2023年岩土力學試題

2022-10-07 12:33:02 字數 1512 閱讀 3549

高等土力學試題

1.影響土體應力應變特性的因素主要包括哪些方面?試述鄧肯-張雙曲線本構模型的基本原理及適用範圍。10分

2.繪出完全的物態邊界面,並說明其點、面、線的物理意義。10分。

3.影響土體強度的因素主要包括哪些方面?土體的經典強度理論與近代強度理論有哪些特點和區別。10分。

4.試述達西滲透定律的物理意義及適用範圍。10分。

5.試述土基產生沉降的原因和型別。比奧固結理論與太沙基固結理論及太沙基-倫杜立克固結理論有哪些特點和區別?10分。

+/第三題:影響土體強度的因素通常可以分為內因和外因兩類。內因是說土體本身的因素,主要是其物理性質;外因則是說外界條件,主要是應力應變條件。

內部因素又可分為土的組成(c)、狀態(e)、和結構(s)。其中土的組成是影響土強度的最基本因素,它又包括土顆粒的礦物成分、顆粒大小於級配、顆粒形狀、含水量、粘性土的離子和膠結物種類等等。土的狀態是影響土強度的重要因素,比如砂土的相對密度大小是咬合及因此產生的剪脹、顆粒破碎及重組排列的主要因素;同樣粘土的孔隙比和土顆粒的比表面積決定了粘土顆粒間的距離,這又影響了土中水的形態及顆粒間的作用力,從而決定了粘土內聚力大小。

土結構對土強度的影響也很重要,比如粘性土的絮凝結構是原狀土遠大於重塑土的強度。影響土強度的外部因素主要是指應力應變因素,它包括應力狀態(圍壓、中主應力)、應力歷史、主應力方向、載入速率及排水條件。

土體的經典強度理論主要包括特雷斯卡及公尺澤斯準則,以及在此基礎上進行修正後的廣義形式。但這兩種準則有很大缺陷,他們僅適用於飽和軟粘土的不排水情況。土體經典強度理論中運用最為廣泛當屬摩爾——庫倫強度準則。

摩爾——庫倫強度準則反映了破壞面上正應力於剪應力之間的關係,正確地反映土強度的摩擦特性,形式簡單,引數易於通過簡單試驗確定,並可以再一定範圍內保證較高的適用性。但是該強度理論也有其不足:首先,它假設了中間主應力對土的破壞沒有影響,這與實際情況不相符。

其次,它的強度包線被簡化成直線,也就是說內摩擦角被簡化成常熟,不隨圍壓或平均主應力變化,這也與試驗結果不符。前述兩個不足只是在一定的應力水平及應力條件下,不會造成較大的誤差。近代強度理論主要有萊特——鄧肯破壞準則、松岡元——中井照夫破壞準則、俞茂鋐雙剪應力強度理論等。

萊特——鄧肯破壞準則適用於砂土和正常固結粘土,其採用不相關流動法則(f≠g),其屈服面、塑性勢面和破壞面在形狀上是一致的。其破壞面在主應力空間中為乙個椎體表面,定點在座標原點,在π平面的軌跡是梨形的封閉曲線。萊特——鄧肯破壞準則是在砂土的試驗基礎上建立起來的,它只有乙個材料常數,並且該常數很容易通過三軸試驗確定,它反映出了平均主應力p或第一應力不變數i1的影響及中主應力的影響。

松岡元——中井照夫破壞準則基於空間滑動面概念,確定出土體強度於三維主應力中的三個摩爾應力圓都有關係。其強度理論中包括三個剪下角。其在主應力空間中也為乙個圓錐體的表面,在π平面的軌跡於萊特——鄧肯準則相似。

廣義雙剪應力強度理論表示,當作用於某單元上的兩個佔主導地位的主剪應力及相應的主正應力的函式達到某一極限值時,土單元即發生破壞。

近代強度理論主要與土的本構關係聯絡了起來,認為土的破壞是其在應力應變關係發展到乙個階段,這時施加乙個小的應力增量,就會引起很大或不確定的變形增量。

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