土工原理复习

1、大家先看着，我还没整理，太多作业了。我抓紧时间整理好再发 一、基本概念屈服准则与强度准则屈服准则一一当材料由弹性进入塑性，其应力或应变条件所必须满足的条件，由 判断材料是否屈服强度准则在外荷载作用下岩石发生破坏时，其应力（应变）状态与岩石强度 参数之间所必须满足的条件。强度准则也称破坏准则或破坏判据。（极限状态下）相关联流动法则非相关联流动法则F表示塑性势函数，则：、d Fd P = d 人ij6。ij对于Drucker材料，f = f （。,*）。一般的，若取F为屈服函数，所建立的塑性 本构关系称之为与屈服函数相关联的流动法则，若f丰f （。,），则称之为非 相关联的流动法则。在非相关联流动

2、法则下，塑性应变增量与屈服面不正交，岩 土材料的塑性本构关系一般认为服从非关联的流动法则。等向硬化等向硬化：对于硬化材料，屈服面不断扩大；而对于软化材料，屈服面可缩小，这叫运动硬化（随动硬化）运动硬化：屈服面和形状都不变，硬化只改变其位置，这叫罗德参数u。其定义为:（。一。）一（。一。）若。二。1，毕肖普参数b毕肖普1955年提出了一种考虑土条侧面作用力的土坡稳定分析方法，假定各土 条底部滑动面上的抗滑安全因数均相同，即等于整个滑动面的平均安全因数。假 定滑动面及滑动土体为不变形的刚体，考虑了土条两侧面上的作用，将滑裂面以 上的土体分成若干垂直土条，毕肖普又假定各土条之间的切向条间力均略去不

3、计，即假定条间力的合力是水平的。舄了考A的切向倏冏力，窒寸於BS平 的土坡（坡角不大於40度畤），可以通遏潘家金争提出的筒化公式得到Xi-Xi+1的 值。其中在碓定彳系敷K具塔畤，需要用到a、b雨彳固值。剪涨超强固结试样在排水剪试验中体积先减小后增加的现象减缩剪缩：正常固结试样和超固结试样在排水剪实验中体积减小的现象。土的流变现象（答全，含包括哪些形式）从应力、变形的角度，或者说从力学的角度，土体受荷后的变形具有：非线性、弹塑性、各 向异性、应变软化和流变性等特性。其中流变性主要包括四种现象：1、蠕变：恒定应力作 用下，变形随时间而发展的过程；2、应力松弛：一定应力状态下，保持土体变形不变，应

4、 力随时间而减小的过程；3、长期强度：土体抗剪强度随时间而变化，即长期的强度不等于 相对瞬时强度；4、应变率效应：不同的加荷速率，土体表现出不同的应力、应变关系和强 度特性。土的流变变形可分为压缩和剪切两大类，沉降分析中主要考虑土受压时的流变特性， 即通常所称的次固结变形，强度问题则主要研究土受剪时的流变特性。11. /线与K于线二、已知潜水含水层中的一个完整井，有两个水位观测孔，如何利用之计算土层 的渗透系数，并画出流网示意图（平面和剖面）（参考本科土力学教材）。例题2. 2进行变水头渗透试验，若土试样的断面积是30cm2,厚度是5cm,测压管的内径 是0.4cm。试验中经过6min30se

5、c后，测压管中的水位从145cm卜降到132cm,求该土的 渗透系数K。解L.知 A-30cm 1 =5cm, Cl =0.13 cm2,ti =6X 60 + 30=390sec,hi 二145cm, h2 =132cm。根据变水头渗透试验渗透系数公式（2.10）,得该土的渗透系数为ck = %3笊1也=少心恒些=5.21 x 10-6两/sA(t2 -tj30 x390132所以k = lg 改咐2 一4) ri(2. 11)式中，比,h2分别是距抽水井距离也的观测井的地卜水位。图2. 4现场抽水试验3.现场抽水试验现场抽水试验如图2.4所示，在现场设置一个抽水井（直径15cm以上）和两个

6、以上 的观测并。边抽水边观察水位情况，当单位时间从抽水井中抽出的水量稳定，并且抽水井 及观测井中的水位稳定之后，根据单位时间的抽水量Q和抽水井及观测井的水位，可以按 照以下方法求渗透系数k。这时，水力坡度近似地取为iedh/dr,断面积为A=2nrh（半径 r,高度h的圆筒侧血积），由式（2.6）得, dh ,、Q = k (2nrh) dr吃Ah2q| = 2irk j hdhq r蛆Qloge = 7ik(h22 -h/)2,.已知山前倾斜平原有一厚度很大的第四系潜水含水层.含水层为均质各向 同性,被条南北向延长的不完整河流切割。右侧地下水诃河流排泄,左侧河流 补给地下水无垂向入渗和蒸发【

7、时），河流左岸有一口不完整井进行长时间 抽水，并日趋向稳定心回答下列问题：在网上找了很久，发现这题有流网的平面和剖面图。由于水平有限，不清楚怎么画，希 望广大知识分子讲解一下。11.-.地.、可.心._|.：_1111， -.七:.三、1.什么是先期固结压力？如何计算自重应力？土层在历史上所曾经承受过的最大固结压力，称为先期固结压力，用pc表示。在地基中因土的自重而产生的应力称为自重应力。自重应力=r*zr- 土的容重z一距地面深度多层土应为各层土自重应力之和，有水时，若为透水的沙土层，计算自重应力时应用浮容重， 若为不透水的粘土层，计算自重应力时应用粘土的饱和容重。三、（1）先期固结压力：天

8、然土层在形成历史上层积、固结过程中受到过的最大固结应力。（2）计算自重应力：竖向自重应力：各层土的厚度乘以其各自重度之和。地下水位以下的土，应取水下部 分土的有效重度，即浮重度（透水土）或饱和重度（不透水土）。水平自重应力：由竖向自重应力乘以系数得到。2.某历史上正常固结土层，因某种原因大范围被剥蚀去一定厚度（已知）， 现在该土层上修建建筑物（基础埋深已知），建筑物在基底下深度z处的产生附 加应力为现地表在原正常固结土剥蚀掉部分剥蚀前的自重应力的两倍。若已知正 常固结土的压缩曲线及回弹/再压缩曲线方程（假设均为直线），试计算基底下z四、（专硕）试写出太沙基一维固结理论的假设条件，推导太沙基一维

9、固结方程， 指出推导过程中用到了哪些原理、定律和思想，指出固结方程中各个符号的含义。 假设条件p200：1、土是均质的，完全饱和的理想弹性材料2、土体变形是微小的3、土颗粒和孔隙水均不可压缩4、孔隙水渗流服从达西定律，渗透系数为常数5、荷载一次顺势施加并维持不变，土体承受的总应力不随时间变化6、土体中只发生竖向压缩变形和竖向孔隙水渗流 方程推导，用到的定律以及符号的含义P200：（图见P200）1、因为土体完全饱和，土颗粒和孔隙水都不可压缩，故单元土体的体积压缩量变化量等于 表面流量之差，有：为体积应变为单位面积流量达西定律为渗透系数为水容量为孔隙水压力（2）式代入（1）得:（3）又设总应力不

10、随时间变化，故弹性土体单向压缩时，有：为竖向正应变为体积压缩系数，为体积系数（4）代入（3），得太沙基单向固结基本方程：为固结系数，图示的单项固结问题的初始条件和边界条件分别为（6）为孔隙水压力为压缩层厚度（学硕）试写出太沙基三维固结理论的假设条件，推导太沙基三维固结方程， 指出推导过程中用到了哪些原理、定律和思想，指出固结方程中各个符号的含义。五、工程案例分析：1.自己总结土木工程中可能遇到的土力学问题；土力学是应用工程力学方法来研究土的力学性质的一门学科。土力学的研究对象是与人 类活动密切相关的土和土体，包括人工土体和自然土体，以及与土的力学性能密切相关的地下 水。土力学被广泛应用在地基、

11、挡土墙、土工建筑物、堤坝等设计中。主要研究以下方面：研究土的渗透性和渗流；研究土体的应力-应变和应力-应变-时间的 本构关系，以及强度准则和理论；研究在均布荷载或偏心荷载以及在各种形式基础的作用 下，基础与地基土体接触面上的和地基土体中的应力分布，地基的压缩变形及其与时间的 关系，以及地基的承载能力和稳定性；根据极限平衡原理用稳定性系数评价天然土坡的稳 定性和进行人工土坡的设计；计算在自重和建筑物附加荷载作用下土体的侧向压力，为设 计挡土结构物提供依据；改进和研制为进行上述研究所必需的技术、方法和仪器设备。所有的工程建设项目，包括建筑、公路、铁路、桥梁、隧道等，都与它们赖以存在的土 体有着密切

12、的关系，在很大程度上取决于土体能否提供足够的承载力，取决于工程结构是否 遭受超过允许的沉降和差异变形等，这就要涉及土中应力计算、土的压缩性、土的抗剪强度 以及地基极限承载力等土力学基本理论。比如：在路基工程中，土既是修筑路堤的基本材料，又是支承路堤的地基。路堤的临界高度和 边坡的取值都与土的抗剪强度指标及土体的稳定性有关；为了获得具有一定强度和良好水稳 定性的路基，需要采用碾压的施工方法压实填土，而碾压的质量控制方法正是基于对土的击 实特性的研究成果；挡土墙涉及的侧向荷载-土压力的取用需借助于土压力理论计算；近年 来，我国高速公路大量修建，对路基的沉降与控制提出了很高的要求，而解决沉降问题需要

13、 对土的压缩特性进行深入地研究。在路面工程中，土基的冻胀与翻浆在我国北方地区是非常突出的问题，防治冻害的有效 措施以土质学的原理为基础的；稳定土是比较经济的基层材料，它就是根据土的物理化学性 质提出的一种土质改良措施，目前深层搅拌水泥土桩在公路的软基处理中得到了广泛应用； 道路在车辆的重复荷载作用下工作，因此需要研究土在重复荷载作用下的变形特性；抗震设 计更需要研究土的动力特性。由此可见，土力学这门课程与土木工程专业课的学习和今后的土木工程技术工作有着非 常密切的关系。对地基的设计、施工、及对建筑的抗震性能具有相当重要的作用。对土木工 程的发展起着举足轻重的作用。现代的建筑工程愈来愈多样化、复

14、杂化、大型化。房屋从一般楼房发展到多层、高层、 超高层；交通设施由普通公路、铁路发展为高速公路、高速铁路；土石坝的高度已由几十米 发展到百米级、二百米级，乃至三百米级；桥梁、码头、机场也愈来愈大；此外还有大型的 地下工程。这些都对土力学学科提出了更高的要求，从而大大刺激了学科的迅速发展。1.地基变形（沉降、不均匀沉降、倾斜、局部倾斜）2.管涌3.流砂4.基坑变形5.基坑失稳 6.地基液化7.土坡失稳等等2.根据所学土力学知识可以对给定工程案例分析可能遇到的土力学问题，并给出治理措施。 建筑物地基滑动介绍：加拿大特朗斯康谷仓，由于地基强度破坏发生整体滑动，是建筑物失稳的典型例 子。概述概述概述概述 加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44 m,宽23.47 m。高31.0m。 容积36368 m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5排65个圆筒仓组成。谷仓的基础 为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础埋深3.66m。原因：对谷仓地