高等土力学-1
高等土力学(李广信)1-5章部分习题答案(最新版)
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• 1-1拟在一种砂土上进行各种应力路径的三轴试验,施加的各向等压应力都是σc =100kPa ,首先完成了常规三轴压缩试验(CTC ),当时,试样破坏。
根据莫尔-库仑强度理论,试预测在CTE 、TC 、TE 、RTC 和RTE 试验中试样破坏时与各为多少?CTE 、TC 、TE 、RTC 、RTE 试验中的应力条件-两个未知数,两个方程。
莫尔-库仑强度理论:c =0;σ1/σ3=3.809(1)• CTC : σc = σ3=100kPa (2-1)• CTE (三轴挤长): σa =σ3=100kPa (2-2)• RTC (减压三轴压缩) : σa =σ1=100kPa (2-3)• RTE (减载三轴伸长) : σc = σ1=100kPa (2-4)• TC (p=c 三轴压) :2σ3+ σ1=300kPa (2-5)• CTE (p=c 三轴伸) :• 答案σ3+ 2σ1=300kPa (2-6)CTE : σ3= 100 kPa σ1-σ3 =208.9 kPaTC : σ3= 58.95 kPa σ1-σ3 =123.15 kPaTE :σ3= 41.8 kPa σ1-σ3 =87.3 kPaRTC :σ3= 32.4 kPa σ1-σ3 =67.6 kPaRTE : σ3= 32.4 kPa σ1-σ3 =67.6 kPa1-4解析,应力推导公式1-5答案: 567天,U =94%;n=100,U =99%-时间? 2222(1)31()()1()1(2)(3)1(4)331(5)3(6)(7)y x z x z x y x z x xx z x y x b b ctg z y q b b b b z q z b b y b z p z y b p z z y σσσσθσσσσσσσσσσσσ-'=-'='+=-=-''''=-+-=-+=''-+'=--='+=-=+=+221000028194%0.0046100,1000080.01, 2.3t v v t U e c t T H n te t h ββπβπ-=−−→=-====1-6答案:• 蠕变比尺为1,仍为120年2-1.什么叫材料的本构关系?在上述的本构关系中,土的强度和应力-应变有什么联系?答:材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式,表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系,也成为本构定律,本构方程。
高等土力学复习01
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高等土力学复习一、概念1.屈服准则、屈服面(1)屈服准则:A.受力物体内质点处于单向应力状态时,只要单向应力大到材料的屈服点时,则该质点开始由弹性状态进入塑性状态,即处于屈服。
B.受力物体内质点处于多向应力状态时,必须同时考虑所有的应力分量。
在一定的变形条件(变形温度、变形速度等)下,只有当各应力分量之间符合一定关系时,质点才开始进入塑性状态,这种关系称为屈服准则,也称塑性条件。
它是描述受力物体中不同应力状态下的质点进入塑 性状态并使塑性变形继续进行所必须遵守的力学条件,这种力学条件一般可表示为()ijf C σ=,又称为屈服函数,式中 C 是与材料性质有关而与应力状态无关的常数,可通过试验求得。
屈服准则是求解塑性成形问题必要的补充方程。
(2)屈服面:在应力空间或应变空间中,每一个点都代表一个应力状态或一个应变状态。
应力或应变状态的变化,可以在相应空间中绘出一条相应的曲线,这样的曲线称为应力路径或应变路径。
根据不同路径所进行的实验,可以确定从弹性阶段进入塑性阶段的界限,即确定 屈服点,这些屈服点连结起来后形成一个曲面,这样的曲面称为屈服面。
屈服面的数学 表达式称为屈服函数。
2.流动法则MISES 提出的塑性势理论认为,经过应力空间()123,,σσσ任何一点,必有一塑性位势等势性存在,它可以表示为:(),H 0ij g σ=,而塑性应变增量,其变形方向与塑性位势正交,即()'/'p ij d d g ελσ=∂∂。
这个法则与理想流体的流动问题类似,因而称为流动法则(由于是一个梯度的表示,也称为正交法则)。
用于确定非线性阶段材料的塑性增量的大小、方向、与应力关系的问题。
3.硬化规律当材料达到屈服后,屈服的标准要改变,即k 要变化。
k 的变化情况即硬化规律。
k 的3种变化规律:①屈服后k 增加,材料硬化;②k 减小,材料软化;③k 不变,理想塑性变形。
4.破坏准则、破坏面土体达到破坏后,变形会不断发展,与破坏前是截然不同的。
高等土力学第一章 课件
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土的动应力-应 变关系
土的动力性质分 类
地震工程中的土动力学问题
土的动力性质:土的动剪切强度、动压缩强度和阻尼比等 地震工程中的土动力学问题:地震引起的土体液化、震陷、滑坡等 土的动力学模型:土的动力学本构模型、数值模拟方法等 抗震设计方法:基于土动力学原理的抗震设计方法、土体加固技术等
抗震设计方法与措施
土的应力-应变关系
土的应变:土体变形的程度
土的应力:土体受到的压力 或拉力
土的应力-应变关系曲线: 描述土的应力与应变之间的
关系
土的应力-应变关系的影响 因素:如土的种类、含水率、
温度等
04
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义:土体抵抗剪切破坏的极限能力
土的强度分类:天然强度、有效强度、瞬时强度
地下水渗流 对工程的影 响
排水设计的 基本原则和 方法
排水设施的 种类和特点
排水设施的 布置和设计 要点
排水设施的 施工和维护
渗流对土体稳定性的影响
渗流现象及其产生原因 渗流对土体稳定性的影响 土体排水与加固措施 实际工程中的应用与案例分析
06
土的动力性质与地 震工程
土的动力性质
土的动强度
土的动变形
土力学的基本原理和概念 土力学在土木工程中的应用范围 土力学在土木工程中的具体应用案例 高等土力学在土木工程中的重要性
高等土力学在水利工程中的应用
水利工程中的土压力问题:介绍土压力的 产生、分类和计算方法,以及在水利工程 中的应用。
水利工程中的渗流问题:介绍渗流的基本 原理、计算方法和在水利工程中的应用, 包括堤坝、水库等。
土的物理性质
土的分类:根据土的颗粒大小、矿物成分、结构等特点进行分类 土的物理性质指标:包括密度、含水量、孔隙率、塑性指数等,用于描述土的物理性质 土的力学性质:包括抗剪强度、压缩性、渗透性等,用于描述土在力作用下的行为 土的工程分类:根据土的工程性质和特点,将土分为不同的类型,以便于工程设计和施工
清华大学高等土力学复习题完整版
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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-1.1室内试验1.2模型试验
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高等土力学Advanced Soil Mechanics§1 土工试验及测试一、土工试验的目的和意义(1)揭示土的一般的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参数;(4)验证计算理论的正确性及实用性;(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。
二、土工试验的分类土工试验包括:①室内试验:如容重试验、含水量试验、直剪试验、无侧限压缩试验等。
②原型测试:平板荷载试验、静力触探、十字板剪切试验等③模型试验(模拟试验):足尺试验,加筋挡土墙的足尺试验等④原型监测:深基坑开挖工程监测、隧道施工监测、软土上路堤沉降监测等§1.1 室内试验§1.1.1 直剪试验大小是变化的,方向是旋转的。
⑵多环单剪仪单剪仪中,用一系列环形圈代替刚性盒,因而没有明显的应力,应变不均匀,试样内所加的应力被认为是纯剪。
静三轴试验(三轴压缩试验)是测定土的抗剪强度的一种方法。
它通常用3-4个圆柱形试样,分别在不同的恒定周围压力(σ3)下,施加轴向压力,即主应力差(σ1-σ3),进行剪切直到破坏;然后根据摩尔-库伦理论,求得抗剪强度参数。
适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。
试验主题词:周围压力;轴向压力;不固结不排水剪;固结不排水剪;固结排水剪。
优点:①可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程;②可以模拟不同工况,进行一些不同应力路径的试验;③可以很好地控制排水条件;④不排水条件下还可以量测试样的超静孔隙水压力。
主要缺点:两个主应力σ2,σ3总是相等。
静三轴试验试样的应力状态§1.1.4 三轴试验为了模拟循环加载情况下土的动力特性,人们在常规静三轴仪基础上,在轴向增加激振系统。
其激振方式有电磁力、气(液)压力、惯性力等。
后来发展可以在轴压和室压两向分别激振。
高等土力学第一章 课件
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高等土力学第一章课件
汇报人:
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 03 土的应力与应变
02 土力学基本概念 04 土的强度与稳定性
05 土压力与挡土墙设 计
06 地基承载力与沉降 计算
07 特殊土工程性质与 处理方法
添加章节标题
土力学基本概念
土的气组成的自然体
黄土的工程分类:根据黄土的工程性质,可 以将黄土分为不同的类型,不同类型的黄土 在工程中的处理方法也有所不同。
黄土的处理方法:包括排水固结法、强夯 法、换填法等,这些方法可以有效地改善 黄土的工程性质,提高工程的稳定性和安 全性。
膨胀土工程性质与处理方法
膨胀土的定义与分类
膨胀土的工程性质
膨胀土的膨胀机理
土的应变:土体变形的大小 和方向
土的应力-应变关系曲线:描述 土的应力与应变之间关系的曲 线
土的应力:土体受到的力,包 括压应力、剪应力和弯应力等
土的应力-应变关系特点:非 线性和弹塑性等
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义:土体抵抗剪切破坏的极限能力 土的强度分类:天然强度、残余强度、有效强度等 影响土强度的因素:土的成分、结构、应力历史、环境条件等 土的强度试验方法:直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压试验等
稳定的能力。
地基承载力的影响 因素:包括土的物 理性质、力学性质、 地质条件、地下水 位、荷载大小和分
布等。
添加标题
添加标题
地基承载力与沉降 计算的关系:地基 承载力是影响建筑 物沉降的重要因素 之一,通过合理的 地基设计和沉降计 算,可以确保建筑 物的稳定性和安全
性。
添加标题
地基承载力与建筑 物安全性的关系: 地基承载力不足可 能导致建筑物沉降、 倾斜甚至倒塌,因 此在进行建筑设计 时,必须充分考虑 地基承载力的要求。
河海大学殷宗泽高等土力学1(英文)Constitutive Law of Soil
![河海大学殷宗泽高等土力学1(英文)Constitutive Law of Soil](https://img.taocdn.com/s3/m/5f17ea4d2b160b4e767fcf4c.png)
oct
1 3
1
1 2 2 2 3 2 3 1 2
cylindrical cell
base
cylindrical sample
v
r
Then — deviator stress 1 3
through piston apply
Strain components Nhomakorabeaa
– Complicated stress state
Earth dam, underground structure, harbor, excavation, etc. Extensive Hooke’s law (linear assumption)
C13 C 23
C12 C 22 C32
C13 x C 23 y C33 xy
— reflect shear dilation
C31 C 32 — reflect average normal stress inducing shear strain
p 1 1 2 3 3
p — average normal stress, or global stress
1 3
1 3
p = constant
a
p = constant
a
v
v
Shear compression
Shear dilation
高等土力学 pdf
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高等土力学
高等土力学是一门深入研究和探讨土力学相关理论的学科,主要包括以下几个方面的内容:
1.土的基本性质:包括土的组成、土的分类和土的物理性质等。
这一部分内容主要涉及土的颗粒级配、孔隙性、含水性、密度、温度和湿度等特性,以及这些性质对土的力学行为的影响。
2.土的力学性质:主要研究土在力作用下的应力-应变关系、强度和稳定性等。
包括土的应力-应变理论、土的强度理论、土的稳定性分析等。
3.土与结构物的相互作用:主要研究土与建筑物、道路和管道等结构物的相互作用,包括土压力、地基承载力和沉降等。
这一部分内容主要关注如何保证结构物的安全和正常使用,同时减少对周围土体的影响。
4.土的渗流:主要研究土中水流的运动规律和影响因素,包括渗透规律、渗透系数、渗透力等。
这一部分内容主要关注如何控制和利用土中的水流,例如在水利工程中的水库建设和运营中。
5.土的动力性质:主要研究土在动力荷载下的力学行为,包括地震、车辆荷载等对土的影响。
这一部分内容主要关注如何评估和预测土在动力荷载下的响应和稳定性。
6.土工试验与数值模拟:主要研究土工试验的原理和方法,以及数值模拟技术在土力学中的应用。
这一部分内容主要涉及对土的性质和行为的实验测定,以及对复杂工程问题的数值模拟和分析。
以上是高等土力学的主要内容,通过学习高等土力学,可以深入了解土的力学行为和工程应用,为解决实际工程问题提供理论依据和技术支持。
高等土力学
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高等土力学高等土力学土力学是固体力学的一个重要分支学科,研究土体受力、变形、稳定和断裂等问题,对于土木、水利、矿业、建筑、冶金、交通、能源等领域具有非常重要的应用价值。
高等土力学是土力学的进一步深化和拓展,旨在揭示土体行为的基本机理与规律,并将其应用于土工工程的设计与施工中。
一、土体的物理力学特性土体是一种非常复杂的多相材料,具有以下几个特征:1、多孔性:土体内部的空隙很多,其中包含了空气和水,土体中包括空气、水和固体三种相,因此土体的性质具有一定的变异性。
2、均质性:土体是由许多微观细小的粒子组成的,粒子之间没有明显的结构和规律,因此具有均质性。
3、存在粒度分布和排列:土体中各种粒度的颗粒分布不均匀,且排列方式不同,因此土体的物理性质会受到粒度分布和排列方式的影响。
4、可塑性强:由于土体微观结构的特殊性质,使得土体在受到外部作用力时,可以发生形变而不破裂,因此土体具有一定的可塑性。
基于以上这些特点,我们可以进行土体的物理力学性质的研究,其中包括土体的物理化学性质、力学性质、流动性质、耦合性质等。
二、土体的力学特性1、应力-应变关系应力-应变关系是研究土体力学特性最基本的一个问题。
土体受到外部作用力后,会发生应变状态,这种应变状态可以被分为弹性应变和塑性应变。
其中弹性应变是一种恢复性变形,随着外力的消失,它会消失。
而塑性应变是一种永久性变形,即在改变外部应力状态的情况下,它不会消失。
需要注意的是,土体的应力-应变关系是非线性的,存在极限的应力和应变,当超过了这个范围后,土体会发生破坏。
2、孔隙水压和渗透性由于土体是多孔介质,其中包含了孔隙水和固体颗粒,因此导致土体独特的水文力学性质。
土体内部的孔隙水会受到地下水的压力影响,产生水压。
当土体的孔隙水压升高时,它会改变土体的应力状态和应变状态。
另一方面,由于水分子的特殊性质,使得土体的渗透性是与孔径大小、孔隙分布和分布方式等因素相关的。
这些因素将影响土体内部的流体介质的运动。
高等土力学-复习大纲-Word-..
![高等土力学-复习大纲-Word-..](https://img.taocdn.com/s3/m/4b9065f35ef7ba0d4a733b1a.png)
高等土力学考纲一、土质学 (1)知识点: (1)题目: (3)二、土的强度 (5)知识点: (5)题目: (8)三、本构理论 (9)知识点: (9)题目: (10)四、固结与流变 (12)知识点: (12)题目: (13)五、边坡稳定 (14)知识点: (14)题目: (15)一、土质学知识点:土的来源:土是母岩经过风化作用、搬运作用、沉积作用形成的松散堆积物质。
因此,土是由岩石风化而来的。
沉积岩是土经过成岩作用形成的岩石,因此,土和岩石实际上是互为物质来源,在地质历史时期是相互转化的。
举例:花岗岩风化作用,风力侵蚀(海蚀风、风蚀城堡、风蚀柱、风蚀蘑菇、风蚀洼地、戈壁滩),流水侵蚀(V形谷、沟谷、峡谷、瀑布),冰川侵蚀,海浪侵蚀。
成土作用:冰川堆积,风沙堆积,风力堆积(带有大量沙粒的气流,如果遇到灌丛或石块,风沙受阻堆积下来,就形成沙丘。
需利用植被阻滞),流水沉积。
土中矿物:原生矿物,次生矿物,水溶盐,有机质,次生氧化物和难容盐。
土的分类:按土堆积的地点与母岩关系分为残积土(母岩风化后未经搬运而与母岩处于同一地点的土叫残积土)、坡积土(母岩风化后经过重力短距离搬运的土)、运积土(岩石风化后经过搬运作用而存在于与母岩有一定距离的土),运积土按搬运力不同分为洪积土、冰渍土、冲积土、风积土;按土的沉积环境分残积土、动水沉积土(坡积土,洪积土,冲积土)、静水沉积土(湖相沉积土,海相沉积土)、风积土、冰渍土。
土的三相:指土矿物颗粒组成的固相,土孔隙中的水组成的液相和土孔隙中的气体组成的气相。
(三相之间的相互作用和三相比例的变化及各相的物质组成变化是土的性质变化的内因)土壤中的晶体粘土矿物是母岩在经受化学风化而成土过程中形成的层状硅酸盐晶体矿物粘土矿物具有可塑性、粘结性、膨胀性、阳离子交换与吸附特性等特殊性质,是土壤中最活跃的成分之一,因此成为土质学的主要研究对象(粘土矿物内部电荷经常处于不平衡状态,因此表面可吸附阳离子和水分子,在水中能分散成胶体悬浮状态)。
高等土力学 第一章 特殊土
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(二)填土的工程性质 (1)填土的不均匀性。 (2)自重压密性(欠固结土)。 (3)湿陷性。 (4)低强度和高压缩性。
二、填土的勘察 (一)填土勘察内容 (1) 调查:地形和地物的变迁,填土的来源、堆积年限和堆积 方式。 (2)查明填土的分布、厚度、物质成分、颗粒级配、均匀性、密 实性、压缩性和湿陷性。 (3)判定地下水对建筑材料的腐蚀性。 (二)填土的勘察工作布置 1.勘探点布置 填土应属复杂场地,勘探点应在常规要求的基础上适当加密。 勘探孔的深度应穿透填土层。 2.勘探方法 勘探方法应根据填土性质确定,对由粉土或黏性土组成 的素填土,可采用钻探取样、轻型钻具与原位测试相结合的 方法;对含有较多粗粒成分的素填土和杂填土宜采用动探、 钻探,并应有一定数量的探井。
第一章 特殊性岩土 特殊性岩土是指在特定自然地理环境或人 为条件下形成具有特殊的物理力学性质的岩土。 特殊岩土的分布一般具有明显区域性。常 见特殊性岩土有湿陷性土、红黏土、软土、混 合土、填土、多年冻土、膨胀岩土、盐渍岩土、 风化岩与残积土及污染土等。
第一节
湿陷性土
湿陷性土有湿陷性黄土和湿陷性土两种。 一、湿陷性黄土 黄土的湿陷性与黄土的时代和地理位置有关。
2.黄土湿陷性判定 黄土湿陷性是按室内压缩试验在一定压 力下的湿陷系数δ s值确定的。当 δ s≥0.015时,为湿陷性黄土;δ s< 0.015时,为非湿陷性黄土,非湿陷性黄土 作为建筑物地基时,可按一般黏性土地基 进行设计和施工。
3.总湿陷量 (1)自重湿陷量:
zs 0 zsi hi
(4 2)
式中 Δ zs——自重湿陷量,cm; δ zsi——第i层的自重湿陷性系数; hi——第i层土的厚度,cm; β 0 ——因土质地区而异的修正系数,对陇西 地区取1.5,对陇东、陕北地区取1.2,对关中 地区取0.7,对其他地区取0.5。
高等土力学-绪论
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在盐分影响下,液限和强度均将降低。
多水高岭石因其在各片之间有H2O型式的结晶水,矿物 是圆杆形或扁平的棒状。由于这种棒状矿物在湿化后将起 滚珠轴承似的作用,岩土体将易于发生滑动。
蒙脱石(2Al2[Si4O10](OH)2•nH2O)的基本单元为2︰ 1组合的三层结构,由基本单元构成蒙脱石微粒。 它的晶胞之间为数层水分子,由联结力很弱的O2-相 互联系,晶格具有异常大的活动性,遇水很不稳定,水 分子可无定量地进入晶格之间而产生膨胀,体积可增大 数倍。 矿物离子表面常被水包围,具有高塑性,和低内摩 擦角。脱水后又会显著收缩,并伴有微裂隙产生。
物质结构组分的物质特性与相互作用是土性考察的主要对象。
土的物质结构研究包括各组分(各组成相)物质本身 的特性以及各组成相物质之间相互作用的特性以及它们的 运动形式。 前者有各组份的物质成分、特征状态、相对含量,后 者又有气液之间、固液之间、流固之间不同的相互作用。 在气液之间,其相互作用基于收缩膜理论,即气液交 界面上表面张力与孔隙气压力和孔隙水压力之间的应力平 衡理论; 在固液之间,其相互作用基于双电层理论,即固相表 面上的电荷层与其相邻液相中的离子层以及受它影响的扩 散层之间电力平衡理论、离子交换理论和电动理论; 在流固之间,其相互作用基于结构性理论,即土骨架 结构在气相作用,尤其是液相作用下结构强度的损伤变化 理论。
土的物质结构理论 土的强度理论 土的变形(本构)理论 土的渗透理论 土的固结、流变理论 土体的松散介质极限平衡理论
土体的楔体极限平衡理论 土体的渗流理论 土体的土工抗震理论
第2章
2.1 概述
土的物质结构理论
土的物质结构理论是研究土的物质组分特性及物 质结构特性与土力学特性间本质关系的理论。 将着重从如下四个方面讨论有关的问题: 第一,物质结构的变化是土性变化的内在依据; 第二,物质结构的状态是自然历史与环境条件综 合影响的结果; 第三,物质结构组分的物质特性与相互作用是土 性考察的主要对象; 第四,物质结构的总体特性是评价、利用与改造 土的基础。
高等土力学l课件剑桥模型
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高等土力学课件剑桥模型1.本文档介绍了高等土力学课程中的剑桥模型,该模型被广泛应用于土壤力学的研究和工程实践中。
剑桥模型以其简洁的理论基础和良好的实用性而闻名,并成为土壤的力学性质分析和设计的重要工具之一。
2. 剑桥模型的基本原理剑桥模型是一种多相介质力学理论,将土壤看作是由固相颗粒和孔隙水组成的两相介质。
通过假设土壤中颗粒和孔隙水之间的相互作用可以简化为线性弹性关系,剑桥模型建立了土壤力学的基本方程。
剑桥模型中的基本假设包括:•颗粒之间的相互作用力满足胡克定律;•孔隙水的流动满足达西定律;•土壤是各向同性的。
基于这些假设,剑桥模型可以通过求解弹性力学方程和流体力学方程来分析土壤的力学性质。
具体而言,剑桥模型可以用来计算土壤的应力、应变和孔隙水压力等参数。
3. 剑桥模型的应用剑桥模型在土力学领域具有广泛的应用,以下列举了其中几个常见的应用领域:3.1 地基基础工程剑桥模型可以用来分析地基基础的稳定性和承载力。
通过计算土壤的应力分布和变形情况,可以评估地基基础的安全性,并指导设计和加固工程。
3.2 土壤侧压问题在土木工程中,土体对结构的侧向施压是一个重要的问题。
剑桥模型可以用来分析土体的侧向力学特性,解决土体侧压引起的结构变形和破坏问题。
3.3 地下水位变化分析地下水位变化对土体力学性质有着重要影响。
剑桥模型可以用来模拟地下水位变化引起的孔隙水压力变化,从而评估土壤的稳定性和水力特性。
3.4 土石坡稳定性分析土石坡的稳定性分析是土力学工程中的重要问题。
剑桥模型可以用来计算土石坡的应力分布和变形情况,评估土石坡的稳定性,并指导加固和防护措施的设计。
4.高等土力学课件剑桥模型是一种基于多相介质力学理论的土壤力学分析模型。
该模型以其简洁的理论基础和广泛的应用领域而受到广泛关注和应用。
通过剑桥模型,我们可以更准确地分析土壤的力学性质,提高土力学工程设计的准确性和可靠性。
高等土力学l课件剑桥模型课件
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总结与展望
1 应用前景
剑桥模型ppt课件将会在教育、企业培训等领 域得到广泛应用。
2 发展趋势
剑桥模型ppt课件将更加注重移动端适配、用 户体验和数据可视化等方面的发展。
感谢致辞
感谢各位参与本次剑桥模型ppt课件的学习,希望能够为您提t课件的使用技巧
引人入胜
使用生动的图像和动画,吸 引受众的注意力。
简短扼要
文字内容要简洁明了,结合 图像进行信息展示。
互动体验
增加互动元素,引导受众积 极参与,并提供反馈机制。
案例展示
1
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展示使用剑桥模型ppt课件取得成功的案例,分析其设计要点和效果。
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分析使用剑桥模型ppt课件出现的错误和不当设计,并提出改进建议。
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剑桥模型ppt课件应选择适合的字体和颜色,提供良好的阅读体验。
3 重点突出
剑桥模型ppt课件应通过排版、颜色等手段,突出重点和关键信息。
剑桥模型ppt课件的制作步骤
准备
明确目标和受众,收集素材和 数据。
设计
选择合适的模板,排版内容, 添加图像和动画。
编辑
优化内容表达,精细调整动画 效果。
剑桥模型ppt课件的特点
生动性
剑桥模型ppt课件能够利用图像和动画等元素,提高课件内容的生动性。
互动性
剑桥模型ppt课件可以增加互动元素,使受众积极参与和互动。
可视化
剑桥模型ppt课件以图像和动画等可视化元素为主要表现形式,增强了信息的传达效果。
剑桥模型ppt课件的设计原则
1 简洁明了
剑桥模型ppt课件应简洁明了,突出主题,避免信息过载。
高等土力学课件剑桥模型ppt 课件
高等土力学-课件
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ε
1、沉降计算问题
σ
τf
ε
2、土压力问题 3、边坡稳定问题 4、地基承载力问题
强度问题加变形问题
极限平衡分析 条分法 k=1.4
强度问题加变形问题
上海倒楼问题 成寿寺邮电出版社基坑(上抬)
相互作用问题
有限土体土压力问题
深、大基础承载力问题 Pu=cNC + rdNq + rbNr/2
内蒙鄂尔多斯某砼搅拌站
(1930年,美国哈佛大学工硬化 加工软化
εa
不同应力路径下来做三轴试验:
1、常规 σr不变 σa增加
三轴压缩
σr不变 σa减小
三轴挤压(三轴拉伸)
其他
σa不变 σr增加 三轴挤压 σa不变 σr减小 三轴压缩 σa增大 σr减小 但平均应力不变
三轴压缩
σr增大 σa减小 但平均应力不变 三轴挤压
J.H.Atkinson, P.L.Bransby
主要内容
1、引言 2、土工试验 3、应力分析、应变分析 4、屈服准则 5、几个模型
Duncan— Chang Model Lade—Duncan Model Cambridge Model 6、渗流问题 7、简单的测试与讨论
李广信 70万字
龚晓南 24万字
高等土力学
(Advanced Soil Mechanics)
张钦喜
北京工业大学
2014.09
高等土力学(32h) (Advanced Soil Mechanics)
主要参考文献:
1、土的本构关系 蒋彭年 科学出版社 1982 2、土的塑性力学 屈智炯 成都科技大学出版社
1987 3、土的塑性力学 龚晓南 浙江大学出版社
高等土力学1
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After many cycles —— elastic
(2) Plastic volumetric strain ε vp
metal — no plastic volumetric strain, — very dense media soil — obvious plastic volumetric strain — porous media
Then — deviator stress σ1 −σ 3
through piston apply
Strain components
εa
cylindrical sample
– Complicated stress state
Earth dam, underground structure, harbor, excavation, etc. Extensive Hooke’s law (linear assumption)
Triaxial test
σ1 −σ 3 σ3
σ 3 = 200kPa σ 3 = 100kPa
εa
Simultaneously reduce σ 1 , σ 3 and keep (σ1 −σ3 ) constant, cell pressure reduce q = constant, p decreases.
Void ratio
e
Coefficient of compression
a
linear
e
a
∆e = −a∆p − ∆e a∆p ∆ε = ∆ε v = = 1 + e0 1 + e0
nonlinear e
p
∆ e = − C c ∆ (lg p ) Cc ∆ε = ∆ (lg p ) 1 + e0
高等土力学一二三章整理总结
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高等土力学高等土力学是在本科土力学教材的基础上的进一步延伸,共分七章,包括:土工试验与测试,土的本构关系,土的强度,土中水与土中渗流及其计算,土的压缩与固结,土工数值计算(包括土体稳定的极限平衡计算,土的渗流与固结的有限元计算)。
二、本 构 关 系“本构关系”是英文Constitutive Relation 的意译。
在力学中,本构关系泛指普遍的应力—应变关系。
因为在变形固体力学中,应力不只与应变有关.而且还与物体的加载历时(应力历史)、加载方式(或应力路径)以及温度和时间有关。
因此材科的本构关系或普遍的应力—应变关系可以表示为; 应力路径等),,,(T t f ij ij εσ=式中t 为加载历时,T 为温度。
例如,弹性力学中的广义定律就是最简单的材料本构关系,它不计时间、温度和应力路径及应力历史的影响。
因此应力和应变之间存在着唯一对应的关系。
当材料应力超出弹性范围而进入塑性阶段时,应力和应变之间就没有唯一的对应关系,而是要受应力历史或应力路径的影响,这时材料的应力—应变关系就称为塑性本构关系。
塑性本构关系要比弹性本构关系复杂得多。
如果再考虑材科应力—应变关系随时间和温度的变化,本构关系持更加复杂。
本书所要讲的岩土本构关系主要是指与时间和温度无关的塑性本构关系。
各种本构关系的特点1.弹性本构关系类型和分类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如图1所示,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Hooke 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。
弹性本构关系的基本特征是:1) 应力和变形的弹性性质或可逆性;2) 应力与应变的单值对应关系或与应力路径相应力历史的无关性。
即无论材料单元在历史上受过怎样的加卸载过程或不同的应力施加路径,只要应力不超过弹性限度,应力与应变都是一一对应的;3) 应力与应变符合叠加原理;4) 正应力与剪应变、剪应力和正应变之间没有耦合关系。
高等土力学-李广信-清华版
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第一章 土工试验及测试
(6) 减载的三轴伸长(RTE:Reduced triaxial extension)试验 试样首先在σ c 下等向压缩固结,然后保持室压σ c 不变,轴向σ a 减小,即 ∆σ 3 = ∆σ a < 0 ,
∆σ 1 = ∆σ 2 = ∆σ c = 0 ,试样被轴向伸长,可达到破坏。由于室压不变,试样伸长,所以这种试验 也被称为三轴伸长试验。这时θ = 30o 或 b = 1.0 。当σ 3 < 0 时,试样中实际上存在拉应力,可引起
三轴试验。对于所有的三轴试验,试样受到的三个主应力总有两个是相等的。所以常用平均主应力 p
和广义剪应力σc) q=(σa‐σc) 在一般应力状态下,为了表示中主应力的大小,常用另外两个参数表示:
(1.1.1) (1.1.2)
b = (σ 2 − σ 3 ) /(σ 1 − σ 3 )
第一章 土工试验及测试
由于土的力学性质的复杂多变,土工试验是土力学中的基本内容,试验土力学成为土力学的一 个重要分支。另一方面,由于现场原状土的结构性,土工问题的诸多影响因素使现场原位测试和工 程原型监测成为工程实践中不可缺少的一部分。
广义的土工试验包括室内试验、原位测试、模型试验和原位监测等;从内容上又可分为物理性 质试验、力学性质试验和水力学性质试验;也可以从宏观和微观不同尺度进行试验和测试。本章侧 重于土的力学性质试验。
土工试验的不可替代的作用表现在: 1. 只有通过试验才能揭示土作为一种碎散多相的地质材料的一般的和特有的力学性质。 2. 只有对具体土样的试验,才能揭示不同类型、不同产地、不同状态土的不同力学性质,如:
非饱和土、区域性土、人工复合土等。 3. 试验是确定各种理论参数的基本手段。 4. 试验是验证各种理论的正确性及实用性的主要手段。 5. 足尺试验、模型试验可以验证土力学理论与数值计算结果的合理性;也是认识和解决实际
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☆ 东南大学交通学院
Ralph Peck was born on June 23, 1912 in Winnipeg, Manitoba, Canada to O.K. and Ethel Peck. The family later moved to the United States when young Peck was six years old. He received the degree of Civil Engineer from Rensselaer Polytechnic Institute in 1934, and was awarded a three year fellowship for graduate work. Most of his graduate work was in structures with minors in mathematics and geology. On June 14, 1937 Peck married Marjorie Truby. Also, that same day he completed his graduate work and obtained a Doctor of Civil Engineering degree. From that point on he became a world leader in geotechnical engineering and his influence has reached many people. During his career Peck has authored over 200 publications and co-author many more articles on geotechnical engineering.
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2、古典土力学(1923~1963) 古典土力学时代开始以Terzaghi(1923)发表了著名的论文 “粘土中的动水压力的消散计算”为标志,提出了一维固结理 论,紧接着又提出了著名的有效应力原理,从而建立了一门 独立的学科——土力学。 ——变形问题的研究成为重要的研究内容 ——破坏问题始终是当时土力学研究的主题(流) 主要代表人物有:Fellenius、Taylor、Bishop等 研究成果包括:滑弧稳定性分析 承载力公式的提出 散粒体静力学的建立 土体破坏的运动方程、极限平衡方程 的建立
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Mindlin 公式的提出极其在桩基沉降计 算中的应用 弹性地基梁板的计算 砂井固结理论 Biot固结理论 —— 一个原理 有效应力原理 —— 二个理论 变形理论 ——弹性介质、多孔介质 的变形理论 破坏理论 ——刚塑性模型
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Terzaghi, K. is The Father of Soil Mechanics and his “Effective stress principles” is the core of soil mechanics.
Born: October 2, 1883 in Prague Died: October 25, 1963 in Winchester, Massachusetts He was married to Ruth D. Terzaghi, a geologist. He won the Norman Medal of ASCE four times (1930, 1943, 1946, and 1955). He was given nine honorary doctorate degrees from universities in eight different countries.
2、黄文熙, 土的工程性质,1982,中国水利水电出版 3、Karl Terzaghi, Raalph B. Pech and Gholamreza Mesri, Soil Mechanics in Engineering Practice, 1996, John Wiley & Sons, Inc. 4、James K. Mitchell, Fundamentals of Soil Behavior, 1993, John Wiley & Sons, Inc. 5、T. William Lambe , Robert V. Whitman, Soil Mechanics, SI Version, 1979, John Wiley & Sons, Inc. 6、沈珠江,理论土力学, 2000,中国水利水电出版社 7、郑颖人 沈珠江 龚晓南 ,岩土塑性力学原理, 2001, 中国 建筑工业出版社 8、李广信, 高等土力学,2004,中国建筑工业出版社 9、Fredlund, D,G & Rahardjo, H., 非饱和土力学,张在明等译, 1998,中国建筑工业出版社 10. 殷宗泽, 土工原理,2007,中国水利水电出版
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Ralph B. Peck with NGI Director Suzanne Lacasse at the opening of Ralph B. Peck Library at NGI (2000)
z z
Early Practice: Peck initially believed his field of study was in structures, but he later became focused on geotechnical engineering. Dr. Peck had the opportunity to work with Karl Terzaghi early on in his career. On several occasion Terzaghi gave Peck advise on soil mechanics and indeed influenced his career. Peck and Terzaghi have collaborated on several manuscripts and their work has been instrumental in soil mechanics.
☆ 东南大学交通学院
基坑支护设计、施工
“穿黄”隧道工程
南京长江隧道
“L”型挡墙和热棒
☆ 东南大学交通学院
z
土力学作为一门科学既有成有的喜悦,也有失 败教训,关键是我们需要吸取贴的教训,科学 设计、施工、管理。
典型的管理缺位铸成事故
设计、施工、管理失误造成
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一、土力学发展史 (Developing History of Soil Mechnics) 1、萌芽期(1773~1923) 土力学的发展以Coulomb(1773)首开先河,发表 了“极大极小准则在若干静力学问题中应用”的论文,为 土体破坏理论奠定了基础。 Rankine(1857)的土压力理论 Petterson(1916)提出关于滑坡的分析方法 20年代高层建筑的大量出现,沉降问题开始突出, 弹性力学的发展应用为沉降问题的研究提供了必要的手 段和工具。
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岩土工程研究热点(Research Tropics of
Geotechnical Engineering)
大变形理论与本构模型的研究 小变形理论 结构模型 非饱和土力学理论 损伤模型在岩土工程中的应用研究 渐进破坏理论与剪切带理论及应用 液化特征、液化过程的理论与试验研究 环境岩土工程
Karl von Terzaghi
☆ 东南大学交通学院
Karl Terzaghi used cigarette boxes to do his tests while developing the consolidation theory. This is the background of that term with which (our hope is that) future generations will remain unfamiliar with.
We have a picture of that campus -The birth place of Soil Mechanics-People who see this photo say "if you worked there you were bound to invent something." The exact birth place is at the top of the hill, in that photo, just above the left tower of the castle-- the castle, by the way, was built by Fatih in 1453. It may be worthwhile to record here that KvT has done his consolidation tests --the first in history--in cigarette boxes For the benefit of the younger generations who may not know what a cigarette box is, here is the background information about cigarette boxes.
☆ 东南大学交通学院
3、现代土力学(1963-) 1963年剑桥大学Roscoe教授领导的课题组提出了 著名的弹塑性模型——剑桥模型,标志着现代土力学的开 始。
——非线性模型、弹塑性模型的研究与应用 ——损伤力学模型引入与结构模型的研究 ——非饱和土力学理论的初步建立、非饱和土的固结 理论成果的出现 ——砂土液化理论的研究 ——剪切带理论及渐进破坏理论的研究 ——土的微观力学的研究等 现代土力学包括:1) 应用土力学(地基处理与测试、专家系统、 工程实录等);2)实验土力学(原位测试、模拟试验、离心机技术与 试验、土工试验等);3)计算土力学(反分析、非确定性分析、定量 计算技术);4)理论土力学(本构模型的研究)