高等土力學模擬考題1及答案

模擬考題1解釋名詞或回答問題:（每題4分，共40分）何謂曼代爾－克雷爾效應何謂非飽和土的基質吸力。飽和砂土的振動液化與砂土的哪些性質有關舉出影響飽和粘性土的滲透性的主要因素。繪出劍橋模型(Cam-Clay)的物態(tài)邊界面，并標出臨界狀態(tài)線。劍橋模型(Cam-Clay)和修正的劍橋模型在p-q平面是的屈服方程分布為：f=-Mln(p/p0)=0f=p/p0-M2/M2+其中：q/p繪制它們在p-q平面上的屈服軌跡的形狀。定性繪制密砂在高圍壓（Mpa）和低圍壓下(=100kpa)的應力、應變、體應變間的關系曲線。寫出弗雷德倫德(Fredlund)的關于非飽和土的強度公式。如何表示土在周期荷載下的動強度對飽和砂土，其在周期荷載下的動強度與哪些因素有關比奧（Biot）固結理論和太沙基(Terzaghi-)－倫杜立克(Rendulic)的擬三維固結理論（擴散方程）的主要假設條件的區(qū)別是什么二．解答下面各題：（共5題，每題5分，總計25分）兩厚度相等的相鄰粘土層的土的參數(shù)和固結系數(shù)不同（分別為k1＝310－6cm/s、k2=210-7cm/smv1=,mv2=，可將其按均質土進行近似的一維固結計算，計算其平均固結系數(shù)Ck（Cv=_____）mv2．繪制一2的均勻無粘性土無限長、無限深土坡在有沿坡滲流情況下的流網(wǎng)。203．一種松砂的固結不排水試驗的有效應力路徑如圖所示，繪出其應力應變關系曲線和孔壓曲線。q00pu4．用砂雨向大砂池中均勻撒砂，然后在不同方向取試樣，進行了以下不同的三軸試驗：（Z為豎直方向）(1)z=1,x=y=3與y=1,z=x=3(2)z=1,x=y=3與z=y=1,x=3(3)x=y=1，z=3與y=1,z=x=3(4)y=1,z=x=3與z=y=1,x=3根據(jù)土強度的各向異性和中主應力對土的強度的影響，判斷在四種試驗中哪一種試驗得到的的強度指標大（可表示為前>后,前<后。）5．簡略繪制下面兩種閘基情況下的流網(wǎng)，哪一種情況下閘底板上的浮托力大些．砂土不透水基巖三．有人企圖用粘土的固結不排水三軸試驗試驗（即rσ3=常數(shù),z=σ1逐漸增加，直到試樣破壞）來確定Duncan-Chang模型的參數(shù)編制有限元程序進行堤壩的有效應力分析。試驗結果表明（σ1-σ3)--ε1之間呈良好的雙曲線關系，測得的孔壓系數(shù)B＝，At是個變量。問是否可以用這組雙曲線直接確定模型有效應力的切線模量Et中的參數(shù)根據(jù)有效應力原理和虎克定律寫出（σ1-σ3)--ε1曲線之切線斜率的數(shù)學表達式。（10分）四．．在一個高2米的鐵皮槽中裝滿飽和的均勻松細砂，其初始孔隙比e=,砂的比重Gs=,內摩擦角。然后在振動時砂土發(fā)生了完全液化。液化后，砂土變密實，孔隙比變成e＝，內摩擦角7。試計算砂土液化前、液化時及液化后槽壁上水平土壓力與水壓力和槽底上的垂直土壓力與水壓力。（10分）（提示：根據(jù)槽壁變形，液化前槽壁上砂土的水平土壓力可按主動土壓力計算；液化后槽壁上砂土的水平土壓力可按靜止土壓力計算）2米五．一種密砂的常規(guī)三軸試驗破壞時的結果如下：σ3=300kPa,（σ1-σ3）f=1050kPa,試用：莫爾－庫侖理論（（σ1-σ3）/（σ1+σ3）=Sin）、廣義Tresca理論（σ1-σ3=KI1),廣義Mises理論(√J2=KI1)，Lade-Duncan理論(I13/I3=Kf)來計算各模型的強度常數(shù)，計算（或試算）σ3=300kPa，b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3)=的情況下的（σ1-σ3）f=并根據(jù)用這些不同模型計算得到的破壞時的（σ1-σ3）f來分別計算土的內摩擦角φ（15分）?？荚嚇藴蚀鸢敢唬谀承┻吔鐥l件下（如平面應變、球形···）土體內部的超靜孔壓開始時上升，然后才下降消散的現(xiàn)象。由于土體的表面與流體（水）間的物理、化學作用（主要是毛細力）而產生的吸水能力－負壓力勢叫作基質吸力。（1）土顆粒：大?。―50），級配，顆粒的形狀，粘粒的含量等。（2）砂土的狀態(tài)：相對密度。（3）原狀土的性質：膠結，結構性。4．（1）流體：流體的種類，水中的正離子（電解質）價數(shù)和濃度，溫度。（價高K大；濃度高K?。粶囟雀逰大。）（2）粘土礦物：蒙特土－伊里土－高嶺土：K由小變大。（3）土中的孔隙大小和分布：土的密度和組構：單粒結構（砂土）：ke3/(1+e),對于一般的粘性土，由于粒團結構：log(k)e原狀土的特性：各向異性（層狀結構），裂隙結構，特殊土的特殊結構性。5．qq6.e(2)(1)pp7.低圍壓高圍壓8.fcuatgua-uwtgv9．一般用N（振次）－d(d表示。與有關，大－大。與應力比有關，大－大。砂土的顆粒大小、級配、形狀···（砂土的靜強度影響因素）砂土相對密度Dr.大－大。振次N。大－小。砂土原狀土的結構。10．擬三維固結理論假設：在固結過程中始終：總主應力之和――常數(shù)。二．1．k=hi(hi/ki)=2*10-7/(1/2+1/30)=*10-7cm/s=*10-9mv=+/2=Mpa=*10-3/kPam3=m3*10-9cv=______________=*10-7m2/s=*10-3*2．3．u(1)前>后,(2)前<后,(3)前>后,(4)前<后。流網(wǎng)的形狀是完全一致的，只是反對稱。后者的浮托力大，這對閘的穩(wěn)定不利。三．不可以。d=d/Et-td2+/Et，du=Btd3+BtAtd其中：Bt=1,d3=0.d=d-du=dAtd=dAtd=(1Atdd2=d=du=Atdd=[(1Atd+2tAtd]/Etd/d=Et/[(1-At(1-2t]其中包含有t及At兩個未知變量，因而是無法確定Et的。四．1液化前：飽和含水量sat=+/*=m3.浮容重sat－w=KN/m3=KN/m3.主動土壓力：ka=tg2(45=pa=ka*2*m3.=水平水壓力：pw=2*=kPa,Pa.=,P總水平壓力：PH＝＋＝KN 垂直壓力：pz＝m3.×2＝,單位面積總壓力:Pz=2.液化時：垂直水壓力：pz＝m3.×2＝,Pz=（單位面積）水平水壓力：pw=m3.×2＝,土壓力:pa=Pa=0總水平壓力:PH＝Pw=m3.×22/2==3.液化后：飽和含水量sat=+/*=m3.浮容重sat－w=KN/m3=m3.砂土的厚度：2×=1.73m主動土壓力：ka=tg2(45=pa=ka**m3.=水平水壓力：pw=2*=kPa.總主動土壓力:Pa.=*2=.總水平壓力:PH=+=.垂直壓力：pz＝m3.×2＝,Pz=可見:垂直壓力不變;水平壓力是液化時最大,液化以后最小.。討論：由于液化后水平壓力減少，砂土在沉積和固結過程中槽壁是向里位移的，所以用靜止土壓力計算更合理： 靜止土壓力：k0=1-Sin=p0=**=P0= 總水平壓力:PH=+=.仍然小于液化時的水平壓力。五．摩爾－庫侖強度理論：Sin+=1050/1650=,b=05,b=+/2,f=1050kPa廣義Tresca強度理論:I1=(1050+300+300+300)=1950kPaK=I1=1050/1950=b=05,b=+/2,I1=+=-+3-=K[-+33]-=3K3-f=3K3/=2528kPa3．廣義Mises強度理論：I1=(1050+300+300+300)=1950kPaJ2=[-2+-22+2-2]/6==-2/3=367500J2=,K=J2/I1=1950=b=05,b=+/2,J2=[-2+-22+2-2]/6=-2/4J2=-/2I1=+