高等土力学读书报告第二章
土力学-第2章
h adh k Adt l
h1 al k ln A(t2 t1 ) h2
三、现场抽水试验
观察井
抽水量q
r1
r
r2 dr h2
井 透水层 地下水位≈测压管水面
dh
h1
hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不透水层
r2 ln q r1 k 2 π h2 h12
四、经验公式
2.2.4 渗流系数的确定
渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的重要力
学性质指标。渗透系数的测定可以分为现场试验和室内试 验两大类。一般，现场试验比室内试验得到的结果要准确
可靠。因此，对于重要工程常需进行现场测定。
常水头试验法
室内试验测定方法 野外试验测定方法
变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验
H
△h
织在一起形成的网格叫流网。
0
二、流网的性质
对于各向同性的渗透介质，流
网具有下列特征：
△h
（1）流线与等势线彼此正交； （2）每个网格的长宽比为常数； （3）相邻等势线间的水头损失相等； （4）各流槽的渗流量相等。
H
0
三、典型流网分析
接近坝底，流线 密集，水力梯度 大，渗透速度大
远离坝底，流线 稀疏，水力梯度 小，渗透速度小
一、常水头试验
给水
常水头试验——整个试验过程中水头保 持不变
排水 时间 t 内流出的水量
h Q qt kiAt k At L QL k hAt
适用于透水性大（k>103cm/s）的土，例如砂土。
试验中测取的量为：h, t, Q
二、变水头试验
变水头法在整个试验过程中，
《土力学》(重庆大学出版社)第二章参考答案
第2章土的物理性质及工程分类
2.1（常水头法测定土的渗透系数，可以作为课后作业）
思路：直接按照常水头法测定土的渗透系数公式（2.22）计算，代入数据即可。
注意理解公式的来龙去脉，以及各参数的定义和单位。
答案：k 20= 0.0368cm/s
2.2（变水头法测定土的渗透系数，可以作为课后作业）
思路：按照变水头法测定土的渗透系数公式计算，例如课本公式（2.25）。
答案：k=0.0632mm/s
2.3（画流网求解二维渗流问题，可以作为学生的课后自行练习题）
思路：题目已经给出了流网，网格ABCD 的平均渗透力可以通过公式（2.31）计算，而实际的渗流水力坡度需要通过流网用公式（2.29）进行计算。
将实际的水力坡度与临界水力坡度进行比较，判断是否会发生流土。
答案：平均渗透力3/11044.0m kN L h i j w w =⨯=∆=
=γγ 不会发生流土。
土力学第二章(中南大学)
透力 j：体积力
贮水器 hw
土粒
0
L
土样
滤网
渗
流
渗透力j 渗透力 j ： 单位土体内土 所受到的渗透水流的拖曳
水整体受力分析水整体受力分析-静水
P1 = γwhw W = L γsat ＝L(γ ′ + γw) γ P2 = γwh2 R=?
0 贮水器 hw L
a
b
W
土样
滤网
R + P2 = W + P1 R + γwh2 = L(γ′ γw) + γwhw γ′+ γ′
对粘性土， 对粘性土，影响颗粒的表面
粒径大小及级配
孔隙比
不同粘土矿物之间渗透系数 极大， 极大，其渗透性大小的次序 岭石>伊里石 伊里石>蒙脱石 岭石 伊里石 蒙脱石 ；当粘
矿物成分
结构
中含有可交换的钠离子越多 其渗透性将越低
的性质
塑性指数Ip综合反映土的颗 塑性指数 综合反映土的颗 小和矿物成份， 小和矿物成份，常是渗透系 参数
滤网
Gs −1 icr = 1+ e
icr取 的物
土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或 破坏称为渗透变形或渗透破坏。 破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形是土工 建筑物发生破坏的常见类型 基本类型： 基本类型： • 管涌 • 流土 • 接触流土 • 接触冲刷
单一土层渗透变形 的两种基本型式
向上的渗透作用下 的渗透作用下， 土：在向上的渗透作用下，表层局部范围内的土体 群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土， 群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土，只 坡降达到一定的大小， 坡降达到一定的大小，都可发生流土破坏
高等土力学
论述极限平衡理论的应用与发展状况—高等土力学读书报告1.前言边坡稳定分析是土力学中很值得研究的一个学术领域，而极限平衡法则在边坡稳定分析方法中应用是最早最广泛的。
该法以Mohr -Colomb强度理论为基础，通过分析土体在破坏那一刻的静力平衡来求得问题的解。
它没有像传统的弹塑性力学那样，引入应力应变关系来求解本质上为静不定的问题，而是引入了一些简化假定，从而使问题变得静定可解。
这种处理使方法的严密性受到了损害，但对稳定性计算结果的精度影响并不大，由此带来的好处是使分析计算工作大为简化。
这也是迄今为止国内外对边坡稳定问题的分析仍广泛采用极限平衡法的原因所在。
2.常用的极限平衡方法极限平衡法[1-2]是以极限平衡理论为基础，通过分析边坡上的滑体或滑块处于临界状态下的力的情况，求出极限破坏荷载和最危险滑动面，是工程实践中应用最早、最普通的一种定量分析方法，也是目前应用最多的一种分析方法。
边坡极限平衡法关键是建立在岩土边坡稳定安全系数Fs的基础上，将坡体的热剪强度参数降低Fs倍后，达到临界破坏状态下的滑动面满足Mohr-Coulomb强度准则。
极限平衡分析法基本假设有两点：一是认为当坡体的强度指标降低Fs倍以后，坡体内存在一达到极限平衡状态的滑面，滑体处于临界失稳状态。
这里，Fs 为坡体的稳定性系数。
第二点是认为对滑体进行剖分后，各条块为刚性块体，只发生整体运动而不变形。
目前己有了多种极限平衡分析方法，如：Fellenius法、Bishop法、Jaubu法、Morgenstern-Prince法[3-4]、Spencer法、不平衡推力法、Sarma法[5]、楔体极限平衡分析法等等。
其中Sarma法既可用于滑面呈圆弧形的滑体，又可用于滑面呈一般折线形滑面的滑体极限平衡分析；楔体极限平衡分析则主要用于岩质边坡中由不连续面切割的各种形状楔形体的极限平衡分析。
与其它方法相比，极限平衡法的缺点是在力学上作了一些简化假设，但该方法抓住了问题的主要方面，且简易直观，并有多年的实用经验，若使用得当，将得到比较满意的结果。
高等土力学读书报告第二章
第二章 土的本构关系2.1 概述材料的本构关系是反映材料的力学性状的数学表达式，表示形式一般为应力-应变-时间关系。
与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论，本章介绍的主要是与时间无关的本构关系。
土力学的基本理论有土的莫尔-库伦强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论。
但人们总是在实际中将问题分类为变形问题和稳定问题，前者一般基于弹性理论计算，后者多用刚塑性或理想塑性的理论（如极限平衡分析）。
多年来本构关系已经得到很大的发展，进而推动了岩土数值计算的发展和土工试验的发展。
下文将对土的本构关系进行详细论述。
2.2应力和应变1、应力（1）应力分量与应力张量设土体中的一点为M （x,y,z ）的应力状态用通过该点的微小立方体上的应力分量表示。
即：[]∂＝⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂z zy zx yz y yx xz xy x ττττττ＝⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂∂333231232221131211亦即｛σ｝T ＝｛zx yz xy z y x τττ∂∂∂｝。
土力学中正应力正方向规定压为正。
剪应力，在正面（外法向与坐标轴一致的面），剪应力与坐标轴方向相反为正；在负面（外法向与坐标轴方向相反），剪应力与坐标轴方向一致为正。
（2）应力张量的坐标变换 二阶张量ij∂在任一新坐标系下的分量[[j i ∂应满足：[[j i ∂＝kll j k i ∂[[αα，其中lj k i [[αα与为新坐标系轴与老坐标系轴夹角的余弦。
（3）应力张量的主应力和应力不变量在过一点的斜截面上，如果只有法向应力而无剪应力时，这个斜截面就是主应力面。
第一应力不变量：kkz y x I σσσσ=++=1第二应力不变量：2222zxyz xy x z z y y x I τττσσσσσσ---++=第三应力不变量：22232xyz zx y yz x zx yz xy z y x I τστστστττσσσ---+=（4）球应力张量与偏应力张量[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=m m m m m m σσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσ3332312322,21131211333231232221131211,,,,,,0,00,,00,0,球应力张量：()()321332211313131σσσσσσσσ++=++==kk m偏应力张量：ijkk ij ij s δσσ31-=第一偏应力不变量：1≡=kk s J第二偏应力不变量：()()()[]21323222126121σσσσσσ-+-+-==ji ij s s J第三应力不变量：()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J （4）八面体应力八面体正应力：()3311321cot I m ==++=σσσσσ八面体剪应力：()()()[]212213232221cot3231J =-+-+-=σσσσσστ平均主应力：()321cot 31σσσσ++==p广义剪应力：()()()[]2cot 21323222132321J q ==-+-+-=τσσσσσσ（5）主应力空间和π平面主应力空间：以三个主应力为坐标轴，用应力为度量尺度形成的一个空间。
土力学读书报告
高等土力学读书报告学院：土木工程专业：结构工程指导教师：姓名：学号：2015.12.30本学期学了土的应力与应变，强度理论，全量理论，增量理论，模型理论，滑线场理论及极限分析。
以下对这些理论做简要回顾。
应力应变土的应力应变关系十分复杂，除了时间外，还有温度、湿度等影响因素。
其中时间是一个主要影响因素。
与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论。
而在大多数情况下，可以不考虑时间对土的应力——应变和强度（主要是抗剪强度）关系的影响。
土的强度是土受力变形发展的一个阶段，即在微小的应力增量作用下，土单元会发生无限大（或不可控制）的应变增量。
因而它实际上是土的本构关系的一个组成部分。
由于土是岩石风化而成的碎散颗粒的集合体，一般包含有固、液、气三相，在其形成的漫长的地质过程中，受风化、搬运、沉积、固结和地壳运动的影响，其应力应变关系十分复杂，并且与诸多因素有关。
其中主要的应力应变特性是其非线性、弹塑性和剪胀（缩）性。
主要的影响因素是应力水平（Stresslevel、应力路径（Strespath）和应力历史（Stresshistor），亦称3S影响土的强度理论土在外力作用下达到屈服或破坏时的极限应力。
由于剪应力对土的破坏起控制作用，所以土的强度通常是指它的抗剪强度。
确定强度的原则土的强度一般是由它的应力-应变关系曲线上某些特征应力来确定的，如屈服应力、破坏应力(或峰值应力)等，这些特征应力值与土的种类和物理条件(如加载时间、加载速率和排水条件等)有关。
在不考虑加载时间或加载速率对土强度影响的常规试验中,对于不同的土，大体上可获得三种典型的应力-应变关系曲线,一种是当应力随应变增大直至峰值时,土体出现破裂，随着应变进一步增大，应力由峰值逐渐降低，最后达到稳定应力值。
对此，人们取峰值应力作为破坏强度，取最后稳定应力值作为破坏后的强度。
第二种是当应力达到最大值后，应力虽然不增加，但应变继续增加，对此，也可取最大应力值作为破坏强度。
高等土力学读书报告
高等土力学读书报告姓名：杨耀辉学院：水利与土木工程学院专业：水利工程学号： 1338020126无粘性土颗粒组成的类型与基本性质一 无粘性土颗粒组成类型与分类 1．颗粒组成颗粒组成是研究无粘性土基本性质的主要依据，通常以各粒径含量的累积曲线或分布曲线表示。
均匀土：分布曲线是单峰形式，各粒径都有一定的含量，峰值粒径含量占绝对优势，其破坏形式主要是流土破坏。
单峰形：峰值远离中值，呈左偏峰，出现双峰时右峰较低，两峰连续，谷点里粒径至少占4%至5%，曲线无明显平缓段，集中在某段，无峰值。
不均匀土：级配连续和级配不连续。
双峰形：双峰间有间断，有的相连接，但最低点粒径含量小于或等于3%，累积曲线呈椅子形，出现台阶。
2．均匀土的区分原则和方法均匀土特点：级配不良，压实性差，孔隙率大，稳定性差。
太沙基指出5,1.0<<Cu mm d 的砂最不稳定。
对于均匀土的确定尚不统一,下列有几种方法标准： （1）5<Cu 的土叫均匀土 （2）10<Cu 的土叫均匀土 （3）10~5=Cu 之间的叫均匀土把不均匀土进一步分为级配连续和级配不连续两种。
.级配不连续的土的基本性质颗粒组成特征这类土的粒径大于5㎜的砾卵石，细料为砂土类粒径普遍小于1.0㎜在颗分曲线上有双峰值，谷底粒径含量小于3%。
土孔隙体积、粗料的骨架作用与细料含量的关系细料含量：指谷底粒径（0.5～5mm ）小于谷底粒径累积百分含量值。
细料含量少时，不足以充满粗料孔隙，也就不破坏粗料的骨架作用，其性质仍取决于粗料。
但随细料的含量的增加，混合料密度增加，孔隙相应减小，到细料超出一定含量时，混合料性质就取决于细料。
最优级配的细料含量P=25%到30%。
混合料中开始参与骨架作用的细料含量21n nn =；并考虑到无粘性土一般21s s ρρ=；得出细料含量与孔隙率的关系理想状态下的计算式：()2222111n n n P ds d ⨯+⨯-⨯=ρρρ其中()1111s d n ρρ⨯-=；在理想状态下：n n n P --=12。
《高等土力学》课程报告
高等土力学课程报告题目：冻融作用对土的物理力学性质的影响学院：学号：专业：姓名：班级：老师：年月日冻融作用对土的物理力学性质的影响摘要：随着外界气候的季节性交替变化，土体也会交替性的出现冻胀和融沉现象。
冻融作用是季节性冻土地区构筑物工程性质劣化的重要原因之一，因此有必要研究冻融作用对土性质的影响。
冻融过程中土结构由于受冷生作用的影响,导致冻融后其物理力学性质发生变化。
在寒区进行路堑开挖、新削边坡和路基修建等工程活动时,会使土体新近暴露于冻融作用之下,在相关的变形和稳定性分析中,必须考虑其物理力学性质的变化。
随着青藏公路和铁路的修建以及其他冻土地区工程建设的广泛开展,我国的寒区岩土工程建设将遇到同样的问题。
本文根据已阅读的文献简要的总结了一下国内外学者关于冻融作用对土的物理力学性质的影响进行相关的研究探索，可供相关施工人员及研究人员参考。
关键词：冻融作用；土；物理力学性质；1 引言在冻土工程中，两种最主要的冻害问题便是冻胀和融沉。
随着地层温度的下降，在热交换的过程中，土体温度达到土中水结晶点，便产生冻结；伴随着土中孔隙水和外给水结晶体、透镜体、冰夹层等形成的冰侵入体，土体积增大，导致地表不均匀上升，这就是冻胀现象。
当土层温度上升时，冻结面的土体产生融化，伴随着土体中冰侵入体的消融，出现沉陷，同时使土体处于饱和或过饱和状态而引起地基承载力的降低，称之为土的融沉现象。
在冻融过程中，土体的性质发生了较大的变化，直接影响着地下工程（地基）及上部建筑物的稳定，如使道路出现裂缝、沉陷、结构断裂、基础上拔等。
同时，在寒区建筑物的建设破坏了冻土区原有的水热收支平衡，使冻土温度场、水分场、应力场发生变化，加剧了地基土体的冻融过程而可能造成更严重的冻害。
因此在各种寒区工程的生产活动中都必须充分考虑冻土的性质及其随冻融状态的不同而产生的变化。
另外，随着社会经济及科学技术的不断发展、人口的逐渐增长和土地使用压力日趋增加，开发地下空间已成为人类扩大生存范围的重要手段和发展趋势。
高等土力学学习总结
高等土力学学习总结姓名学号在*老师悉心教导下，通过一个学期对高等土力学的学习，我们对高等土力学有了初步的了解。
在这个学期的十一次课中，我们主要学习了第一、二、三章的内容。
在第一章中，我们学习了土的有效应力原理和应力路径，土是一种分散颗粒的集合体，一般由固、液、气三相物质组成，我们把土颗粒（固相）间直接接触产生的应力叫做土的有效应力，它是土体产生形状和体积变化的根本原因；应力路径是指土体在外荷载作用下，各点应力在应力坐标图中的移动轨迹，应力路径可以分为总应力路径和有效应力路径两种。
第二章中，我们学习了土的压缩固结理论，在这一章中，我们研究了影响压缩实验成果的因素，并讨论了地基沉降计算、单向渗透固结理论中的一些问题及二向三向固结课题、次固结问题等。
第三章中，我们学习了土的抗剪强度问题，分别分析了砂土和粘性土的抗剪强度的组成和影响因素。
下面就各章所学知识点做一个简单的总结：1 有效应力原理及应力路径在第一章有效应力原理及应力路径中，我们学习了有效应力原理的概念，有关面积系数的问题，水下土体和毛细升高带土体中有效应力问题、渗流引起的有效应力问题、外荷载引起的土中超静水压力及其向有效应力的转化，有关术语的概念区别，孔隙压力系数，三相土的空隙气压力和空隙水压力，应力路径及应力路径对土应力—应变关系的影响等问题。
1.1 有效应力土是一种分散颗粒的集合体，一般由固、液、气三相物质组成，我们把土颗粒（固相）间直接接触产生的应力叫做土的有效应力，它是土体产生形状和体积变化的根本原因。
1.2 面积系数问题面积系数主要包括有效应力传递面积系数a和孔隙水面积系数X两种，其中有效应力传递面积系数a也就是土颗粒接触面的面积系数，一般没有可靠的试验手段来测定它，而且它的绝对值对土性无多大意义，所以我们只需着重研究孔隙水面积系数X，并用X反推土断面上的有效应力。
通过饱和水状态下对孔隙水面积系数X的测定，普遍得出X接近并略小于1的结论，这说明土颗粒接触面积相比孔隙水面积非常小，但由于土颗粒的刚度比孔隙水大得多，所以土颗粒接触点上的有效应力也是非常大的。
高等土力学读书笔记
高等土力学读书笔记【篇一：高等土力学读书笔记】土的压缩与固结一、概述1沉降：在附加应力作用下，地基土产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降2 某些特殊性土由于含水量的变化也会引起体积变形，如湿陷性黄土地基，由于含水量增高会引起建筑物的附加下沉，称湿陷沉降。
相反在膨胀土地区，由于含水量的增高会引起地基的膨胀，甚至把建筑物顶裂。
除此之外某些大城市，如墨西哥、上海等由于大量开采地下水使地下水位普遍下队从而引起整个城市的普遍下沉。
这可以用地下水位下降后地层的自重应力增大来解释。
当然，实际问题也是很复杂的，还涉及工程地质、水文地质方面的问题。
如果地基土各部分的竖向变形不相同，则在基础的不同部位会产生沉降差，使建筑物基础发生不均匀沉降。
基础的沉降量或沉降差(或不均匀沉降)过大不但会降低建筑物的使用价值，而且往往会造成建筑物的毁坏。
3为了保证建筑物的安全和正常使用，我们必须预先对建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差进行估算。
如果建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差，在规定的允许范围之内，那么该建筑物的安全和正常使用一般是有保证的；否则，是没有保证的。
对后一种情况，我们必须采取相应的工程措施以确保建筑物的安全和正常使用。
（1）基础沉降量或沉降差的大小首先与土的压缩性有关，易于压缩的土，基础的沉降大，而不易压缩的土，则基础的沉降小。
（2）基础的沉降量与作用在基础上的荷载性质和大小有关。
一般而言，荷载愈大，相应的基础沉降也愈大；而偏心或倾斜荷载所产生的沉降差要比中心荷载为大。
二、土的压缩特性1压缩：土在压力作用下，体积将缩小。
这种现象称为压缩。
2固结：土的压缩随时间增长的过程称为固结目前我们在研究土的压缩性，均认为土的压缩完至是由于孔隙中水和气体向外排出而引起的3注意：在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的土粒和水是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的（1）瞬时沉降一般不予考虑（2）对于控制要求较高的建筑物，瞬时沉降可用弹性理论估算。
读土力学有感 (2)
读书报告读《土力学》有感土力学是一门研究与土的工程问题有关的学科，它既是工程力学的一个分支科学，又是土木工程学科的一部分。
土力学研究土和岩石并不是从地质学或农学的角度，而是从工学的角度，以工程为目的研究岩石和土的工程性质。
当岩土得工程性质或岩土环境不能满足工程要求时，就需要采取工程措施对岩土进行整治和改造，不仅涉及对岩土性质的认识，而且需要研究如何采用有效的、经济的方法实现工程目的。
岩土工程是一项根据工程地质学、岩体力学和土力学的理论、观点和方法，解决土木工程的工业与民用建筑结构、水利与交通运输系统的固定结构、环境保护与卫生等工程项目中关于岩土体的利用、整治或改造，并为工程建设项目的实现而服务的系统性科学。
岩土工程问题所涉及的工程范围非常广泛，而在工业与民用建筑中，大量的是与土体的利用和处理有关的地基基础设计与施工问题，对这些问题的解决都是以土力学为理论基础的。
与其他工程材料如钢材、塑料、混凝土等人工材料不同，土是由不同成因的岩石在风化作用（物理风化、化学风化和生物风化）后经重力、流水、冰川和风力等搬运、沉积而形成的自然历史产物。
土的工程性质与母岩的成分、风化的性质以及搬运沉积的环境条件有着密切的关系，研究土的工程问题不能不以工程地质学为基础，从宏观的、历史的角度分析土的各种特殊工程性质的形成机理及其变化的规律。
土是一种特殊的变形体材料，它既服从连续介质力学的一般规律，又有其特殊的应力—应变关系和特殊的强度、变形规律，形成了土力学不同于一般固体力学的分析方法和计算方法。
1.发展概况18世纪中期以前﹐人类的建筑工程实践主要是根据建筑者的经验进行的。
18世纪60年代的欧洲工业革命和19世纪中叶的第二次工业革命，推动了社会生产力的发展，出现了水库、铁路和码头等现代工程，提出了许多有待解决的岩土工程问题，如地基承载力、边坡稳定、支挡结构物的稳定性等；同时施工机械的出现，也为现代岩土工程的发展提供了物质条件；工程中出现的物质与难题促使人们土力学理论探索和岩土工程的技术创新，开始出现土力学的许多经典理论，这个过程延续了大约160年为20世纪太沙基土力学体系的形成准备了条件。
高等教育出版社 卢廷浩主编 土力学1-2章思考题答案
1-1 什么叫土？土是怎么形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？土是松散颗粒的堆积物。
地球表层的整体岩石在大气中经受长期风化作用后形成形状不同，大小不一的颗粒，这些颗粒在不同的自然环境条件下堆积（或经搬运沉积），即形成了通常所说的土。
粗粒土中粒径大于0.075㎜的粗粒组质量多于总质量50%，细粒土中粒径小于0.075㎜的细粒组质量多于或等于总质量50%。
1-2 什么叫残积土？什么叫运积土？它们各有什么特征？残积土是指岩石经风化后仍留在原地未经搬运的堆积物。
残积土的明显特征是，颗粒多为角粒且母岩的种类对残积土的性质有显著影响。
母岩质地优良，由物理风化生成的残疾土，通常是坚固和稳定的。
母岩质地不良或经严重化学风化的残积土，则大多松软，性质易变。
运积土是指岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等动力搬运离开生成地点后的堆积物。
由于搬运的动力不同，分为坡积土、冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。
坡积土一般位于坡腰或坡脚，上部与残积土相连，颗粒分选现象明显，坡顶粗坡下细；冲积土具有一定程度的颗粒分选和不均匀性；风积土随风向有一定的分选性，没有明显层里，颗粒以带角的细砂粒和粉粒为主，同一地区颗粒较均匀，黄土具有湿陷性；冰碛土特征是不成层，所含颗粒粒径的范围很宽，小至粘粒和粉粒，大至巨大的漂石，粗颗粒的形状是次圆或次棱角的有时还有磨光面；沼泽土分为腐植土和泥炭土，泥炭土通常呈海绵状，干密度很小，含水率极高，土质十分疏松，因而其压缩性高、强度很低而灵敏度很高。
1-3 何谓土的级配？土的级配曲线是怎么绘制的？为什么级配曲线用半对数坐标？ 土中各种大小的粒组中土粒的相对含量称为土的级配。
粒径分布曲线是以土粒粒径为横坐标（对数比例尺），小于某粒径土质量占试样总质量的百分数为纵坐标绘制而成的曲线。
由于土的粒径相差悬殊，因此横坐标用对数坐标表示，以突出显示细小颗粒粒径。
1-4 何谓土的结构？土的结构类型有哪些？它们各有什么特征？土的结构是指土的物质组成（主要指土里，也包括孔隙）在空间上的相互排列及土粒间联结特征的总和。
西南交大高等土力学读书报告
高等土力学读书报告专业班级：14级隧道1班姓名：***学号：***指导老师：于志强2014年12月成都--目录1概述 (1)2德鲁克公设与屈服面外凸性 (1)2.1德鲁克公设 (1)2.2屈服面的外凸性 (5)2.3塑性应变增量向量与屈服面法向平行 (5)2.4结语 (6)3土的试验本构关系模型－DUNCAN-CHANG模型 (6)3.1概述 (6)3.2邓肯-张双曲线模型 (7)3.2.1邓肯-张双曲线模型的本质 (7)3.2.2切线变形模量t E邓肯—张计算公式 (8)3.2.3切线泊松比i v邓肯—张计算公式 (11)3.3三轴试验确定邓肯-张双模型８大参数的方法 (13)3.3.1固结排水剪切试验 (13)3.3.2试验数据整理 (14)3.4结语 (16)参考文献： (16)1概述与相对成熟和系统的土力学本科教材相比，多年来国内一直缺少比较系统的、适用于岩土工程专业研究生用的高等土力学教材。
我国在20世纪70年代末开始恢复研究生制度，随后实行学位制，当时岩土工程的研究生数量很少，都是直接由老教授们面授，有时是“一生多师”，使学生们有幸亲聆老一代专家们讲授本学科的发展和前沿知识。
80年代初，先生预见到大量培养研究生的形势即将来临，同时他感到由于十年浩劫，国内的岩土工程专业人员对于国外的土力学发展相当生疏，亟需补课，于是，黄文熙先生带领他的弟子们遍读在此期间国外书刊发表的重要文献，针对学科中的几个主要课题，编写了《土的工程性质》一书。
该书系在国内最早开展土力学领域研究的学者们十几年的教学积累的基础上编写而成的，是目前国内内容比较全面的土力学教材。
该书作为研究生教材，力图以更开阔的视角向读者全方位地展示土力学研究的领域，同时还介绍了近年来引起人们关注和争论的问题，此外还较全面地介绍了国内学者的研究成果，希望读者不仅仅能系统地学习和领会书中的内容与成果，而且能够了解和体会土力学科研究的基本途径和方法，并逐步形成自己的研究理念和模式。
土力学1-第二章
野外试验方法
渗透系数的测定方法
§2.2 土的渗流性与渗透规律 试验条件: 试验条件: h,A,L=const , , 量测变量: 体积V,t 量测变量 体积 , V=Qt=vAt v=ki i=h/L
V L k= Ah t
仁者乐山 智者乐水
h
土样
L Q V
A
适用土类: 适用土类:透水性较大的砂性土
仁者乐山 智者乐水
常水头试验 条件 已知 测定 公式 取值 适用
h=const h,A,L , , V,t ,
VL k= Aht
变水头试验
h变化 变化 a,A,L , , h,t ,
k= aL h1 ln At h2
重复试验后, 重复试验后,取均值 粗粒土
不同时段试验, 不同时段试验,取均值 粘性土
§2.2 土的渗流性与渗透规律
时段内: 在t→t+dt时段内: → 时段内 入流量: dVe= - adh 入流量: 出流量: dVo=kiAdt=k (h/L)Adt 出流量: 连续性条件:dVe=dVo 连续性条件:
仁者乐山 智者乐水
t=t1
dh h1 h t t+dt
-adh =k (h/L)Adt
土的渗透特性
第二章: 第二章:土的渗透性和渗流问题
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 概述 土的渗透性与渗透规律 平面渗流与流网 渗透力与渗透变形
§2.2 土的渗流性与渗透规律
仁者乐山 智者乐水
水头与水力坡降 土的渗透试验与 达西定律 渗透系数的测定 及影响因素 层状地基的等效 渗透系数
渗流的驱动能量 反映渗流特点的定律 土的渗透性 地基的渗透系数
Q
天然水面
渗流问题: 渗流问题: 1. 渗流量 ? 渗流量Q?
高等土力学一二三章整理总结
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。
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第二章 土的本构关系2.1 概述材料的本构关系是反映材料的力学性状的数学表达式，表示形式一般为应力-应变-时间关系。
与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论，本章介绍的主要是与时间无关的本构关系。
土力学的基本理论有土的莫尔-库伦强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论。
但人们总是在实际中将问题分类为变形问题和稳定问题，前者一般基于弹性理论计算，后者多用刚塑性或理想塑性的理论（如极限平衡分析）。
多年来本构关系已经得到很大的发展，进而推动了岩土数值计算的发展和土工试验的发展。
下文将对土的本构关系进行详细论述。
2.2应力和应变1、应力（1）应力分量与应力张量设土体中的一点为M （x,y,z ）的应力状态用通过该点的微小立方体上的应力分量表示。
即：[]∂＝⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂z zy zx yz y yx xz xy x ττττττ＝⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂∂333231232221131211亦即｛σ｝T ＝｛zx yz xy z y x τττ∂∂∂｝。
土力学中正应力正方向规定压为正。
剪应力，在正面（外法向与坐标轴一致的面），剪应力与坐标轴方向相反为正；在负面（外法向与坐标轴方向相反），剪应力与坐标轴方向一致为正。
（2）应力张量的坐标变换 二阶张量ij∂在任一新坐标系下的分量[[j i ∂应满足：[[j i ∂＝kl l j k i ∂[[αα，其中lj k i [[αα与为新坐标系轴与老坐标系轴夹角的余弦。
（3）应力张量的主应力和应力不变量在过一点的斜截面上，如果只有法向应力而无剪应力时，这个斜截面就是主应力面。
第一应力不变量：kkz y x I σσσσ=++=1第二应力不变量：2222zxyz xy x z z y y x I τττσσσσσσ---++=第三应力不变量：22232xyz zx y yz x zx yz xy z y x I τστστστττσσσ---+=（4）球应力张量与偏应力张量球应力张量：()()321332211313131σσσσσσσσ++=++==kk m偏应力张量：ijkk ij ij s δσσ31-=第一偏应力不变量：1≡=kk s J第二偏应力不变量：()()()[]21323222126121σσσσσσ-+-+-==ji ij s s J第三应力不变量：()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J（4）八面体应力八面体正应力：()3311321cot I m ==++=σσσσσ八面体剪应力：()()()[]212213232221cot3231J =-+-+-=σσσσσστ平均主应力：()321cot 31σσσσ++==p广义剪应力：()()()[]2cot 21323222132321J q ==-+-+-=τσσσσσσ（5）主应力空间和π平面主应力空间：以三个主应力为坐标轴，用应力为度量尺度形成的一个空间。
射线OS 与321σσσ轴夹角相等，则OS 线为空间对角线。
与空间对角线垂直的平面称为π平面。
π平面主要应力参数：A 、平均主应力B 、偏应力C 、应力洛德角θPQ 与QR 之间的夹角定义为洛德角θ。
以QR 起逆时针方向为正。
洛德参数：31312---2σσσσσμσ=3132σσσσ--=b ；应力洛德角是一个表征应力状态的参数，可表示中主应力和其他两个主应力间的相对比例。
2、应变1.应变张量⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂=ij j i ij x x μμε21。
在工程中，剪应变与张量应变差0.5系数，亦即： 2.球应变张量和偏应变张量[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=300030003333231232221131211v v v εεεεεεεεεεεεε+⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--33-3-333231232221131211v v v εεεεεεεεεεεε或者表示为ij ij kk ij e +=δεε31。
3.应变不变量和偏应变不变量()333231331e e e J ++=ε 其中，3,3,3332211v v v e e e εεεεεε-=-=-=4.八面体应变及应变π平面体应变：321εεεε++=v广义剪应变：()()()[]21213232221---32εεεεεεε++=应变洛德角：()31312-32tan εεεεεθε--=2.3土的应力应变特性土的主要应力应变特性是非线性、弹塑性和剪胀（剪缩）性。
影响土的应力应变特性的主要因素可以概括为 “3s ” 影响：应力水平（stress level ）、应力路径(stress path)和应力历史(stress history)。
1、非线性：土的非线性即土的应力应变之间为非线性关系。
表现：土的宏观变形是由于颗粒间位置变化引起的，而非土颗粒本身的变形。
颗粒间位置错动，使得不同应力水平下，即使应力增量相同，应变增量也不会相同，由此土就表现出了非线性。
例子：常规三轴压缩试验典型曲线表现了应力应变关系的非线性，反映了不同土质应变硬化（或加工硬化，即应力随应变增加而增加，如正常固结粘土和松砂）和应变软化（或加工软化，即一开始应力随应变增加而增加，但达到峰值后应力随应变增加而下降，如超固结粘土和密砂）两种情况。
图2.3-1 土的三轴试验典型曲线2、剪胀性：由剪应力引起的土的体积变化叫做剪胀性（dilatancy ）。
原因：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，加大或减小了颗粒间的孔隙，从而体积发生了变化。
表现：在常规三轴压缩试验中，对于密砂或超固结粘土试样，除了刚开始会产生少量体积压缩（正体应变），随后还会发生明显的体胀（负体应变）。
而试验中平均主应力增量在加载过程中总是正的，所以v ε不可能是体积回弹，只能由剪应力引起。
援引魏汝龙在《论土的剪胀性》一文中的解释：影响土的剪胀性的因素主要有两个：土的天然密度或相对密实度和荷重历史。
土的剪胀性在排水的情况下表现为附加的体积变化，在不排水的情况下则表现为附加的孔隙压力变化，且上述两种情况中应以不同的剪胀性指标表示。
总的来说，土的剪胀性是由其结构性引起的。
3、土体变形的弹塑性：土在加卸载时，一般不会恢复到原来的应变状态，弹塑性变形几乎同时发生，且没有明显的屈服点。
土的变形可以表示为：pe εεε+=，其中不可恢复的塑性变形占到绝大部分。
表现：土在应力循环过程中是存在滞回圈，即每一次应力循环都有可恢复的弹性应变和不可恢复的塑性应变，越接近破坏应力这一现象越明显。
此外，卸载时试样发生体缩。
上述两现象均表明土在卸载-再加载过程中，变形并非完全弹性。
4、土应力应变各向异性：土在不同方向上物理力学性质不同。
主要表现为横向各向同性（即在水平面上各方向的性质大体相同），而竖向与横向性质不同。
原因：土在沉积过程中，在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定状态。
随后的不等向固结也会产生土的各向异性。
原状土的各向异性常常是其结构性的表现。
表现：各向等压试验中，经常可见轴向应变小于1/3体应变，表明竖直方向比水平方向压缩性小。
各向异性可分为初始各向异性（inherent anisotropy ）和诱发各向异性（induced anisotropy ）。
前者可由天然沉积和固结造成，也可由在室内重力场中制样造成。
研究土的各向异性，可以通过真三轴仪试验，分别从3个主应力方向加荷，研究产生的应变分量变化。
在《土体的各向异性及近似模拟》一文中，作者提出了一种以邓肯模型为基础修正的各向异性本构模型，对于不同应力方向采用不同的弹性模量和泊松比，由常规三轴试验测定模型参数，研究了应力不等引起的各向异性，即上文所说的诱发各向异性。
目前常用的土体本构模型都没有反映各向异性的影响，故推导此类本构模型对复杂结构是十分必要的。
5、土的结构性：土颗粒本身的特点和颗粒问相互关系的综合特征。
具体来说是指：（1）土颗粒本身的特点：土颗粒大小、形状和摩圆度及表面性质（粗糙度）等（2）土颗粒之间的相互关系特点：粒间排列及其连结性质。
原因：颗粒的空间排列集合及土中各相间和颗粒间作用力造成。
粘性土的结构性指标为灵敏度：原状粘土无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度比值。
6、土的流变性：粘性土的应力应变强度与时间有关。
与流变性有关的现象是土的蠕变和应力松弛。
——蠕变：应力保持不变，随时间增长应变逐渐增大。
【蠕变的一些性质：1、围压较大时易发生蠕变破裂；2、蠕变强度只有常规试验强度的50%；3、蠕变性会随其塑性、活动性和含水量增加而加剧。
】——应力松弛：应变不变，随时间增长应力有所下降。
在侧限压缩条件下，由于土的流变性会发生压缩，该压缩被称为次固结。
长期次固结使土体不断压密而使正常固结土呈现超固结土的特性，可称为拟超固结土或“老粘土”。
7、3S影响：（1）应力水平：围压会影响土的应力应变特性。
在高围压下，即使很密实的土，也没有剪胀性和应变软化现象。
实例见图2.3-2。
（注意：土的抗剪强度随着正应力或围压增加而升高，但破坏时的应力比或砂土内摩擦角随围压增加而降低。
）图2.3-2 承德中密砂在不同围压下的三轴试验曲线此外，土的变形模量也会随着围压增加而提高，也成为土的压硬性。
（2）应力路径：以下几组试验均体现了应力路径对土的应力应变特性的影响。
a、蒙特雷（Montery）松砂两种应力路径的三轴试验：表明了不同应力路径对松砂应变大小的影响。
图2.3-3 松砂在不同应力路径下应力应变关系b、伍德（英，剑桥大学）的正常固结粘土在π平面上不同应力路径的真三轴试验。
在盒式真三轴仪上对重塑的饱和粘土先各向等压固结后再沿OK进行剪切，然后从K出发沿不同路径继续试验。
发现应变路径会先沿着原先的路径方向发展，在新路径上走很长距离之后应变路径才逐渐靠向应力路径方向。
图2.3-4 正常固结粘土在π平面上不同应力路径的真三轴试验（3）应力历史：应力历史包括天然土在过去地质年代中受到的固结和地壳运动作用，也包括土在实验室或在工程施工、运行中受到的应力过程。
粘性土一般指的是其固结历史。
不同固结土的应力应变曲线有所差别，仍可用三轴试验典型曲线表示出来。
图2.3-1 土的三轴试验典型曲线此外，土的流变性也是一种应力历史的影响。
冷艺等对“应力历史对饱和砂土力学性状的影响”进行了试验研究，通过复杂条件下应力路径变化的应力控制式单调排水剪切试验中保持平均主应力不变，改变历史条件，得出以下结论：（1）应力历史的改变对砂土的剪切强度几乎没有影响，只对小变形范围的应力-应变特性有影响。
（2）应力历史对砂土应力-应变特性的影响反映为弹性轨迹的不同。