2016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。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）四面体中的硅、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，实用性强：一般

参数不多；物理意义明确；确定参数的试验比较简单③高阶的弹性模型：理论基础比较完整严格；不易建立实用的形式：参数多；意义不明确；不易用简单的试验确定

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，似乎不存在粘聚力，但是实际上在一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所有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。

3.3什么是三轴试验的临界孔隙比？论述临界孔隙比与围压的关系。

所谓临界孔隙比是指在三轴试验加载过程中，轴向应力差几乎不变，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比，也可以叙述为：用某一孔隙比的砂试样在某一围压下进行排水三轴试验，偏差应力达到（σ1-σ3）ult时，试样的体应变为零；或者在这一围压下进行固结不排水试验中破坏时的孔隙水压力为零，这一孔隙比即为在这一围压下的临界孔隙比。

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。

3.4请简述影响土强度的外部因素。

参考答案：

1.围压3对土强度影响；

2.中主应力2的影响；

3.土强度具有各向异性；

4.加载速率对土的抗剪强度有一定影响；

5.温度对土强度有一定影响。

3.5 对某种饱和正常固结粘质粉土，已知其有效应力强度指标和孔压系数分别为=0，，B=1，=2/3。

（1）计算该土在常规三轴压缩试验（CTC）中的固结不排水强度指标。

（2）计算该土在减围压三轴压缩试验（RTC）中的固结不排水强度指标。

答：（1）CTC：保持围压不变，增加轴向应力。

为轴向应力；为固结压力（围压）

试验应力路径：，，

，代入数据得，

根据有效应力原理得

由于=0，所以

破坏时：

试样破坏时的总应力：，

2）RTC：轴向应力为大主应力并保持不变，围压逐渐减少。

应力路径：竖向应力常数，水平应力

，

，

由于=0，所以

破坏时：

破坏时总应力为：

得固结不排水强度指标：，

3.6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。

3.7土抗拉强度测定的实验方法有哪些？

一般的试验方法包括：三轴拉伸试验、单轴拉伸试验、土梁弯曲试验、径向、轴向压裂试验及空心圆柱内压开裂试验等。

4.1-4.2简述土冻胀的物理化学机理。

答：粘土颗粒表面的结合水和冰晶体核表面有一层未冻水，这层水膜结冰温度T0低于0℃。随着温度降低，这部分水膜逐渐冻结到冰晶中。这样，在冻结区存在很明显地吸力。这种吸力来源于：冻结时冰晶表面的未冻水膜变薄而产生地吸力；由于孔隙中水冻结而使离子浓度提高产生的渗透吸力；细粒土表面未冻水的吸力。冻结锋面在毛细影响区，则冻结锋面的负孔压吸引这部分毛细水，补充被冻结的冰晶表面变薄的未冻水膜，使冰晶不断扩大，变成冰透镜体和冰层，从而引起土体冻胀

4.3影响土渗透系数的因数

1.渗透流体受到的压力；

2.温度；

3.流体内电解质的浓度等因素影响；

4.水中含有封闭小气泡时，会对其渗透性产生很大影响；

5.在粘土中由于双电层的影响，电解质溶质的成分对其渗透性起主要作用；

6.溶液中盐含量提高（或价位提高），渗透系数加大，这与粘土中结合水膜的厚度有关。

土中水的势能包括：重量势、压力势、基质势、溶质势

4.4绘制流网的要点及满足条件是什么？

绘制流网的要点

1) 一般首先根据边界条件确定边界上流线和等势线；

2) 然后根据流网的正交性反复试画，修正。流线之间、等势线之间不能交叉；

3) 当存在着渗流的自由水面时，往往要反复试画；

4) 当存在对称性时，可只绘制其中一半，但注意中间流槽的绘制；

5) 当无法分割为整数时，可划分为非整数的流槽。

绘制流网必须满足的条件：

1) 流线和等势线必须正交；

2) 流线之间、等势线之间不能交叉；

3) 流线与等势线构成的各个网格的长宽比应为常数，一般取l=s,此时网格呈正方形。

4）必须满足渗流场的边界条件，以保证解的唯一性。

4.5.1-4.5.3渗透变形的防治核心是什么，具体措施都有哪些？

答：渗透变形的防治核心是上堵下排，具体措施有①堤身心墙、斜墙和堤基垂直截流墙；②水平铺盖；③背水侧压渗盖重；④排水减压井⑤贴坡排水⑥基坑流土的防治。

4.5.3-4.6.5关于渗流自由水位线（浸润线）的确定方法

渗流自由面问题的求解方法主要分为水力学法、流网法、试验法和有限单元法。

1. 水力学法

对一些边界条件比较简单，渗流场为均质的情况下，可以使用水力学法。水力学法主要是对上游和下游坝段及流线作一些假定，将复杂的渗流域简化。一般对上游三角形坝段有平均流线法和矩形替代法，对下游三角形坝段有垂直等势线法、圆弧形等势线法、折线等线法和替代法等。

2. 流网法

绘制有稳定渗流自由面的坝体的流网。

3. 试验法