2008級(jí)研究生土力學(xué)試題答案

1、2008級(jí)研究生高等土力學(xué)試題答卷(考試時(shí)間：2.5小時(shí))一、名詞簡(jiǎn)釋?zhuān)啃☆}4分，共20分）1. 羅德角羅德角用來(lái)表示中主應(yīng)力相對(duì)于大、小主應(yīng)力的位置的參數(shù)。相應(yīng)地也有應(yīng)變羅德角。2. 砂土液化原理及摩爾園表示3. 德魯克（Drucker） 公設(shè)設(shè)強(qiáng)化材料的單元體原先處于某一應(yīng)力狀態(tài)，如果對(duì)其再作用一個(gè)附加應(yīng)力，然后移去（假定加載和卸載都緩慢地進(jìn)行，從而可以認(rèn)為整個(gè)過(guò)程是等溫的），那么1、在加載過(guò)程中，附加應(yīng)力做正功；2、在加載和卸載的一個(gè)完整的循環(huán)中，如果產(chǎn)生塑性變形，則附加應(yīng)力做正功；如果不產(chǎn)生塑性(變形（純彈性變形），則附加應(yīng)力所做的功為零?；蛘哒f(shuō)，對(duì)于上述兩種情況，附加應(yīng)力對(duì)于附加應(yīng)

2、變所做的功是非負(fù)的。否則，就可以通過(guò)應(yīng)力循環(huán)不斷的從材料中吸收能量。德魯克（Drucker） 公設(shè)的本質(zhì)意義：穩(wěn)定材料功不可逆：產(chǎn)生塑性變形消耗的能量再也不能收回來(lái)4. 平板載荷試驗(yàn)平板載荷試驗(yàn)是工程地質(zhì)勘察中的一項(xiàng)基本的原位測(cè)試。試驗(yàn)前先在現(xiàn)場(chǎng)試坑中豎立載荷架，使施加的荷載通過(guò)承壓板傳到地層中，以測(cè)試淺部地層的土的力學(xué)性質(zhì)，包括測(cè)定土的變形模量、地基承載力以及研究土的濕陷性質(zhì)等。5. 真強(qiáng)度理論正常固結(jié)土的強(qiáng)度包線(xiàn)，是通過(guò)對(duì)若干初始狀態(tài)不同的試樣，進(jìn)行剪切得到的。因此，其強(qiáng)度內(nèi)含了密度（孔隙比）不同的影響。伏斯列夫把抗剪強(qiáng)度分為受孔隙比影響的粘聚力分量、不受孔隙比影響的摩擦分量，稱(chēng)為真強(qiáng)度理

3、論。二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共40分）1離心模型試驗(yàn)的基本原理，寫(xiě)出幾何相似率和應(yīng)力相似率。土工離心機(jī)試驗(yàn)是利用離心機(jī)所產(chǎn)生的離心力場(chǎng),來(lái)提高土工模型的體積力,進(jìn)而模擬原型在自然重力場(chǎng)下的行為.ng模型試驗(yàn)可在保證原型與模型幾何相似的前提下,保持它們的力學(xué)特性相似,應(yīng)力應(yīng)變相同,破壞機(jī)理相同,變形相似。設(shè)模型比尺為N，幾何相似率為，應(yīng)力相似率為2填筑路堤時(shí)，為了不使地基土發(fā)生破壞，常采用分層填筑、逐級(jí)固結(jié)的辦法，使得地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)能夠適應(yīng)荷載的增加。試用應(yīng)力路徑對(duì)此做法進(jìn)行解釋。L線(xiàn)為抗剪強(qiáng)度線(xiàn)。設(shè)土樣在天然條件下的固結(jié)應(yīng)力如圖中的點(diǎn)，若采用一次施加荷載，在荷重施加瞬間，土樣來(lái)不及排水，因而產(chǎn)

4、生孔隙水應(yīng)力，則應(yīng)力路徑沿發(fā)展至a點(diǎn)而破壞，相應(yīng)的破壞的抗剪強(qiáng)度為。若采用分級(jí)加荷，每級(jí)荷重施加瞬間地基產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力，有一定的排水固結(jié)時(shí)間，然后再施加下一級(jí)荷重，則應(yīng)力路徑將沿圖中，：和：至點(diǎn)最后達(dá)點(diǎn)。若最后一級(jí)加荷至破壞即沿至b點(diǎn)，相應(yīng)的破壞的抗剪強(qiáng)度為。可見(jiàn)分級(jí)加荷可使土的抗剪強(qiáng)度提高分級(jí)加載應(yīng)力路徑3 在強(qiáng)度特性方面，土與其它連續(xù)固體介質(zhì)相比有哪些特點(diǎn)。（1） 以剪切破壞為主要形式，因此以抗剪強(qiáng)度為主要指標(biāo)；（2） 抗剪強(qiáng)度與含水率有關(guān)，分為飽和土與非飽和土；（3） 與密度、顆粒組成、沉積歷史等因素有關(guān)，時(shí)間和空間上的變異性大；（4） 與應(yīng)力應(yīng)變歷史、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等有關(guān)，體現(xiàn)明顯的非

5、線(xiàn)性和彈塑性，4. 在平面上定性地畫(huà)出以下兩個(gè)真三軸實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力路徑；（1） 土樣首先在等壓100kPa下固結(jié)，然后在=100kPa不變、增大、等值減?。矗┫屡潘羟?，直至土樣破壞。（2） 土樣首先在等壓100kPa下固結(jié)，然后在增大、和等值減?。矗┫屡潘羟?，直至土樣破壞。答： （1），OA（2），OB5說(shuō)明為什么只能用常規(guī)三軸試驗(yàn)（）來(lái)求鄧肯張模型中的彈性模量。答 只有在常規(guī)三軸試驗(yàn)時(shí)，才會(huì)有。由胡克定律可知，對(duì)于其他實(shí)驗(yàn)方式，可能是變化的，不能求出。6.在平面應(yīng)變情況下，及，有人假設(shè)，是否正確？為什么？答：不正確，應(yīng)變是彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變的總和，即，復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)組合作用得到。如果直接

6、假定，則可能得到不正確的應(yīng)力狀態(tài)求解結(jié)果。7.試推導(dǎo)多層地基等效厚度法等效厚度的計(jì)算公式。令： 對(duì)于第二層土，第二層土的等效厚度：,對(duì)于多層地基，所以，8. 比奧（Biot）固結(jié)理論與太沙基倫杜立克（Terzaghi-Randulic）擴(kuò)散方程之間主要區(qū)別是什么？為什么比奧理論能夠揭示曼德?tīng)栃?yīng)?？曼德?tīng)柨死谞栃?yīng)是由于土體內(nèi)不同部位固結(jié)快慢不一致，由于要保持變形協(xié)調(diào)，從而發(fā)生應(yīng)力傳遞而導(dǎo)致的。在這個(gè)應(yīng)力傳遞的過(guò)程中，有可能使下部土體承受的總應(yīng)力超過(guò)初始瞬間的總應(yīng)力，而使下部土體的超孔隙水壓力繼續(xù)上升。太沙基倫杜立克的擴(kuò)散理論假定在初始加荷瞬間完成加荷以后，土體內(nèi)各個(gè)部位的總應(yīng)力都不再發(fā)生變化

7、，而僅僅是超孔壓消散。因此，太沙基倫杜立克的擴(kuò)散理論不能反映土體內(nèi)總應(yīng)力的變化及其導(dǎo)致的應(yīng)力傳遞，實(shí)際上是不能滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)。由于不能反映應(yīng)力傳遞的過(guò)程，太沙基倫杜立克的擴(kuò)散理論就不能反映土的曼德?tīng)柨死谞栃?yīng)。三、計(jì)算題（每題20分，總共40分）1有一雙層地基，兩者的土性指標(biāo)如下表所示，試按化引當(dāng)量法（等效厚度法）計(jì)算地基在無(wú)限大荷載作用下達(dá)50%固結(jié)度所需的時(shí)間，地基底面及頂面皆透水。(,為固結(jié)度)表1 地基土性質(zhì)參數(shù)土層1土層2厚度/m1.52.0滲透系數(shù)k/(cm/s)610-7310-7壓縮系數(shù)av/MPa-11.30.97孔隙比e1.090.92答 ，雙面排水，厚度取一半，以土層1的固結(jié)系數(shù)計(jì)算，2. 一個(gè)飽和土樣在平均有效應(yīng)力為10kPa時(shí)的含水率為=85%。 土樣然后在150kPa的有