2017年高等土力学题目汇总

一、填空题1.饱和土体上的总应力由土骨架承担的 有效应力 和由孔隙承担的孔隙水压力组成，土的强度及变形都是由土的有效应力决定的。

2.莱特邓肯屈服准则在常规三轴压缩实验中，当φ=0°时它在π平面上的屈服与破坏轨迹趋近于一个圆；当φ=90°时，它退化为一个正三角形。

由于在各向等压σ1=σ2=σ3时I 13I 3=27,所以K f >27是必要条件，因为静水压力下不会引起材料破坏。

3. 东海风力发电桩基础有8根。

4.通过现场观测与试验研究，目前认为波浪引起的自由场海床土体响应的机制主要取决于海床中孔隙水压力的产生方式。

孔隙水压力产生方式有两种：超孔隙水压力的累积（残余孔隙水压力）、循环变化的振荡孔隙水压力5.目前计算固结沉降的方法有（ ）、（ ）、（ ）及（ ）。

答案：弹性理论法、工程实用法、经验法、数值计算法。

6.根据莫尔—库伦破坏准则，理想状态下剪破面与大主应力面的夹角为（ ）。

答案：45°+φ/27.土的三种固结状态：欠固结、超固结、正常固结。

8.硬化材料持续受力达到屈服状态后的变化过程：屈服 硬化 破坏9.相对密实度计算公式I D = e max −ee max −e min 。

10.静力贯入试验的贯入速率一般为 2 cm/s 。

11用一种非常密实的砂土试样进行常规三轴排水压缩试验，围压为 100kPa 和3900kPa ，用这两个试验的莫尔圆的包线确定强度参数有什么不同？答：当围压由100kPa 增加到3900kPa 时，内摩擦角会大幅度降低。

12.塑性应力应变关系分为_____理论和_____________理论两种增量（流动）、全量（形变）13.三轴剪切试验依据排水情况不同可分为（）、（）、（）答案：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪。

14.一种土的含水量越大，其内摩擦角越（小）。

15.剑桥模型（MCC）中的5个参数一次是M VCL中的гλ，以及弹性部分的K υ。

16.剑桥模型的试验基础是正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴试验。

17.一般情况下，石英砂的内摩擦角为29~33°°二、简答题1.影响土强度的一般物理性质？答：1.颗粒矿物成分2.粗粒土颗粒的几何性质3.土的组成颗粒级配4.土的状态5.土的结构6.剪切带的存在对土强度的影响。

2.简述波浪在浅水中传播时有哪些变化？答：①波浪守恒；②波能守恒与波浪浅水变形；③波浪折射；④波浪的反射与绕射；⑤波浪的破碎。

3.简述土工试验的不可代替性。

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工程问题的重要手段。

4.在直剪、单剪和环剪实验中，试样的应力和应变有什么特点？在直剪试验中，由于试验的破坏面是人为确定得，试样中得应力和应变不均匀且十分复杂，试样各点应力状态及应力路径不同。

在剪切面附近单元的主应力大小是变化的，方向是旋转的。

在单剪试验中，仪器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。

环剪试验，试样是环状的，剪切沿着圆周方向旋转，所以剪切面的总面积不变，特别适用于量测大应变后土的残余强度和终极强度。

5.说明围压σc、土的平均粒径d50、土的级配和橡皮膜的厚度对于三轴排水试验的膜嵌入效应各有什么影响（1）对于常规三轴压缩排水试验，由于其围压3 σ= σc 是不变的，其对膜嵌入的影响很小。

但对于三轴不排水试验，其有效围压随孔压变化而变化，围压对膜嵌入影响较大。

一般来说，围压越大，膜嵌入越明显。

（2）土的平均有效粒径越大，则土越粗，一般而言，粗粒土膜嵌入明显，细粒土则相反。

（3）土的级配越好，膜嵌入越不明显，反之则相反。

（4）橡皮膜的越厚，膜嵌入越不明显，越薄则相反。

6.粗粒土颗粒之间的咬合对土的抗剪强度指标ϕ有什么影响？为什么土颗粒的破碎会最终降低这种土的抗剪强度？答：粗粒土颗粒之间的咬合可以增加土的剪胀，从而提高土的抗剪强度指标ϕ。

而土颗粒的破碎会减少剪胀，从而降低土的抗剪强度。

7、对于天然粘土试样上的直剪试验，沿着沉积平面的平行方向和垂直方向时，哪一种情况的抗剪强度高一些？答：天然粘土进行直剪试验时，剪切面沿着沉积平面垂直方向抗剪强度高一些，这主要是因为在沉积平面上固结应力大，由此引起的咬合摩擦和凝聚力较大。

8. 海上油田开发的步骤？（1）地球物理勘探（可能的石油/天然气存储的位置）（2）探索性钻探（临时安装并估计可开采的碳氢化合物数量）（3）选择安装地点和类型以及碳氢化合物运输方法（和成本计算），（4）经济合理化（成本和石油/天然气价格等、环境影响）（5）详细的设计（6）安装施工（7）调试（8）设计使用年限（9）到期报废（环境影响等）9、土工参数不确定性的来源？1.土的固有变异性2.系统不确定性10、什么叫土的抗剪强度？指土体抗剪切破坏的极限能力。

当剪阻力增大到极限值时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时的剪切力也就达到极限，这个极限值就是土的抗剪强度。

11.常见的研究海床响应的模型实验主要包括哪些？答：常见的研究海床响应的模型实验主要包括：二维/三维水槽实验、离心机实验、一维圆筒实验12.请简述水槽实验有什么特点？答：通常水槽实验分为二维水槽和三维水槽两类，该实验的特点是在长度和宽度的上尺寸较大，相对而言在深度上的尺寸有限。

水槽实验由于其长度和宽度上的优势，可以模拟真实的波浪传播过程并能真实地反映出海床的液化区域，更加接近于实际情况，因而应用广泛。

13.一维圆筒实验的特点顶部来模拟波浪荷载。

一维圆筒实验的特点是只能模拟海床深度方向上波浪荷载引起的孔隙水压力响应情况，因而其可以模拟的海床厚度比水槽实验和离心机实验深得多，这非常适于研究孔隙水压力沿海床深度方向上的分布趋势。

相比于水槽实验，由于一维圆筒实验设备的加载方式是通过水压的往复变化实现的，因而其可以实现长周期大波高等波浪条件下的海床响应研究。

14.莫尔-库伦的强度包线是否一定是直线？在什么情况下它是弯曲的？如何表示弯曲的强度包线？答：莫尔-库伦的强度包线不一定是直线，在以下情况下它是弯曲的(1)超固结粘土,在开始段弯曲; (2)粗粒料在法向压力较大的时候;(3)非饱和土的不排水强度包线。

15.具有某一孔隙比的砂土试样的临界围压是σ3cr=1000kPa，如果将它在σ3=1500kPa、1000kPa 和750kPa 下固结后，分别进行不排水三轴试验，会发生什么现象？答：当试样在1000kPa 围压下固结不排水试验，试样体积基本没有变化趋势；当试样在1500kPa 围压下固结不排水试验，试样体积增大，发生剪胀；当试样在750kPa 围压下固结不排水试验，试验体积减小，发生剪缩16.简述波浪破碎的概念？波浪破碎是波浪发生显著变形，波峰水质点水平分速达到或超过波速，使波形发生破碎的现象。

17.三维波浪相较于经典的二维波浪更为复杂，其难点表现在哪些方面？解析解的变量数大，控制方程相应增加，涉及多个变量及复杂公式推倒，数值求解对计算机硬件的要求也大幅提高。

18.什么是剪切力破坏？它会造成什么影响？答：剪力破坏是指海床土体在受波浪（水流）及重力载荷的共同作用下而导致土体内的剪应力超过了土体自身的抗剪强度从而导致的土体失稳现象，它主要会造成海床土体发生水平方向的相对位移。

19.什么是液化现象？答:与剪力破坏不同，液化现象的产生机制为当土骨架中的超额孔隙水压力大于土体自身的重量时，海洋土体失去其结构特性，而拥有了流体的性质，它在宏观上表现为土体沿竖向的相对移动。

20.简述土的应力应变关系的特性及其影响因素。

答：土是岩石风化形成的碎散矿物颗粒的集合体，通常是固、液、气三相体。

其应力应变关系十分复杂，主要特性有非线性、弹塑性、剪胀性、各向异性、结构性及流变性。

主要的影响因素是应力水平、应力路径和应力历史。

21.定性画出在高围压（σ3<30MPa）和低围压（σ3=100kPa）下密砂三轴试验的（σ1-σ3）-ε1 -εv的应力应变关系曲线。

答：如右图。

横坐标为σ1，竖坐标正半轴为（σ1-σ3），竖坐标负半轴为εv。

22. 什么是加工硬化和加工软化，请绘制出典型的应力应变关系曲线：答：加工硬化也称应变硬化，是指材料的应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定。

加工软化也称应变软化，指材料的应力在开始时随着应变增加而增加，达到一个峰值后，应力随应变增加而下降，最后也趋于稳定。

加工硬化与加工软化的应力应变关系曲线如下图：23.什么是土的压硬性？什么是土的剪胀性？答：土的压硬性：土的变形模量随着围压提高而提高的现象。

土的剪胀性：因剪应力引起的土体体积的膨胀或收缩的特性。

24、粘土和砂土的各向异性是由于什么原因？答：粘土和砂土的各向异性是由于其在沉积过程中，长宽比大于1的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定的状态。

同时在随后的固结过程中，上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力大小不等，这种不等向固结也造成了土的各向异性。

25、说明剑桥模型的试验基础和基本假设。

该模型的三个参数：M、λ、κ分别表示什么意义？答：试验基础：正常固结粘土和弱超固结粘土的排水和不排水三轴试验。

基本假设：土体是加工硬化材料，服从相适应流动规则。

M是破坏常数；λ是各向等压固结参数，为NCL或CSL线在v-ln p＇平面中的斜率；κ是回弹参数，为卸载曲线在v-ln p＇平面上的斜率。

26、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状的表达式，表示形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也称为本构定律、本构方程，也叫做本构关系数学模型。

在上述的本构关系中，视强度为材料受力变形发展的一个阶段，对土体而言，在微小应力增量作用下土体单元会发生无限大（或不可控制）的应变增量，强度便在此应力应变状态过程中得以体现。

27、在邓肯-张的非线性双曲线模型中，参数a、b、E i、E t、（σ1−σ3）各代表什么意义？参数E i代表三轴试验中的起始变形模量，a 代表E i的倒数；（σ1−σ3）代表双曲线的渐近线对应的极限偏差应力，b 代表（σ1−σ3）的倒数；E t为切线变形模量。

28.土的塑性力学与金属材料的塑性力学有什么区别？答案：金属塑性力学只考虑剪切屈服，而岩土塑性力学不仅要考虑剪切屈服，还要考虑静水压力对土体屈服的影响；岩土塑性力学更为复杂，需要考虑材料的剪胀性、各向异性、结构性、流变性等，而且应力应变关系受应力水平、应力路径和应力历史等的影响。