1、第二章土的本構關系2.1在鄧肯張的非線性雙曲線模型中，參數、 i、Et、(13ult 以及 Rf 各代-a bE-)表什么意義？答：參數 Ei代表三軸試驗中的起始變形模量、i13ult代表雙曲線的漸a 代表 E的倒數； ( -)近線對應的極限偏差應力， b 代表 ( 13ult 的倒數；t 為切線變形模量；f為破壞比。-)ER2.2土的塑性力學與金屬的塑性力學有什么區別？答：金屬塑性力學只考慮剪切屈服， 而巖土塑性力學不僅要考慮剪切屈服， 還要考慮靜水壓力對土體屈服的影響； 巖土塑性力學更為復雜， 需要考慮材料的剪脹性、 各向異性、結構性、流變性等，而且應力應變關系受應力水平、應力路徑和應力歷

2、史等的影響。2.3說明塑性理論中的屈服準則、流動準則、加工硬化理論、 相適應和不相適應的流動準則。答：（1）屈服準則： 在多向應力作用下，變形體進入塑性狀態并使塑性變形繼續進行，各應力分量與材料性能之間必須符合一定關系時， 這種關系稱為屈服準則。 屈服準則可以用來判斷彈塑性材料被施加一應力增量后是加載還是卸載， 或是中性變載， 亦即是判斷是否發生塑性變形的準則。（2）流動規則： 指塑性應變增量的方向是由應力空間的塑性勢面g 決定，即在應力空間中，各應力狀態點的塑性應變增量方向必須與通過該點的塑性勢面相垂直，亦即dpijdgij。流動規則用以確定塑性應變增量的方向或塑性應變增量張量的各個分量間的

3、比例關系。（3）相適應、不相適應的流動準則：根據德魯克假說，對于穩定材料d ij dpij0 ，這就是說塑性勢面 g 與屈服面 f 必須是重合的，亦即f=g，這被稱為相適應的流動規則。如果令f g，即為不相適應流動規則。（3） 加工硬化定律 ：是計算一個給定的應力增量引起的塑性應變大小的準則， 亦即式中的 d可以通過硬化定律確定。2.4飽和粘土的常規三軸固結不排水試驗的應力應變關系可以用雙曲線模擬，是否可以用這種試驗確定鄧肯-張模型的參數？這時泊松比v 為多少？這種模型用于什么情況的土工數值分析？答：可以，這時 =0.49，用以確定總應力分析時候的鄧肯-張模型的參數。2.5是否可以用飽和粘土的

4、常規三軸固結不排水試驗來直接確定用有效應力表示的鄧肯 -張模型的參數？對于有效應力，上述試驗的d( 是否就是土的1- 3)/d 1切線模量 Et，用有效應力的廣義胡可定律推導d( 131 的表達式。-)/d 答：不可以，因為 =1 31 31t-u，當 B=1.0 時， u=A （ -），則 d( -)/d =Et/1-A(1-2)2.6什么是物態邊界面、臨界狀態線？答：正常固結土的應力狀態（p,q）與孔隙率 e 或比體積 v 之間具有一一對應的關系，即（ p,q,v）代表土的狀態，（p,q ）,v在三維空間形成的曲面稱為物態邊界面。臨界狀態線是土體達到破壞時的的狀態線。第三章土的強度3.1名

5、詞解釋1） 土的蠕變：指在應力狀態不變的條件下，應變隨時間逐漸增長的現象。2） 應力松弛：指維持應變不變，材料內的應力隧道時間逐漸減小的現象。3） 擬似超固結土：在側限壓縮條件下，由于土的流變性而發生的壓縮稱為次固結。正常固結土在固結壓力的長期作用下，主固結已經完成，次固結使土體繼續壓縮變密，強度增高，而使正常固結土呈現出超固結土的特性，被稱為擬似超固結土。4） 平均固結度： t 時刻土層各點土骨架承擔的有效應力圖面積和起始超孔隙水壓力（或附加應力）圖面積之比，稱為t 時刻土層的平均固結度。5） 加工硬化：也稱應變硬化，指材料的應力在開始時隨著應變的增加而增加，但增加速率越來越慢，最后趨于穩定

6、。6） 加工軟化：也稱應變軟化，指材料的應力在開始時隨著應變的增加而增加，達到一個峰值后，應力隨應變增加而下降，最后也趨于穩定。7） 土的壓硬性：土的變形模量隨著圍壓的提高而提高的現象。8） 土的剪脹性：指土體在剪切時產生的體積膨脹或收縮的特性。土的剪脹性實質是由于剪應力引起土顆粒間相互位置的變化，使其排列發生變化，加大（或減小）顆粒間的孔隙，從而發生體積變化。9） 臨界孔隙比：指在三軸試驗加載過程中，軸向應力差幾乎不變，軸向應變連續增加，最終試樣體積幾乎不變時的孔隙比。臨界孔隙比也可以表述為：某一孔隙比的砂試樣在某一圍壓下進行排水三軸試驗，偏差應力達到 ( 1-3)ult 時，試樣的體應變為

7、零；或者在這一圍壓下進行固結不排水試驗中破壞時的孔隙水壓力為零。10）臨界圍壓3cr：在某種圍壓3 下的三軸試驗中，當一個砂土試樣破壞時，如果體變為零，則此時的孔隙比為此時3 所對應的臨界孔隙比。反之，這個圍壓可稱為這種砂在這種孔隙比下的臨界圍壓3cr。11）在三軸排水試驗中， 如果砂土試樣固結后孔隙比為e ，則在圍壓 下進水排水試c3cr驗，破壞時的體變為零，如果圍巖小于3cr，三軸試驗破壞時試樣將發生剪脹；如果圍壓大于 3cr，三軸試驗破壞時試樣將發生收縮。3.2簡述土的應力應變關系的特性及其影響因素。答：土是巖石風化而成的碎散礦物顆粒的集合體，它一般含有固、液、氣三相。其應力應變特性是非

8、線性、彈塑性、剪脹（縮）性、各向異性及流變性。主要影響因素是應力水平、應力路徑和應力歷史。3.3各向異性：指材料在不同方向上的物理力學性質不同。3.4粘土和砂土的各向異性是由于什么原因？什么是誘發各向異性？答：由于土在沉積過程中，長寬比大于1 的針、片、棒狀顆粒在重力作用下傾向于長邊沿水平方向排列而處于穩定的狀態；另外，在隨后的固結過程中，上覆土體重力產生的豎向應力與水平土壓力大小是不等的，這種不等向固結也會產生土的各向異性。土的各向異性主要表現為橫向各向同性 （亦即在水平面各個方向的性質大體上是相同的），而豎向與橫向性質不同。誘發各向異性是指土顆粒受到一定的應力發生應變后，其空間位置將發生變

9、化，從而造成土的空間結構的改變，這種結構的改變將影響土進一步加載的應力應變關系，并且使之不同于初始加載時的應力應變關系。3.5說明劍橋彈塑性模型的試驗基礎和基本假設。該模型的三個參數：M、分別表示什么意義？答：劍橋模型的試驗基礎是正常固結粘土和弱超固結粘土的排水和不排水三軸試驗。基本假設：土體是加工硬化材料，服從相適應流動規則。M 是破壞常數； 是各向等壓固結參數，為NCL 或 CSL 線在 lnp'平面中的斜率； k 是回彈參數，為卸載曲線在lnp'平面上的斜率。3.6三軸試驗得到的松砂的內摩擦角為=33°，正常固結粘土的內摩擦角為=30°，粘土不排水試驗

10、得到的摩擦角為u=0°。它們是否就是砂土礦物顆粒之間及粘土礦物之間的滑動摩擦角？土顆粒間的滑動摩擦角比它們大還是小？為什么？答：三軸試驗得到的松砂的內摩擦角不是砂土礦物顆粒之間的滑動摩擦角，土顆粒間的滑動摩擦角比它小。 因為測得的砂土間的摩擦角包括兩個部分： 滑動摩擦和咬合摩擦。 而這兩種摩擦的摩擦角都是正值。三軸試驗得到的正常固結粘土的內摩擦角不是粘土礦物之間的滑動摩擦角， 土顆粒之間的滑動摩擦角比他小， 因為正常固結粘土實際具有一定的粘聚力， 只不過這部分粘聚力是固結應力的函數，宏觀上被歸于摩擦強度部分中， 既正常固結粘土的內摩擦角包括滑動摩擦角和一部分粘聚力導致的摩擦角。三軸不

11、排水試驗得到的粘土摩擦角不是粘土礦物之間的滑動摩擦角， 土顆粒之間的滑動摩擦角比它大。因為粘土顆粒之間必然存在摩擦強度， 只是由于存在的超靜水壓力使所有破壞時的有效應力莫爾圓是唯一的，無法反應摩擦強度。3.7粗粒土顆粒之間的咬合對土的抗剪強度指標有什么影響？為什么土顆粒的破碎會最終降低這種土的抗剪強度？答：粗粒土顆粒之間的咬合可以增加土的剪脹，從而提高土的抗剪強度指標?。而土顆粒的破碎會減少剪脹，從而降低土的抗剪強度。3.8在實際工程中，基坑上的主動土壓力一般總是比用同樣土填方擋土墻主動土壓力小，試從土的強度角度分析其原因。答：基坑上的土通常都是原狀土，原狀土具備的結構性增加了土的強度，使得主

12、動土壓力小于填方擋土墻。 其次基坑的原狀土由于固結過程中的重力作用具有各向異性，在豎直方向的強度較填方擋土墻大，減少了主動土壓力。3.9莫爾 -庫倫的強度包線是否一定是直線？在什么情況下它是彎曲的？如何表示彎曲的強度包線？答：莫爾 -庫倫的強度包線不一定是直線，在以下情況下它是彎曲的：（1）超固結粘土，在開始段彎曲；（ 2）粗粒料在法向壓力較大的時候；（3）非飽和土的不排水強度包線。3.10具有某一孔隙比的砂土試樣的臨界圍壓是3cr =1000kPa，如果將它在3=1500kPa、1000kPa和 750kPa下固結后，分別進行不排水三軸試驗，會發生什么現象？定性畫出三個固結不排水試驗的總應力

13、和有效應力莫爾圓。答：當試樣在 1000kPa 圍壓下固結不排水試驗，試樣體積基本沒有變化趨勢；當試樣在1500kPa 圍壓下固結不排水試驗，試樣體積增大，發生剪脹；當試樣在750kPa 圍壓下固結不排水試驗，試驗體積減小，發生剪縮。3.11一種砂土試樣固結后的孔隙比e=0.8，相應的臨界圍壓是3cr =500kPa，在2=500500kPa時進行三軸排水試驗破壞時的應力差1-3=1320kPa，其內摩擦角'是多少 ?在這個圍壓下的排水試驗， 試樣破壞時的體應變約為多少？不排水試驗時的孔壓約為多少？答：莫爾 -庫倫準則為：2，得 '?=32.1 °。此圍壓下的排水13

14、ccos3 sin1sin試驗，試樣破壞時的體應變為0，不排水試驗時的孔壓約為0。3.12在上面的試樣上進行圍壓為3=300kPa 和 750kPa兩個固結不排水三軸試驗（ CU），用兩個總應力圓的包線確定的強度指標是否為有效應力指標？答：3.13用一種非常密實的砂土試樣進行常規三軸排水壓縮試驗，圍壓為100kPa和 3900kPa，用這兩個試驗的莫爾圓的包線確定強度參數有什么不同？答：當圍壓由 100kPa 增加到 3900kPa 時，內摩擦角會大幅度降低。3.14特雷斯卡、米澤斯和莫爾-庫倫三個強度準則的討論答：特雷斯卡準則和米澤斯準則都沒有反映平均主應力 p 對土抗剪強度的影響， 這就未

15、能反映土作為摩擦材料的基本力學特性。 盡管這兩個準則的 “廣義 ”形式考慮了平均主應力 p 對抗剪強度的影響， 但這個影響并非是破壞面上正應力對該面上的抗剪強度的影響。 特雷斯卡準則是最大剪應力準則， 米澤斯準則是最大八面體剪應力準則， 這兩個強度準則與土的摩擦強度是不一致的。其中矛盾最為突出的在于：三軸壓縮（ 2=3）應力狀態與三軸伸長的應力狀態（ 1=2），用這兩個準則預測在同一 平面上（ p=常數）的土的抗剪強度 ( 1=3)f 或者 qf 都是相等的，這是不對的。莫爾 -庫倫強度準則描述了剪切面上剪應力 與該面上正應力 間的關系，表現了土作為散體材料的摩擦強度的基本特點， 是比較合理的

16、， 所以它在土力學得到廣泛的應用。 但它假設中主應力 2 對土的抗剪強度沒有影響，它的強度包線常常被假設為直線，即內摩擦角 是常數，與圍壓無關，這些近似一般不會引起大的誤差，但當應力水平很大時，可能引起比較大的誤差。當用莫爾 -庫倫準則作為塑性模型的屈服準則時，其屈服面及在 平面上軌跡有導數不連續的角點，這在數值計算中不夠方便。第五章土的壓縮與固結5.1土的三軸固結試驗（1）三軸固結排水試驗：固結排水試驗是指在三軸試驗中，排水閥門始終打開，試件先在周圍壓力 3 作用下充分固結。穩定后緩慢增加軸向偏差應力 ?1，讓剪切過程中充分排水。這樣，試件中恒不出現超靜孔隙水壓力， 總應力恒等于有效應力 。

17、排水強度是指加載過程中，孔隙水壓力及時并全部消散， 密度不斷變化情況下的強度 。（2）三軸固結不排水試驗： 在一定的圍壓下固結后， 在不排水條件下施加偏差應力 ?( 1-3) 進行剪切，剪切過程中試件 體積不變 。（3）三軸不固結不排水試驗：試件在不固結不排水試驗中 孔隙比和含水量保持不變 。由于飽和土的孔隙水壓力系數， B1.0，3 所產生的孔隙水壓力 u3，因此若扣去孔隙水壓力，則所有的總應力圓集中為唯一的一個有效應力圓。 因為只能得到一個有效應力圓， 所以無法繪制有效應力強度包線。應該指出， u 0，cu=1/2（13），并不意味著土不具有摩擦強度，因為剪切面上存在法向有效應力就應該有摩

18、擦強度， 只不過是這種試驗方法， 摩擦強度隱含于所測得的粘聚強度內，兩者難以區分。非飽和土由于土樣中含有空氣，試驗過程中，雖然不讓試件排水，但在加載中，氣體能壓縮或部分溶解于水中， 使士的密度有所提高， 抗剪強度也隨之增長， 故破壞包線的起始段為曲線，直至土樣完全飽和后才趨于水平線，如下圖所示。5.2實驗室中正常固結土的抗剪強度包線通過原點為什么？答：實驗室中正常固結土是在周圍壓力的作用下正常固結土，不同于正常固結的原位土體，因為原位土體不會因為取樣而使土體受擾動，固結壓力消散，喪失抗剪強度。按照 “密度 有效應力 抗剪強度 ”唯一性關系， 破壞包線上的一點代表一種密度，一種有效應力和一種抗剪強度。實驗室中恒處于正常固結狀態的土，當3 0時，必然p0（土的先期固結壓力），表示這種土歷史上從未受過任何應力的固結，必定處于很軟弱的泥漿狀態，抗剪強度f0。這就是說實驗室正常固結土的抗剪強度包線應該通過原點。天然土試件的強度包線也是分成超固結和正常固結兩段相交的折線ab+bc，如下圖。實用上簡化為一根破壞包線oe。5.3什么是曼代爾 -克雷爾效應？產生的原因是什么？答：在不變的荷重施加于土體上以后的某時段內，土體內的孔隙水壓力不是下降，而是繼續上升，