高等土力学试题-考博专用
2023年高等土力学试题考博专用
参考书目《高等土力学》李广信第1章土工实验及测试一、简述土工实验的目的和意义。
1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。
2）针对具体土样的实验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。
3）拟定理论计算和工程设计的参数。
4）验证理论计算的对的性及实用性。
5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。
第2章土的本构关系★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51土的本构关系广义上讲是指反映土的力学性状的数学表达式，表达形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。
与金属材料相比，土的变形特性包含：①土应力应变的非线性。
由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形重要不是由土颗粒自身变形，而是由于颗粒间位置的变化。
这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。
②土的剪胀性。
由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。
③土体变形的弹塑性。
在加载后再卸载到本来的应力状态时，土一般不会完全恢复到本来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。
④土应力应变的各向异性和土的结构性。
不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，并且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。
⑤土的流变性。
土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。
与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。
影响土的应力应变关系的应力条件重要有应力水平，应力途径和应力历史。
★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的因素？P52(2.3.2)土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既涉及体胀，也涉及体缩，但后者常被称为“剪缩”。
清华大学高等土力学复习题完整版
清华大学高等土力学复习题集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]高等土力学第一章土的物质构成及分类1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？6粘土表面电荷来源有哪几方面利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理7非饱和土中土水势以哪种为主如何测定非饱和土的土水势大小8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。
10试简明解说土水势的各分量？11土的结构有哪些基本类型各有何特征12分散土的主要特征是什么为什么有些粘性土具有分散性13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。
第二章土的本构关系及土工有限元分析1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做试验，保持σ3为常量，增加σ1－σ3所得应力应变关系曲线有何不同所得强度指标是否相同2屈服面和硬化规律有何关系？3弹塑性柔度矩阵[C]中的元素应有哪三点特征？4剑桥弹塑性模型应用了哪些假定欲得到模型参数应做哪些试验5广义的“硬化”概念是什么什么叫硬化参数6什么是流动规则什么叫塑性势流动规则有哪两种假定7弹塑性模型中，为什么要假定某种型式的流动法则，它在确定塑性应变中有何作用？8根据相适应的流动规则，屈服面和塑性应变增量的方向有何特征？9试解释为什么球应力影响塑性剪应变？10什么叫土的变形“交叉效应”“交叉效应”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？11什么叫应力路径什么叫应力历史试结合图示说明它们对土的变形的影响12什么叫土的“各向异性”考虑“各向异性”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？13哪些因素影响土的变形或土体变形有哪些特征14什么叫剪缩什么叫剪胀什么样的土表现为剪胀，怎样的土表现为剪缩邓肯双曲线模型能否反映剪胀，剪缩为什么修正剑桥模型能否反映15试结合图示描述线弹性、非线性、弹塑性的应力应变关系（有图）16试解释为什么剪应力影响塑性体应变？17试解释为什么球应力影响塑性剪应变？18增量形式非线性弹性模量是如何定义的？19增量形式非线性泊松比是如何定义的？20什么叫回弹模量什么条件下用之21围压对土的变形和强度有何影响？22什么叫屈服轨迹？试在p-q平面绘出“开口型”和“帽子型”屈服轨迹？23试用屈服面理论说明加载、卸载和中性变载情况？24什么叫破坏准则什么是破坏面25什么叫屈服准则什么叫屈服函数什么叫屈服面有哪两种类型的屈服面各有何特点在反映土体变形特性方面有何不同屈服面和硬化规律有何关系26土的弹塑性模型包含哪几方面的假定各有何意义27用普通三轴仪如何做试验来说明剪应力会引起土体的体积应变这种体积应变是弹性的，塑性的，还是包含弹性和塑性两部分为什么28初始应力状态σ1＝40Kpa,σ3＝15Kpa,加荷后达到σ1＝45Kpa,σ3＝25Kpa。
高等土力学模拟考题及答案
模拟考试5及答案1． 下图为拟选用的200米堆石坝料的级配表；拟采用厚粘土心墙防渗，粘土塑性指数I p =17；地基覆盖层为50米，地基土以砂砾石为主。
如果要求对该坝进行竣工时的稳定分析以及施工期的有效应力变形数值计算（采用土的本构关系模型与比奥固结理论耦合计算），变形数值计算采用Duncan-Chang 双曲线模型，现有三轴仪的试样尺寸为φ300×600mm ，需要对试验、模型参数确定和计算步骤进行设计。
（1） 对堆石料和粘土料应进行什么样的三轴试验？（包括堆石料的模拟、试验的排水条件及试验量测数值等）（2） 简述在上述试验资料基础上，确定理论和模型的参数方法与步骤； （3） 对于非线性堆石坝变形分析，如何采用增量法分步进行计算？ （4） 如何进行竣工时的稳定分析？解答：（1） 对于堆石料应进行三轴排水的常规压缩试验。
但是最大粒径为300/5＝60mm ，建议采用替代法模拟；因为细颗粒较少，也可采用相似模拟或者其他模拟方法。
对于粘土对于有效应力计算，应当进行排水三轴试验；但是为了测定孔压系数也要进行不排水试验（A,B ），也可用于总应力法的稳定分析；（2） 试验比奥固结理论需要测定孔压系数A,B ；Duncan-Chang 双曲线模型中的堆石料和粘土料试验E,B 或者E 、ν模型，用三轴排水试验进行参数确定。
（3） 对于增量法可以逐层填筑，分布计算，一般可以模拟实际的填筑过程和工序；在每一加载过程中，还应当用时间的差分进行孔压消散的比奥理论计算；最后得到竣工时的应力、孔压和变形（位移）。
也可以用于稳定分析（总应力法或者有效应力法）（4） 总应力法：采用不排水强度指标，用圆弧法分析（比肖甫法和摩根斯坦－普赖斯法）。
如果采用有效应力分析，则可以通过计算确定心墙中的超静孔压等值线，采用有效应力强度指标。
2．在一种松砂的常规三轴排水压缩试验中，试样破坏时应力为：σ3＝100kPa ，σ1－σ3＝235kPa 。
高等土力学模拟考题及参考答案
模拟考题3及答案回答下面各题：（每题4分，总计40 分）1.在一定围压下，对处于小于、等于和大于临界孔隙比e cr密度条件下的砂土试样进行固结不排水三轴试验时，破坏时的膜嵌入对于量测的超静孔隙水压力有何影响？对其固结不排水强度有什么影响（无影响、偏大还是偏小）？解答：大于e cr膜嵌入会使量测的孔压偏小，使固结不排水强度偏大；小于a膜嵌入会使量测的负孔压绝对值偏小，使固结不排水强度偏小；等于时没有影响。
；2.在c,.坐标和在二平面坐标下画出下面几种三轴试验的应力路径（标出应力路径的方向）。
其中：tg八氏…T"J3（W - 口3）（1）CTC （常规三轴压缩试验）;（2）p=常数，b=0.5=常数，真三轴试验;（3）RTE （减压的三轴伸长试验）。
3.与剑桥模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀（剪胀），清华弹塑性模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀？二者的区别是由于什么不同？可以，在于后者的屈服面椭圆的顶点在强度线内。
4.在Dunca-Chang模型中，一般试验常数K与K ur哪一个大些? K ur 大。
5.有一处于临界孔隙比的砂土三轴排水试验的应力应变曲线如下图所示。
试定性绘制出当e>3；e< e cr和e= e cr时三轴固结不排水试验的应力应变关系曲线示意图。
■:6.粘性土坡用圆弧滑裂面的分析时，标出下列哪种情况的抗滑安全系数会减小？（1）由于降雨使土坡的上部含水量增加（未达到饱和及渗流），下部含水量基本未变；（2）将在附近施工的弃土堆在坡脚；（3）将在附近施工的弃土堆在坡顶；（4）由于降雨而使土坡整体的含水量接近于饱和；7.土的抗拉强度o t是否等于etan©'? er t大于还是小于e'etg©?小于。
8.写出Fredlunde的非饱和土的强度理论公式；当体积含水率二逐渐趋近于0时，"是增加、不变还是减少？减少。
高等土力学答案
高等土力学试题(2011)1、饱和土中的渗流和非饱和土中水分迁移规律有哪些相同，哪些不同？孔隙水的移动速率在哪种土中快，为什么？答：二者的相同点：土体中水的流动都服从达西定律；不同点：饱和土中只存在水这一相，而非饱和土中存在水和气两相，他们有各自的渗透流动规律，但气的流动又影响到水的流动，尤其影响到土的固结，也要讨论气的渗透规律。
饱和土中水压力是正值，非饱和土中水压力是负值。
饱和土的渗透系数是常数，非饱和土的渗透系数不是常数；孔隙水率在饱和土中的移动速率快，渗透系数受饱和度的影响，饱和度低，孔隙中气体占据一定的体积，阻碍了水的流动，过水断面面积也缩小，渗透系数就小，孔隙水的移动速率慢。
2、什么叫剪胀性，剪缩性？什么样的土表现为剪胀？什么样的土表现为剪缩？邓肯双曲线模型能否反映剪胀剪缩性？为什么？修正剑桥模型能否反映？答：剪胀性：试样在排水剪试验中体积先减小后增加剪缩性：试验在排水剪试验中体积减小。
强超固结土表现为剪胀，正常固结土和弱超固结表现为剪缩。
邓肯双曲线模型不能反映剪胀剪缩性。
这是因为模型用于广义胡克定律，而胡克定律不可能反映剪胀剪缩性。
对于邓肯张非线性模型，有Eν-与-两种，Eν-模型本身是允许剪胀的，计算所得的泊松比可能大于0.5。
E B-只是有限元计算中，不允许泊松比大于0.5，故模型中不反映剪胀性；E B 模型本身不反映剪胀性。
修正剑桥模型许多情况下能较好反映土的变形特性，它能反映剪缩，但不能反映剪胀。
3、土体有哪些主要变形特性？答：土体的变形是土力学最基本也是最重要的问题，土体变形是复杂的，有些土加荷后立即完成，有些土的变形随时间逐步发展。
随时间发展的变形中又有两部分：一部分是由孔压的消散，即固结变形：另一部分与孔压无关，即使孔压完全消散了，变形仍然随时间而发展，即流变变形。
土的变形是有效应力引起的，有效应力并不是颗粒之间接触点处的实际应力。
通过饱和土有效应力原理和非饱和土的有效应力原理来反映土的一些有效参数，来发现土的一些基本特性。
高等土力学试题
2017高等土力学1.在土的弹塑性模型中, 屈服面和破坏面有何不同和有何联系？答：屈服面是土体的应力在应力空间上的表现形式，可以看成是三维应力空间里应力的一个坐标函数，因此对土体来说，不同的应力在应力空间上有不同的屈服面，但是破坏面是屈服面的外限，破坏面的应力在屈服面上的最大值即为破坏面，超过此限值土体即破坏。
2.何谓曼代尔－克雷尔效应？答：土体在固结的初期，内部会出现孔隙水压力不消散而是上升，布局地区孔隙水压力超过初始值的现象。
此效应仅在三维固结中出现，而在一维固结试验中并没有出现，在Biot的“真三维固结”理论可以解释磁现象。
3.与剑桥模型相比，清华弹塑性模型可以反映土的由剪应力引起的体积膨胀（剪胀）。
说明它是如何做到这一点的。
答：清华模型的硬化参数是关于塑形体应变和塑形剪应变的函数，而剑桥模型不是；此外，清华模型的屈服面椭圆与强度包线的交点不是椭圆顶点，因此会有剪胀。
4.天然岩土边坡的滑坡大多在雨季发生，解释这是为什么。
答：天然岩土边坡的滑坡发生总结起来两个原因，其一抗滑力减小，其二下滑力增大。
在暴雨的天气中，因为地表雨水的下渗导致岩土体的含水率增加，从而提高了岩土体的重量，增大了下滑力；下雨天气因为雨水的下渗，岩土体遇水软化的特性导致抗滑力减小；另外在渗透性好的岩土体中，岩土体内部雨水沿坡面下渗，渗透力会降低岩土坡体的安全系数，因此一上几方面的原因导致了滑坡大部分发生在雨季。
5.比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结果有什么主要不同？答：区别：扩散方程假设应力之和在固结和变形过程中保持常数，不满足变形协调条件。
结果：比奥固结理论可以解释土体受力之后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是严密计算结果也精确。
比奥固结理论可以解释曼代尔-克雷效应，而扩散理论不能。
6. 在一种松砂的常规三轴排水压缩试验中，试样破坏时应力为：3＝100kPa ，1－3＝235kPa 。
高等土力学试卷A答案
一. 解释名词或回答问题:（每题5分，共40分）1．在以下三轴排水试验中，哪些试验在量测试样体变时应考虑膜嵌入 (membrane penetration)的影响？HC, CTC, CTE, RTC, RTE, 以及平均主应力为常数的TC ，TE 试验。
同时在常规三轴固结不排水(CU)压缩试验中，围压σ3为常数，其膜嵌入 (membrane penetration)效应对于试验有没有影响，为什么？2．在剑桥模型中，物态边界面上的不排水三轴试验的有效应力路径向p '--q 平面的投影是不是其屈服轨迹？为什么？剑桥模型的硬化参数是各向等压下的压力p '，它又与塑性体应变成单值关系，所以它也可以说是以塑性体应变εp v .为硬化参数，(2分)亦即同一屈服面上εp v .是常数（弹性墙上），(1分)而有效应力路径上只是总体应变εv .为常数，所以其投影不是其屈服轨迹(2分)。
3．与剑桥模型相比，清华弹塑性模型可以反映土的由剪应力引起的体积膨胀（剪胀）。
说明它是如何做到这一点的。
可以从两个方面回答（其中答出一个即可）：（1） 从屈服轨迹的形状分析：清华模型的椭圆与强度线并不一定就在顶点，如剑桥模型那样。
在其顶点以后部分反映剪胀。
(2分)（2） 清华模型的硬化参数中为塑性体应变和塑性剪应变的函数，而不是只为塑性体应变的函数，剑桥模型h=εp v .随着加载硬化参数增加，εp v 增加，亦即只能减缩，清华模型无此限制。
或(2分)图1 第一大题第3小题图 (3分)4．Duncan-Chang 模型与剑桥模型都是在常规三轴试验基础上建立的，前者通过常规三轴试验确定的(σ1-σ3)~ε1~εv 的关系推出模型参数；后者通过三轴试验建立了用p '--q 表示的模型屈服函数。
这两个模型是否可以直接应用于平面应变问题的数值计算？作为本构模型，它们可以应用于计算任何应力状态和应力路径，Duncan-Chang 模型中有两个基本的弹性模型参数E 和ν，剑桥模型的流动法则没有任何限制(3分);ij ijf d d ελσ∂=∂。
高等土力学历年真题最全版
高等土力学历年真题最全版高等土力学历年真题一、黄土湿陷性机理与处治方法。
(2010年)1、黄土的湿陷性是指黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的现象。
黄土湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对于湿陷的机理目前国内外有多种假说，归纳起来可分为内因和外因两个方面。
内在原因是黄土的结构特征和其物质成分。
黄土形成初期，季节性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，而长期的干旱使水分不断蒸发，于是少量的水分以及溶于水中的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。
同时随着含水量的减少，土颗粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力逐渐加大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体在自重压力下压密的作用，从而形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状大孔隙结构。
外在条件是水的浸湿。
当黄土受水浸湿或在一定外部压力作用下受水浸湿时，土体自身摩擦力降低，结合水膜增厚并楔入颗粒之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中，各种胶结物软化，结构强度降低或失效，黄土的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的湿陷变形。
2、黄土地基处理方法地基处理的目的是改善土的性质与结构，减小土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。
地基处理时应考虑湿陷性黄土层的厚度、湿陷性类型、等级等后，结合建筑的工程性质和施工条件等因素选取合适的处理方法。
湿陷性黄土地基处理的主要方法如下：灰土垫层法是处理湿陷性黄土地基的传统方法，用于高层建筑更能发挥其作用，它具有一定的胶凝强度和水稳定性，在基础压力作用下以一定的刚性角向外扩散应力，因而常用作刚性基础的底脚。
砂石垫层用于处理地下水位较高的软弱土层，厚度约1-3m，其下为工程性能良好的下卧层。
强夯法是处理湿陷性黄土地基最经济的一种方法，重锤从高空自由落下，形成巨大的冲击能和冲击波，反复多次夯击地面，能有效消除黄土的湿陷性。
高等土力学模拟考题1及答案
模拟考题1一.解释名词或回答问题:（每题4分，共40分）1.何谓曼代尔－克雷尔效应？2.何谓非饱和土的基质吸力。
3.饱和砂土的振动液化与砂土的哪些性质有关？4.举出影响饱和粘性土的渗透性的主要因素。
5.绘出剑桥模型(Cam-Clay)的物态边界面，并标出临界状态线。
6.剑桥模型(Cam-Clay)和修正的剑桥模型在p-q平面是的屈服方程分布为：f=η-M ln(p/p0)=0 f= p/p0-M2/M2+η2)其中：η=q/p绘制它们在p-q平面上的屈服轨迹的形状。
7.定性绘制密砂在高围压（σ3>30Mpa）和低围压下(σ3=100kpa)的应力、应变、体应变间的关系曲线。
8.写出弗雷德伦德(Fredlund)的关于非饱和土的强度公式。
9.如何表示土在周期荷载下的动强度？对饱和砂土，其在周期荷载下的动强度与哪些因素有关？10.比奥（Biot）固结理论和太沙基(Terzaghi-)－伦杜立克(Rendulic)的拟三维固结理论（扩散方程）的主要假设条件的区别是什么？二．解答下面各题：（共5题，每题5分，总计25分）1．两厚度相等的相邻粘土层的土的参数和固结系数不同（分别为 k1＝3⨯10－6cm/s、 k2⨯=2⨯10-7cm/s mv1=0.5Mpa-1, mv2=0.65Mpa-1)，可将其按均质土进行近似的一维固结计算，计算其平均固结系数⎺Cv：k（Cv=_____ ）mvγω2．绘制一α=20︒的均匀无粘性土无限长、无限深土坡在有沿坡渗流情况下的流网。
3．一种松砂的固结不排水试验的有效应力路径如图所示，绘出其应力应变关系曲线和孔压曲线。
q σ1-σ30 ε10 p'σ3σ3 u4．用砂雨向大砂池中均匀撒砂，然后在不同方向取试样，进行了以下不同的三轴试验：（Z为竖直方向）(1) σz =σ1,σx=σy=σ3与σy=σ1,σz=σx=σ3(2) σz =σ1,σx=σy=σ3与σz=σy=σ1, σx=σ3(3) σx =σy=σ1，σz=σ3与σy=σ1,σz=σx=σ3(4) σy =σ1,σz=σx=σ3与σz=σy=σ1, σx=σ3根据土强度的各向异性和中主应力对土的强度的影响，判断在四种试验中哪一种试验得到的的强度指标φ大？（可表示为前>后,前<后。
高等土力学部分考题及答案
一、高等土力学研究的主要内容答：土力学主要是研究土的物理、化学、和力学特性以及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的工程性状。
高等土力学则是深化上述研究，重点研究先进的土工试验（实验）方法和设备、土体本构关系、塑性特性、强度、渗流、固结、压缩及其机理。
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？答：1）岩土工程的规模和尺寸比一般的结构工程大得多，其实际范围是空间半无限体，工程计算分析中采用的边界是近似和模糊的；2）岩土的各种参数是空间的函数，参数的变异性大，变异系数在0.1-0.35,有的可能超过0.4，并且土性之间或不同点的土性具有较强的相关性，包括互相关和自相关；3）岩土属于高非线性材料，在不同的应力水平下变形特性不同，岩土工程的极限状态方程也经常是高度非线性的，并且诱发极限状态的原因或作用多种多样；4）岩土试样性质与原状岩土的性质往往存在较大的差别，即使是原为测试，反应的也仅仅是岩土的“点”性质（如现场十字板强度试验）或“线”性质（如静力触探实验）。
而岩土工程的行为往往由它的整体空间平均性质控制，因此在岩土工程可靠度分析中，要注意“点”、“线”到空间平均性概率统计指标问题5）由于上述岩土性质和岩土工程的不确定性加之推理的不确定性（如有目的的简化）,岩土工程的计算模型往往具有较大的不确定性或者不精确性，并且除了上述3)中提到的在岩土工程中针对不同原因和作用，会有不同的极限状态方程外，对同一计算参数也存在不同的计算表达式；6）施工工艺，施工质量及施工水平等会对岩土工程的性质和功能产生很大的影响。
三、土的特性答：1土的变异性大，离散性大，指标值合理确定很困难。
2土的应力应变关系是非线性的，而且不是唯一的，与应力历史有关。
3土的变形在卸载后一般不能完全恢复，饱和粘土受力后，其变形不能立刻完成，而且要经过很长一段时间才能逐渐稳定。
4土的强度也不是不变的，它与受力条件排水条件密切相关。
中国人民解放军后勤工程学院土力学2012--2015年考博真题
2012年攻读博士学位研究生入学考试
试题
考试科目（代码）：土力学（3001）共2页
答案必须写在考点发放的答题纸上，否则不记分
一、名词解释（20分）
1、土的触变性2、次固结沉降3、界限含水量
4、临界水头梯度5、压缩系数
二、土的三相比例指标有哪些？哪些可以直接测定？哪些通过换算求得？（8分）
试题
考试科目（代码）：土力学（3001）共2页
答案必须写在考点发放的答题纸上，否则不记分
一、名词解释（20分）
1、土的结构2、瞬时固结沉降3、土的最优含水量
4、水力梯度5、固结不排水剪试验
二、压缩系数a的物理意义是什么？a是否为一个定值？工程上为何用a1-2进行土层压缩性能的划分（10分）
三、目前根据什么假设计算地基中的附加应力？这些假设是否合理可行？归纳总结各种荷载作用下地基附加应力的计算方法。（10分）
4、有一挡土墙，高5m，墙背直立、光滑，填土面水平。墙后填土的物理力学性质指标如下：上墙2m以上：c＝0kPa，φ=32°,γ=17kN/m3，下墙3m以下：c＝10kPa，φ=16°,γ=19kN/m3，试求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图。(10分)
中国人民解放军后勤工程学院
2015年攻读博士学位研究生入学考试
VV
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0.6
0.7
0.8
0.9
TT
0.008
0.031
0.071
0.126
0.197
0.286
0.403
0.567
0.848
3、某饱和粘性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得c′=0,φ′=28°。如果这个试样受到σ1=200kPa和σ3＝150kPa的作用，测得孔隙水压力u=l00kPa，问该试样是否会发破坏（可用图解法或数解法）。(10分)
高等土力学试题-考博专用汇编
参考书目《高等土力学》李广信第 1 章土工试验及测试、简述土工试验的目的和意义。
1)揭示土的一般或特有的物理力学性质。
2)针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。
3)确定理论计算和工程设计的参数。
4)验证理论计算的正确性及实用性。
5)原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段第 2 章土的本构关系★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性(应力应变特性)？( 2.3 节) P51土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力- 应变-强度- 时间的关系。
与金属材料相比，土的变形特性包含：①土应力应变的非线性。
由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。
这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。
②土的剪胀性。
由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。
③土体变形的弹塑性。
在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。
④土应力应变的各向异性和土的结构性。
不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。
⑤土的流变性。
土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。
与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。
影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。
★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2)土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩” 。
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5、试述地应力分布的一般基本规律
（1） 地应力是一个具有相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数。 （2） 实测垂直应力基本等于上覆岩层的重力。 （3）水平应力普遍大于垂直应力。 （4）平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小，但不同区变化速度不同。 （5）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度成线性增长关系。
2、在单一结构面岩体的三轴试验中，结构面与σ1 的夹角为β，试绘制岩体抗 压强度（围压的σ3 恒定）与β的关系曲线，并给予简单的解释。
3、简述水在岩石中的赋存形式和影响作用。
①、水在岩石中通常以两种方式赋存，一种结合水，一种为重力水； ②、水对岩石的影响作用：连结作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜 蚀作用。前三种作用是结合水产生的，后两种是重力水产生的。
（6）最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。 （7）地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力 学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的影响。
6、试绘图阐述非充填粗糙结构面和平坦结构面的剪切变形特点。
答：在一定的法向应力作用下，结构面在剪切作用下产生切向变形，通常有两种基本形 式，如下图：a）对非充填粗糙结构面，随剪切变形发生，剪切应力相对上升较快，当达到 剪切应力峰值后，结构面抗剪能力出现较大的下降，并产生不规则的峰后变形或滞滑现象； b)对于平坦（或有充填物）的结构面，初始阶段的剪切变形曲线呈 T 凹形，随着剪切变形的 持续发展，剪切应力逐渐升高但没有明显的峰值出现，最终达到恒定值，有时也出现剪切硬 化。
CSIR 分类指标值 RMR 由岩体强度、RQD 值、节理间距、节理条件及地下水 5 种指标 组成。
高等土力学试题汇总
高等土力学试题汇总2.7 （1）修正后的莱特-邓肯模型比原模型有何优点？莱特-邓肯模型的屈服面和塑性势面是开口的锥形，只会产生塑性剪胀；各向等压应力下不会发生屈服；破坏面、屈服面和塑性势面的子午线都是直线不能反映围压对破坏面和屈服面的影响。
为此，对原有模型进行修正，增加一套帽子屈服面，将破坏面、屈服面、塑性势面的子午线改进为微弯形式，可以反映土的应变软化。
（2）清华弹塑性模型的特点是什么？不首先假设屈服面函数和塑性势函数，而是依据试验确定塑性应变增量的方向，然后依据关联流淌法则确定其屈服面；再从试验结果确定其硬化参数。
因而这是一个假设最少的弹塑性模型2.8 如何解释粘土矿物颗粒表面带负电荷？答：（1）由于结构连续性受到破坏，使粘土表面带净负电荷，（边角带正电荷）。
（2）四周体中的硅、八面体中的铝被低价离子置换。
（3）当粘土存在于碱性溶液中，土表面的氢氧基产生氢的解离，从而带负电。
2.9 土的弹性模型分类及应用：线弹性：广义胡克定律非线弹性：增量胡克定律高阶弹性模型：柯西弹性模型、格林弹性模型、次弹性模型①弹性模型：一般不适用于土，有时可近似使用：地基应力计算；分层总和法②非线弹性模型：使用最多，有用性强：一般参数不多；物理意义明确；确定参数的试验比较简洁③高阶的弹性模型：理论基础比较完整严格；不易建立有用的形式：参数多；意义不明确；不易用简洁的试验确定3.1- 3.2 正常固结粘土的排水试验和固结不排水试验的强度包线总是过坐标原点的，即只有摩擦力；粘土试样的不排水试验的包线是水平的，亦即只有粘聚力。
它们是否就是土的真正意义上的摩擦强度和粘聚强度？答：都不是。
正常固结粘土的强度包线总是过坐标原点，好像不存在粘聚力，但是实际上在肯定条件下固结的粘土必定具有粘聚力，只不过这部分粘聚力是固结应力的函数，宏观上被归于摩擦强度部分。
粘土的不排水试验虽然测得的摩擦角为0，但是实际上粘土颗粒之间必定存在摩擦强度，只是由于存在的超静空隙水压使得全部破坏时的有效应力莫尔圆是唯一的，无法单独反映摩擦强度。
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参考书目《高等土力学》广信第1章土工试验及测试一、简述土工试验的目的和意义。
1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。
2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。
3）确定理论计算和工程设计的参数。
4）验证理论计算的正确性及实用性。
5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。
第2章土的本构关系★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。
与金属材料相比，土的变形特性包含：①土应力应变的非线性。
由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。
这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。
②土的剪胀性。
由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。
③土体变形的弹塑性。
在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。
④土应力应变的各向异性和土的结构性。
不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。
⑤土的流变性。
土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。
与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。
影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。
★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2)土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。
土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。
四、论述土的本构关系分类，并举例说明。
1、弹性本构关系弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。
线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。
非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性的，但是加卸载仍然沿着一条曲线。
该本构关系未考虑土的塑性变形，因而仅当受力体各点都是加荷条件时，才近似符合实际，而且也没有考虑应力路径和中主应力的影响。
2、弹塑性本构关系弹塑性模型则把总的变形分成弹性形变和塑性形变两个部分，用胡克定律计算弹性变形部分，用塑性理论来解塑性变形部分。
对于塑性变形，要做三方面假定： 破坏准则和屈服准则；硬化规律；流动法则。
该本构关系可分为刚性理想塑性本构关系、理想弹性塑性本构关系和弹塑性应变硬化（或软化）型本构关系。
代表性模型剑桥模型 英国剑桥大学提出的用于正常固结或弱超固结粘土的模型，由三轴压缩试验结果整理处q-p 和e-p 关系曲线。
土中e 为孔隙比，应力p 、q 指的是有效应力；图中实线表示排水剪试验，虚线为固结不排水试验。
3、流变型本构关系该本构关系考虑应力、应变随时间变化的本构关系，是弹性、塑性和粘滞性三者相结合而成的。
★五、土的本构模型主要分哪几类？邓肯-本构模型的本质？并写出邓肯-本构模型应力应变表达式，并在应力应变坐标轴中表示。
（2.4.2）P62答：土的本构模型大体上可以分为弹性模型，弹塑性模型，粘弹塑性模型，时塑性模型等几类。
邓肯-双曲线模型本质在于假定土的应力应变之间的关系具有双曲线性质，双曲线拟合出一般土的三轴试验13aa ab εσσε-=-，其中，a b 为试验常数，对于常规三轴压缩试验，轴应变1a εε=，邓肯等人根据这一双曲线应力应变关系提出了一种目前被广泛应用的增量弹性模型，一般被称为邓肯-模型六、试说明屈服点，屈服准则，屈服面和屈服轨迹的概念。
1）屈服点：产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点2）屈服准则：用以判断弹塑性材料被施加一应力增量后是加载还是卸载，或是中性变载，亦即是判断是否发生塑性变形的准则。
3）屈服面和屈服轨迹：屈服准则用几何方法来表示即为屈服面和屈服轨迹，由于许多模型都假设土体是各向同性的，则屈服函数可以再三位空间中表示成曲面，称为屈服面。
这一屈服面与任一个二维应力坐标平面的交线就是屈服轨迹。
七、在土的弹塑性本构关系中，屈服准则，流动法则，硬化定理起什么作用？①屈服准则是判断土作为弹塑性材料来研究是否发生塑性变形的准则。
②流动法则是用来确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量量的各个分量间的比例关系。
③硬化定理用来描述屈服标准如何发展，说明屈服面为什么会硬化，具体确定硬化函数与硬化参数。
八、在土的弹塑性模型中, 屈服面和破坏面有何不同和有何联系？屈服面是土体的应力在应力空间上的表现形式，可以看成是三维应力空间里应力的一个坐标函数，因此对土体来说，不同的应力在应力空间上有不同的屈服面，但是破坏面是屈服面的外限，破坏面的应力在屈服面上的最大值即为破坏面，超过此限值土体即破坏。
★九、剑桥模型的试验基础及基本假定是什么？说明该模型各个参数的意义及确定方法。
①剑桥模型基于传统塑性位势理论，采用了帽子屈服面和关联流动法则。
屈服面形式是依据能量理论得到的。
假设：弹性剪切变形为零；材料服从关联流动法则。
②模型参数基于正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴试验得到的。
模型参数为M ，λ，k 。
其中M 为'p q -平面上破坏线的斜率。
''6sin 3sin M ϕϕ=-，λ为临界状态现在'p e -平面上的投影以'ln e p -坐标表示的直线坡率。
K 为膨胀指数，即'ln e p -回弹曲线的斜率。
★十、简述土的结构性与成因，比较原状土与重塑土结构强弱，并说明原因。
土的组构指颗粒、粒组和孔隙空间的几何排列方式；土的结构是表示土的组成成分、空间排列和粒间作用的综合特性，土的结构性是由于土的这种结构特性造成的力学特性。
原状土比重塑土表现出量多强的结构性，这是由于原状土在漫长的沉积过程及随后的各种地质作用过程中，土粒间排列和颗粒间的各种作用力具有特有的形式。
而重塑土原有结构性被扰动，破坏了原有的结构性，因而比室重塑土具有更强的结构性。
补一、莱特-邓肯模型和清华模型的优缺点？莱特-邓肯原有模型具有简单，能反映砂土剪胀，破坏准则能较好地符合试验结果，但屈服面和塑性势面是开口的锥形，只会产生塑性剪胀；各向等压应力下不会发生屈服；破坏面、屈服面和塑性势面的子午线都是直线不能反映围压对破坏面和屈服面的影响。
修正后增加一套帽子屈服面，将破坏面、屈服面、塑性势面的子午线改进为微弯形式，可以反映土的应变软化，但趋于复杂。
清华模型不首先假设屈服面函数和塑性势函数，而是根据试验确定塑性应变增量的方向，然后按照关联流动法则确定其屈服面；再从试验结果确定其硬化参数，是一个假设最少的弹塑性模型，也可反映土的剪胀性，可用于三维的应力状态，适用于砂土和粘土。
第3章 土的强度补二、莫尔公式是在土的破坏面上的抗剪强度是作用在该面上的正应力的单值函数。
补三、土的强度特征有哪些？①由于土骨架是碎散颗粒的集合，土颗粒之间的相互联系是相对薄弱的，所以土的强度主要是由颗粒间的相互作用力决定，而不是由颗粒矿物的强度本身直接决定的。
土的破坏主要是剪切破坏，其强度主要表现为颗粒间的粘聚力和摩擦力。
②土由三相组成，在研究时要考虑孔隙水压力、吸力等土力学所特有的影响土强度的因素。
③土的地质历史造成土强度突出的多变性、结构性和各向异性。
★十一、试论述土的抗剪强度机理及其影响因素（1）土的抗剪强度有两部分组成，一部分是摩擦强度，一部分是粘聚强度，强度机理及影响因素十分复杂，不可能将二者截然分开。
摩擦强度包括固体颗粒间的滑动摩擦及咬合摩擦，粘聚力包括静电引力、德华力、颗粒间的胶结、颗粒间接触点的化合价键及表观粘聚力。
（2）影响土强度的因素主要分为两大类，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，前者可称为因，后者可称为外因。
①部因素:影响土强度的部因素又分为土的组成、状态和结构。
土的组成是影响土强度的最基本因素，它又包括土颗粒的矿物成分，颗粒大小与级配，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外部因素主要有应力、应变、时间、温度等，其中应力因素是最基本的，它又包括围压或最小主应力、中主应力、应力历史、应力方向和加载速率等。
十二、砂土的临界孔隙比的定义是什么？如何用试验来测定？论述临界孔隙比与围压的关系。
砂土的临界孔隙比：由不同初试孔隙比的砂土式样在同一压力下进行剪切试验，得到初试孔隙比与体积应变之间的关系，相应于体积变化为零的初始孔隙比即为临界孔隙比。
给定砂土在不排水剪中必有不引起强度改变的初始孔隙比，称为临界孔隙比。
可由三轴固结排水剪和固结不排水剪试验来测定。
CD 试验测定临界孔隙比：不同初始孔隙比（密度不同）在相同的固结压力下进行CD 试验，测出式样剪切破坏时的体积应变，绘制初始孔隙比和体积应变的关系曲线，其中体积应变为零对应的初始孔隙比就是该固结压力下的临界孔隙比，临界孔隙比随着的固结压力增加而减小。
CU 试验：相同的固结压力下，不同的初始孔隙比式样的固结不排水剪测得剪破时的孔隙水压力后，绘制绘制破坏孔压和初始孔隙比的关系曲线，在纵轴上找到固结压力对应的点做水平线交曲线于一点，该点的横坐标对应临界空隙比临界孔隙比与围压的关系：如果对变化的围压σ3进行试验，则发现临界孔隙比是不同的。
围压增加临界孔隙比减小，围压减小临界孔隙比增加。
十三、真强度参数的确定方法？在三轴试验中如何确定参数的？真强度参数又称伏斯列夫参数，是一种表示在相同孔隙比条件下剪切破坏的抗剪强度的参数。
分别作剪切破坏时孔隙比-有效应力的关系曲线和抗剪强度-有效应力的关系曲线。
在孔隙比-有效应力的关系曲线取孔隙比相同的三点4/5/6，分别是正常固结、回弹和再压缩曲线上的三点，对应于剪强度-有效应力的关系曲线4/5/6相同的有效应力点，这三点对应相同的孔隙比破坏时时抗剪强度随法向有效应力的增长，连接三点近似为一条直线， 称为伏斯列夫破坏线，其中为真强度参数。