分层土 厚度随时间变化 (2)砂井固结问题：井阻、涂抹、加载时间 (3)比奥固结理论与太沙基（Terzaghi)—伦杜 立克(Rendulic)准三维固结理论(扩散方程)

边 坡 稳 定 分 析
极限分析； 极限平衡; 有限元法。

极限平衡法：使用的条件，基本假设等。
整体圆弧法； 简单（瑞典）条分法； 简化毕肖甫法； Janbu法； Spencer方法； Morgenstern-Price方法。

瑞典条分法
瑞典条分法所得安全系数较小， 在圆弧中心角较大和孔隙水压力较大时 ，安全系数的误差较大，计算结果甚至 会出现异常。
非线性 剪胀性 压密性 应变硬化与软化 弹塑性 平面应变状态的应力特点

土的弹性模型
非线性（增量）弹性－Duncan-Chang模型 模型特点 应力应变关系拟合 参数确定的试验条件 参数的物理意义 模型的使用 模型参数的大体范围 非线性计算的基本方法

Fra Baidu bibliotek d
w 1 w i d Di w Dd
T
第三章 土的强度
土的强度机理与影响因素 排水与不排水、饱和与不饱和土强度 土的强度理论

土的强度机理
黏聚强度与摩擦强度： 黏聚力：机理，粘性土的微观结构； 假黏聚力：吸力、冰冻、机械咬合； 内摩擦角：表面摩擦与咬合－剪胀、 破碎与颗粒的重排列。
Et 1 t2
Et 1 b t
曲线切线斜率d(13)/d1表达式 Et
Et 1 A(1 2 t )
Et /(2 t )
Et/t
3＝常数的平面应变试验
3＝常数、b=常数的真三轴试
d3＝0,
弹塑性模型基本概念
屈服与屈服准则 硬化规律 正交性（流动法则：相适应与不相适应） 刚塑性、弹性－理想（完全）塑性（ perfectly plastic)和增量弹塑性模型。
渗透水流以一定角度从坡面逸出时
该点抗滑稳定的临界水力坡降 渗流
图4－50 坡面的局部稳定分析

坡面
sin w icr cos( ) [ cos w icr sin( )]tan
图4－49
b : ' w tg 2 C: sat tg
高等土力学期末总结
各章复习内容要点总结
第一章 土工试验与测试
室内试验 模型试验 现场测试 注意试验与其它各章的联系和综合

几种不同应力路径的三轴试验
HC：静水压力（各向等压）试验＝2＝3 PL：比例加载试验： / 3为常数 CTC：常规三种压缩试验 ：3为常数（围压） CTE：常规三轴伸长（挤长）试验： 3（轴压）为常数 TC： p为常数三轴压缩试验（轴压增－围压减） TE： p为常数三轴伸长试验（轴压减－围压增） RTC：减压三轴压缩试验： （轴压）为常数 RTE：减压三轴伸长试验：1 （围压）为常数， 3减小 它们与各种强度理论的关系，与孔隙水压力的关系，与膜 嵌入间关系等。
渗透变形 基坑降水 水土压力的耦合计算 渗流与边坡稳定 渗透力j与水压力u

渗流条件下土坡的稳定
单元abcd的重量与总渗透力的合力为R
j
图4－46 渗流条件下土坡的稳定分析
[cili ( wi cos i ui li ) tan i] Fs Wi sin i
各种三轴试验的应力路径



1＝ 3 ； 减压试验特点； 不排水情况； 与摩尔－库伦准则关系； 试验的技术； 应力应变关系曲线。 剑桥模型的物态边界面： p, q, e的唯一性。
p q
1 2 3
3

1 2 3
3
1 ( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 ) 2 2 1 3