高等土力学读书报告

高等土力学读书报告

张文川220132524

指导老师：缪林昌教授摘要：《土工原理》是土力学专著，系统地总结和介绍了国内外在土力学重要领域内的理论发展，重在阐述原理。内容包括土的组成和基本性质，土的压缩性与沉降计算，土的强度，土体渗流原理与计算，土的三向变形与本构模型，有限单元法在土工中的应用，土的固结理论，土体的流变理论，土坡的稳定性，砂土液化与地震永久变形，城市环境岩土工程，地基承载力。

1、土的应力应变关系的特征及其影响因素：非线性、弹塑性、剪胀性、（各向异性、结构性、流变性）；应力水平、应力路径、应力历史。

2、邓肯—张模型分析总结：应变仅由偏应力贡献，球应力没有贡献。优点：①能反映土体变形的主要特征，非线性、应力历史、应力路径；②简单，容易为工程接受；③模型参数容易确定，积累了丰富的确定模型的经验。缺点：不能反映土体变形的剪胀性、软化、各向异性和结构性。

3、剑桥模型的试验基础和基本假设：①试验基础：正常固结土和弱超固结土试验基础上建立②基本假设：帽子屈服面，相适应的流动规则，以塑性体应变为硬化参数（加工硬化定律）。只要有三个试验场数：各向等压固结系数λ，回弹系数k，破坏常数m。

4、土的强度的三个特点：由于土的碎散性、多相性造成土①强度主要由颗粒相互作用力决定，土的破坏主要是剪切破坏，其强度主要表现为粘聚力和摩擦力；②研究时要考虑孔隙水压力、吸力等土特有的影响强度的因素；③土的地质历史造成土强度强烈的多变性、结构性和各向异性。

5、屈服与破坏的关系：对于刚弹性体和弹性—理想塑性体屈服即意味着破坏，对于增量弹性模量屈服和破坏并不是同一概念。土的屈服与强度与人们选择的理论模型有关，土体破坏与边值问题的具体边界有关。

6、影响土的抗剪强度的因素：①内部因素：土的组成（如矿物成分、颗粒大小、级配、含水量等）、土的状态（如密度、孔隙比）、土的结构（如絮凝结构）；②外部因素：温度、应力应变因素（如围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、加载速率、排水条件等。

7、一维渗流固结理论的基本假定：①土层是均质的、完全饱和的；②土粒与水均为不可压缩介质；③外荷载一次性瞬时施加到土体上，在固结过程中保持不变；④土体他应力与应变之间存在线性关系，压缩系数为常数；⑤在外力作用下，土体中只引起上下方向的渗流与压缩；⑥土中水的渗流服从达西定律，渗透系数保持不变；⑦土体变形完全是由孔隙水排出和超静水压力消散所引起的。

8、 Biot理论与准三维固结理论比较：①二者建立方程的依据基本一致：小变形、线弹性、渗流符合达西定律，但准三维固结理论假设法向总应力随时间不变，而Biot理论不作此假定；②Biot理论考虑土骨架变形孔压的影响，即位移与孔压相互耦合，而准三维固结理论对土体变形和孔

压消散分别加以计算，其直接后果是后者无法解释Mandel-Cryer效应。

9、常规三轴试验的优缺点：①近似单元体试验，试样内στ、相对对均匀；②σ状态和路径明确；③排水条件清楚，可控制；④破坏面非人为固定；⑤操作复杂，现场无法试验；⑥不能反映2σ的影响；⑦边界条件、膜嵌入的影响。

10、割线模型与切线模型的比较：①割线模型考虑了应力应变全量关系，能反映土变形的非线性及应力水平的影响，可用于应变软化阶段。但理论不严密，不能保证解的唯一性；②切线模型为分段线性化的增量形式的胡克定律，能反映土变形全过程。

11、在直剪、単剪、环剪试验中，试样的应力和应变的特点：①直剪：破坏面人为确定，应力和应变不均匀且十分复杂，试样内各点应力状态及应力路径不同。在初始状态，剪切面土单元与试样中其他单元一样是K0应力状态，即3001vKKσσσ==。在剪切破坏时，剪切面附近土单元主应力大小和方向决定与强度包线；②単剪：试样内所施加的应力被认为是纯剪，加载过程中竖直应力vσ和水平应力hσ保持常数，()vhhv ττ不断增加。应力莫尔圆圆心不变，其直径逐渐扩大，直至与强度包线相切；③剪切面的总面积不变。

12、土的应力应变关系影响因素：时间、温度、湿度等，其中时间是主要因素，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。

13、达西定律及其物理意义和适用范围：达西定律：单位面积渗流量q与水力坡降i成正比，比例常数为渗透系数k. 影响土渗透系数因素有：颗粒骨架包括土颗粒组成、土的状态级土的结构，渗透流体的影响。适用范围：达西定律是由无粘性土体(中砂、细砂、粉砂等)实验得到的，后来经过修正后推广应用于其他土体。试验表明:渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。一般砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动—层流，渗流运动规律符合达西定律。粗颗粒土(如砾、卵石等)的试验结果：由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流，v-i 关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式—紊流，达西定律不再适用。一般认为对于粘性土也是基本适用的。

14、饱和土的基本特性：①饱和土的压缩主要是孔隙体积减小所引起②孔隙水的挤出速度主要取决于土的渗透性和厚度③超静孔隙水压力u是外荷p在土孔隙水中所引起的超静水压力,通常简称孔隙水压力④有效应力σ¢是由土骨架传递的压力，即颗粒间接触应力⑤饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程，在任一时刻，有效应力σ和孔隙水压力u之和始终等于饱和土体的总应力σ

15、粘土和砂土的初始各向异性的原因与诱因：由天然沉积和固结造成初始各向异性。在室内重力场中，制样过程的不同也会使土试样具有不同程度的初始各向异性。所谓诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应力发生应变后，其空间位置将发生变化，从而造成土的空间结构的改变。

16、土的强度理论：①特雷斯卡准则是最大剪应力准则、米泽斯是最大八面体剪应力准则，都只适用于饱和软粘土的不排水情况。②莫尔库仑强度准则反映了破坏面上正应力与抗剪强度之间的关系，正确的反映了土强度的摩擦特性，在一定范围内保证较高的适用性，但有两点不足：一是假设了主应力对土的破坏没有影响，二是通常令强度包络线是直线。③莱特—邓肯破坏准则是在砂土实验基础上建立起来的，只有一个材料常数，反映出了平均主应力p或第一应力不变量I的影响及中主应力的影响，同时它的破坏面形状和模型中的屈服面及塑形势面形状一致，并且没有角点，适用于砂土和正常固结粘土。④隐含破坏准则一般包含在涂的本构模型之中，一般不能单独适应在极限平衡问题的分析中。

17、土抗剪强度机理：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有静电引力、范德华力、颗粒间的胶结、颗粒间家触电的化合价键及表观粘聚力。

18、影响土渗透系数的因素：①颗粒骨架：土颗粒的组成、土的状态（密度）、土的结构；②渗透流体（粘滞系数η、液体的容重wγ、压力、温度、流体内电解质的浓度