2012-2013年河海大学高等土力学试卷

2012-2013年河海大学高等土力学试卷

《2012年河海大学高等土力学》——

《土工原理》2012-05-16

1.土体在沉淀以后，抗剪强度有什么变化趋势？

为什么？（8分）p128 （p116）

答：土体沉淀后，不同的主应力方向下土的抗剪强度不同：竖向抗剪强度高于水平抗剪强度。这是因为天然的土通常在沉积过程中，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，近似于水平层的沉淀，由于长期自重的作用，促成土颗粒排列有一定的方向性，这就形成了土层的各向异性结构，土层的各向异性结构导致土的力学性质上的各向异性。

2.土体中有机质对土体有什么影响？（8分）p4 土壤中的有机质存在是土区别于一般固体物质的主要特性之一，有机质是土壤固相物质中最易变化、性质最不稳定的组分。有机质对土体性质影响的一般规律：随着有机质含量的增加，土的分散性加大，天然含水率增高，干密度减小，胀缩性增加，压缩性增加强度减小，承载力降低，对工程极为不利。

3.十字板剪切试验中，竖向剪切强度与两端水平

剪切强度哪个大？为什么？（7分）p102 答：（十字板剪切试验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度试验的方法，这种方法适合于现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀饱和软粘土。对于粘土中夹带薄层细、粉砂或贝壳，用该方法测得强度偏高。） 现场土常常是各向异性的，对于正常固结土，水平面上的抗剪强度一般小于垂直面上的抗剪强度。产生各向异性的原因在于：土的成层性和土中的应力状态不同。

4. 三轴试验中的破坏标准主应力之差和主应力

之比，有什么不同？有什么区别？（7分）

p124 答：不同的取值标准有时会得到不同的强度参数，一般有最大主应力差标准max 31)(σσ-（当应力应

变曲线不出现峰值的时，则取轴向应变15%对应的最大主应力差）和最大有效应力比标准两种。两种取值标准求得强度参数的差异将取决于试验中孔隙水应力的发展过程，也就取决于试验类型和式样的剪切类型。

)1)((3

133131-''-='-'=-σσσσσσσu

（1） 三种排水剪试验两种取值标准一致，因为

0=u ；

（2） 三轴固结不排水剪和三轴不固结不排水

剪试验，由于孔隙水压力没有变化，导致两种标准一致。

（3） 对于正常固结粘土，达到max 31)(σσ

-时孔隙水压力基本保持不变，两者所定的破坏应力是一致的。

（4） 对于超强固结土，由于超强固结土有剪胀

性，在剪切过程中孔隙水压力发生短暂的升高后，就随着应变的增大而迅速下降，甚至出现负值，此时要保持两种标准的关系式成立，31σσ''要减小，所以31σσ''出现在max 31)(σσ

-之前。 5. 真强度参数的确定方法？在三轴试验中如何确定参数的？（8分）p114

答：真强度参数又称伏斯列夫参数，是一种表示在相同孔隙比条件下剪切破坏的抗剪强度的参数。分别作剪切破坏时孔隙比-有效应力的关系曲线和抗剪强度-有效应力的关系曲线。在孔隙比-有效应力的关系曲线取孔隙比相同的三点4/5/6，分别是正常固结、回弹和再压缩曲线上

的三点，对应于剪强度-有效应力的关系曲线4/5/6相同的有效应力点，这三点对应相同的孔隙比破坏时时抗剪强度随法向有效应力的增长，连接三点近似为一条直线， 称为伏斯列夫破坏线，其中a

a c 和 为真强度参数。 6. 土与金属材料应力应变变化有什么主要区别？说明其原因或用图例去解释土体的硬化与软化？（7分）p209、213

答：（1）金属材料的应力应变曲线初始阶段为直线，材料处于弹性状态，当应力达到某一临界值时，应力应变变为明显的曲线，材料同时处于弹性和塑性阶段，与金属不同的是土的初始直线段很短，对于松砂和正常固结粘土几乎没有直线段，加荷一开始就是非线性。加荷卸载后在加荷一个循环后，卸载曲线和再加荷不重合，有明显的回滞环出现。

7. 砂土与正常固结粘性土主要变形区别（体积应

变）？剑桥模型如何体现的？三轴试验与平面应变试验中强度哪个大？为什么？（8分）p218、p130 (p217)

答：压力会产生体积应变，松砂和软土由于剪切引起体积应变，表现为剪缩；紧密砂土和超固结粘土常表现为剪胀。塑性体积应变为硬化参数。

平面应变的强度大于三轴试验测得的强度。中主应力对变形有明显的影响，由于三轴情况下23σσ=，试验表明土在23σσ

<的情况下的抗剪强度大于23σσ=时，所以平面应变条件下的最大

广义剪应力f )(31σσ-比三轴对称情况下的大，而

破坏时的轴向应变相近。广义miss 准则可知，土的破坏强度随着中主应力的增大而

8. 弹塑性模型中3个基本假设（条件前提）是什么？举例一个模型，画出其屈服面或屈服轨迹？（8分）p231——p246

答：（1）破坏准则和屈服准则；

（2） 硬化规律；

（3）流动法则；

剑桥模型：

9. 双曲线模型中，E-V 模型参数有几个，分别说出各个参数？E-V 模型是属于弹性的、弹塑性、塑性的？什么试验可以确定如何确定这些参数？（8分）p228

答：双曲线模型的参数有：强度指标ϕ,c ,推导体积模量三个参数破坏比f

R ，K 和n ，推导泊松比的三个参数，)lg(和3a i p σν关系曲线的斜率F ，截距G ，a r εε-和a ε曲线的斜率D

Ｅ－Ｂ模型：用ϕ,c ，破坏比f

R 、K 和n ，，K ｂ和ｍ共７个参数

E-V 模型是弹性的模型。

作三轴固结排水试验测轴向应变εa 和体积应变εv 。

１） 在τ～σ坐标系中绘不同σ3时的极限摩

尔圆，求出ϕ,c

2）对每一个σ3，点绘 31σσ

ε-a - a ε 关系曲线，近似取为直线

a 3

与 关系曲线，

４）计算Ｒｆ ５）由试验εｖ～εａ关系，利用式（5-21）转换为εｒ～εａ关系。

Ｅ－ n 模型和Ｅ－Ｂ模型的差异

两种模型采用了相同的弹性模量，无论加荷还是卸荷。它们的差异仅在于泊松比n 和体积模量Ｂ。

E-B 模型泊松比 大多小于 Ｅ－v 模型泊松比

双曲线模型的存在问题

１）不能反映剪胀剪缩性

２）不能反映软化特性

３）不能反映各向异性，模型的建立和参数的确定完全依据大主应力σ１方向加荷的试验结果。

4） 模型对卸荷状态取回弹模量，以便区别加荷