高等土力学试题2015答案.doc

高等土力学试题(2015) 粘性土为什么具有可塑性？影响可塑性的因素有哪些？粘土的结构与砂土的结构有什么不同？ 1）粘土土颗粒表面带有负电荷，负电荷吸引孔隙水中的水化阳离子形成吸着水膜，土粒之间通过公共吸着水膜联结在一起。当土颗粒的相对位置发生变化时，在新的位置上又同别的吸着水膜联结在一起，并且土粒间的离子静电力大于土粒的自重力。因此，对于一定含水率范围内的粘性土，在外力作用下可以揉塑成任意形状而不破坏土粒间的联结，外力除去后形状保持不变，即具有可塑性。 2）1.土粒本身的性质。土的矿物成分、颗粒大小和形状、交换离子的成分和交换容量等都会影响吸着水膜的厚度和土粒的自重力。如含有机质和蒙脱石的土塑性大，同是蒙脱石含钠离子的比钙离子大，伊利石的可塑性次之，高岭石最小。 2.水的性质。如水中的离子浓度、类型、pH值等。 3.含水率。粘性土只在一定含水率范围内具有可塑性。液限与塑限含水率之差称为塑性指数。塑性指数越大，塑性越大。 3)1.砂、砾等粗粒土在沉积过程中形成单粒结构。 原因:砂、砾的颗粒较粗大，其比表面积小，在沉积过程中土粒间的电作用力的影响与其自重相比可以忽略不计，即土粒在沉积过程中主要受重力控制。当土粒受重力作用下沉时，一旦与已沉稳的土粒相接触就滚落到平衡位置，土体内各颗粒间形成点接触为主的堆积关系，即单粒结构。根据排列情况又可分为密实和松散两种情况。 2.粘性土粒在淡水中下沉时形成分散结构，在盐水中下沉时形成絮凝结构。 原因：在淡水中，水中阳离子浓度低，粘粒表面吸着水膜厚度大，土粒间表现出净斥力，大多呈单粒状态下沉。相互接近平行于长轴方向水平排列，粒间以面面接触为主，形成分散结构。 在盐水中，水中阳离子浓度高，粘粒表面吸着水膜厚度小，土粒间表现出净吸力。土粒在沉降过程中相互吸引形成大的土团，土团下沉后形成絮凝结构。 2、土的各向异性包括哪些内容？如何考虑土的各向异性对强度的影响？K0固结与常规三轴试验有何不同？ 1）1.固有各向异性。在地球重力场中，天然土的风化、堆积、搬运、沉积和固结过程不可避免的受重力影响，从而形成土的不等向固结和颗粒长轴总趋于垂直于沉积方向。这是微观结构变化引起的各向异性，是土的固有属性。 诱发各向异性。当K0不等于1时，由外荷导致应力系统变化，如σ1的方向在竖向和水平向之间变化时，产生破坏，需要有不同的剪应力增量。 2）对于各向异性较大的土，可以取作为强度指标，因为其基本上与应力路径无关。 3）侧向条件下所完成的固结称为K0固结，K0是土的静止侧压力系数，也是静止土压力系数。天然土层在自重应力作用下或大面积堆载作用下，所完成的固结可以认为是K0固结。固结试验可以测定土的压缩性指标。常规三轴试验可以测定土的弹性模量E和土的抗剪强度指标。 邓肯双曲线模型中是如何确定弹性模量的？需要作什么试验？弹性模量的公式中含哪些参数，如何通过试验获得？ 1）1.切线弹性模量 2.回弹模量 对于切线模量：三轴排水试验测应力应变关系 对于回弹模量：回弹试验测定弹性模量 3）含有参数： （1）在坐标系中绘不同的时的极限莫尔圆。极限莫尔圆的直径为最大偏应力，作出莫尔圆的包络直线，其截距为粘聚力，仰角为摩擦角。 （2）对每一个，点绘关系曲线，近似取为直线。若有三个土样，在三个不同围压下试验，可点绘三条这样的关系曲线，它们的截距分别为，斜率分别为。各的倒数分别为，各的倒数分别为。 （3）点绘与的关系曲线，从而可得和。称作模量数，它表示当时的初始切线模量。称作模量指数，它反映了初始切线模量随增加而增加的急剧程度。 （4）对各用式计算。随稍有变化，忽其间的变化，取各下值得平均值作为所要确定的值。值大，表示破坏时的偏应力接近偏应力渐进值，在高应力水平下，曲线平缓；反之，若值小，则曲线在高应力水平下仍然挺拔，坡度较大。 试述土体弹塑性模型理论中的屈服准则、硬化规律和流动法则的概念及它们在模型中的应用。 1）岩土从弹性过渡到塑性的判别标准称为屈服准则。 它可表示为，称为屈服函数，取某种与坐标方向无关的应力不变量。是与应力历史有关的常数，对某一值函数在应力空间对应一确定的曲面，称为屈服面。当值变化时，对应一系列的屈服面。 在运用屈服准则时，由当前应力各分量计算值，若，则材料处于弹性变形阶段，在应力空间内相应的点落在屈服面以内；当时，材料屈服。 对于处于屈服状态的体系，即当前应力处在屈服面上，施加一新的应力分量，将有如下三种可能： （1）的方向指向屈服面内部，这将使，可见应力增加后进入弹性状态，即卸载。 （2）的方向指向屈服面外部，这将使，同是变大，发生新的塑性变形。 （3）的方向沿着屈服面切线方向，这将使，应力状态改变后