1、 高等土力學歷年真題一、 黃土濕陷性機理與處治方法。(2010年) 1、黃土的濕陷性是指黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結構迅速破壞，并產生顯著附加下沉的現象。黃土濕陷現象是一個復雜的地質、物理、化學過程，對于濕陷的機理目前國內外有多種假說，歸納起來可分為內因和外因兩個方面。內在原因是黃土的結構特征和其物質成分。黃土形成初期，季節性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起來，而長期的干旱使水分不斷蒸發，于是少量的水分以及溶于水中的鹽類都集中到較粗顆粒的表面和接觸點處，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而成為膠結物。同時隨著含水量的減少，土顆粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結合水和毛細水的聯結力逐漸加大，這些因素都增

2、強了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體在自重壓力下壓密的作用，從而形成以粗粉粒為主體骨架的蜂窩狀大孔隙結構。外在條件是水的浸濕。當黃土受水浸濕或在一定外部壓力作用下受水浸濕時，土體自身摩擦力降低，結合水膜增厚并楔入顆粒之間，于是結合水聯系減弱，鹽類溶于水中，各種膠結物軟化，結構強度降低或失效，黃土的骨架強度降低，土體在上覆土層的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同作用下，其結構迅速破壞，大孔隙塌陷，導致黃土地基附加的濕陷變形。2、黃土地基處理方法地基處理的目的是改善土的性質與結構，減小土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發生，部分或全部消除它的濕陷性。地基處理時應考慮濕陷性黃土層的厚度、濕陷性類型

3、、等級等后，結合建筑的工程性質和施工條件等因素選取合適的處理方法。濕陷性黃土地基處理的主要方法如下：灰土墊層法是處理濕陷性黃土地基的傳統方法，用于高層建筑更能發揮其作用，它具有一定的膠凝強度和水穩定性，在基礎壓力作用下以一定的剛性角向外擴散應力，因而常用作剛性基礎的底腳。砂石墊層用于處理地下水位較高的軟弱土層，厚度約1-3m，其下為工程性能良好的下臥層。強夯法是處理濕陷性黃土地基最經濟的一種方法，重錘從高空自由落下，形成巨大的沖擊能和沖擊波，反復多次夯擊地面，能有效消除黃土的濕陷性。灰土擠密樁法是處理大厚度濕陷性黃土地基方法之一，其作用是擠密樁周圍的土體，降低或者消除樁深度內地基土的濕陷性，提

4、高承載力。振沖碎石樁 主要用于飽和黃土的地基處理，它以振沖置換作用為主。打入混凝土預制樁 錘擊沉入的鋼筋混凝土預制樁，質量穩定，工藝簡便，是目前高層建筑基礎應用較廣的一種。灌注樁 主要用于飽和黃土填土地基，他是利用挖空或沉樁機將鋼制樁管沉入土中成孔再向樁孔中放置鋼筋網，然后在向樁管內灌入流動性的混凝土或粉煤灰混凝土，并逐漸慢速提升樁管，在土中形成剛勁混凝土樁體。深層水泥攪拌樁 加固軟土地基在沿海地區及南方地區已大量使用，工藝也相當成熟。也用于處理飽和黃土地基取得了顯著成效，它具有無振動，無污染，功效高，成本較低的優點。大直徑擴底灌注樁 多用于高層和高聳構筑物，技術經濟效果好，解決了大荷載下的基

5、礎工程。二、論述土的本構關系分類，并舉例說明。(2010年、2013年)1、彈性本構關系 彈性本構關系可分為線彈性本構關系和非線性彈性本構關系。線彈性本構關系即一般的彈性力學，其應力應變關系服從廣義胡克定律。非線性本構關系的應力應變曲線是非線性的，但是加卸載仍然沿著一條曲線。該本構關系未考慮土的塑性變形，因而僅當受力體各點都是加荷條件時，才近似符合實際，而且也沒有考慮應力路徑和中主應力的影響。代表性模型鄧肯一張( Duncan- Chang)模型以虎克定律為基礎，假定模型中的參數（彈性模量E 、泊松比、體積變形模量K和剪切模量G）是應力狀態的函數，與應力路徑無關，利用土體常規三軸試驗得到的應力

6、一應變曲線建立了模型參數關系。Duncan- Chang模型能較好地反映土體的主要變形規律及非線性，將總的變形中的塑形變形部分當作彈性變形來處理，通過彈性常數的調整來近似考慮這部分塑形變形，采用不同的加載模量Et和卸載模量Eur來考慮土的非線性變形特性。模型中參數的物理意義明確，同時可以通過常規三軸試驗確定其模型參數，因而在工程中得到了廣泛的應用。但是, 該模型不能反映土體的剪脹性及中主應力對模量的影響。模型只考慮硬化，不反應軟化和各向異性。2、彈塑性本構關系 彈塑性模型則把總的變形分成彈性形變和塑性形變兩個部分，用胡克定律計算彈性變形部分，用塑性理論來解塑性變形部分。對于塑性變形，要做三方面

7、假定： 破壞準則和屈服準則；硬化規律；流動法則。該本構關系可分為剛性理想塑性本構關系、理想彈性塑性本構關系和彈塑性應變硬化（或軟化）型本構關系。代表性模型劍橋模型 英國劍橋大學提出的用于正常固結或弱超固結粘土的模型，能較好地反應土的變形特性。模型中假定土體為加工硬化材料，服從相關流動法則和能量守衡方程，又稱為臨界狀態模型，它從理論上闡明了土體的彈塑性變形特性。3、流變型本構關系該本構關系考慮應力、應變隨時間變化的本構關系，是彈性、塑性和粘滯性三者相結合而成的。三、太沙基理論與比奧理論的比較分析。(2010年、2013年)土體在荷載作用下內部含水緩慢滲出，體積逐漸減小，這一現象稱為土的“固結”。

8、（1）建立方程所依據的假定兩種理論的假定是基本一致的，即骨架線性彈性、變形微小、滲流符合達西定律。但是，有一個原則區別，那就是太沙基理論增加了一個假定固結過程中法向總應力和不隨時間變化。太沙基方程是比奧方程在法向總應力之和不隨時間變化假定下的一種簡化。（2）孔隙壓力與位移的聯系由于兩種理論在假定上有差別，導致了建立的方程形式不同。太沙基方程中只含孔隙壓力1個未知變量與位移無關，因此，不需要引入幾何方程，不需要將孔隙壓力與位移聯系起來，孔隙壓力的消散僅僅決定于孔隙壓力初始條件和邊界條件與固結過程中的位移無關；而比奧方程則包含孔隙壓力和位移的聯立方程組，需要完整的引入物理方程，進而引入幾何方程，最

9、后把孔隙壓力和位移聯系起來。（3）孔隙壓力隨時間的變化太沙基理論曲線與泊松比v無關，而比奧曲線受到v的影響很明顯，若v小則固結慢，反之，v大固結快。此外，固結初期階段對于比奧曲線，孔隙壓力會有所上升，超過初始孔隙壓力，在v較小時尤為顯著，而太沙基曲線則無此現象。（4）總應力與變形協調條件太沙基固結理論在處理多維固結問題中，它忽略了變形協調條件對固結過程中總應力的影響，所獲得的結果只是近似的。比奧提出的固結理論，考慮了這種影響，借助計算機和有限單元法等數值求解，可廣泛來解決各種實際工程的固結問題。四、論述軟土路基分級加荷作用原理。(2010年、2013年)應力路勁：指在外力作用下，土中某一點的應

10、力變化在應力坐標圖中的軌跡。設地基土是正常固結的，路堤填土施工是分級填的，從圖中可以得到啟發。a點表示地基中某點的初始應力狀態（例如在自重應力作用下的狀態）。對于第一級荷載，有效應力路徑將有如圖中弧a1曲線形態，若加荷后允許地基土充分排水固結，則應力路徑為水平線1-1。如果以后的各級荷載均按第一級加荷的方法，則將得到應力路徑為a-1-1-2-2-.-4等。通過應力路徑圖可以明顯的看得到這種施工加荷方法的優點，它使地基土體得以有效的排水固結，從而提高了抗剪強度。地基由于固結獲得的強度較一次連續加荷而不讓土體固結所可能有的強度破壞值增長了t=t f(c)- t f(b)。 應力路徑圖形象而清晰的把

11、土中強度變化過程表現了出來。而且也說明了由于應力路徑不同，強度不是一個單一的確定值。五、砂土液化機理及其防治措施。(2010年、2013年)1、砂土液化機理由于飽和土孔隙中充滿水，地震時土粒與水的運動并不一致，土粒在振動中變密，而受到水的阻礙將能量傳遞給水，水受到土粒的壓迫后孔壓上升。如果孔隙水不能迅速排出、孔隙水壓力就越來越高，而土粒所受的有效應力則相應減少。最終有效應力減至零，土粒間無力的傳遞，土粒失重，懸浮水中，而孔隙壓力上升到等于土的最初的有效應力。此時土骨架崩潰，土粒可隨水流動，這是液化過程。飽和土的液化是孔壓力上升的結果。2、砂土液化造成的災害現象（1）噴砂冒水，地震時在砂土層中產

12、生相當高的孔隙水壓力而噴出砂水混合物。（2）震陷，液化時噴砂冒水帶走大量的砂土，導致建筑物地基產生不均勻沉降。（3）滑動，在岸坡或壩坡中的飽和砂層，由于液化而喪失抗剪強度，形成滑坡。（4）地基失穩。建筑物地基中的砂土層因液化而失去承載能力，使地基整體失穩而破壞。3、防止砂土液化的工程措施對于地基液化范圍不大，可以根據具體情況或避開或挖除。但如果地基中液化范圍較廣較深時，一般只能采取加固的措施。我國目前常用的加固方法有人工加密、圍封、樁基以及蓋重等。（1）加密，增加砂土層密度，降低孔隙率，提高砂土抗液化能力，如用振沖法、砂樁擠密法、爆炸振密法以及強夯法。（2）圍封，用板樁把有可能液化的范圍包圍起

13、來，對消除或減輕砂基液化破壞較為有效。（3）樁基，是將建筑物支撐在樁基礎上，而樁必須穿過可能液化的砂層，支承在下部不液化的密實土層上。（4）蓋重，是加大可液化的砂層上覆蓋壓力，同時采取排水措施，對防止液化有一定效果。六、軟土地基的處理方法。(2010年)軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。軟弱土地基處理的方法可分為置換法、排水固結、灌入固化物、振密或擠密、加筋、冷熱處理、托換、糾傾八大類。（1）置換法，用物理力學性質較好的巖土材料置換天然地基中的部分或者全部軟弱土，形成雙層地基或復合地基，以達到地基處理的目的。主要包括換土墊層法、擠淤置換法

14、、強夯置換法、砂石樁置換法、石灰樁法等。（2）排水固結法，通過土體在一定荷載作用下固結，土體強度提高，孔隙比減小來達到地基處理的目的。當天然地基土滲透系數較小時，需設置豎向排水通道，以加速土體固結。常用的豎向排水通道有普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板等。按加載形式分類它主要包括加載預壓法、超載預壓法、真空預壓法、真空預壓與堆載預壓聯合作用法，以及降低地下水位法等。（3）灌入固化物法，向土體中灌入或拌入水泥、或石灰、或其他化學固化漿材在地基中形成增強體，以達到地基處理的目的。它主要包括深層攪拌法、高壓噴射注漿法、滲入性灌漿法、劈裂灌漿法、壓密灌漿法和電動化學灌漿法等、（4）振密、擠密法，采用振動或

15、擠密的方法使未飽和土密實以達到地基處理的目的。主要包括表層原位壓實法、強夯法、振沖密實法、擠密砂石樁法、爆破擠密法、土樁、灰土樁法、柱錘沖孔成樁法、夯實水泥土樁法等。（5）加筋法，在地基中設置強度高、模量大的筋材以達到地基處理的目的。這里也包括在地基中設置混凝土樁形成復合地基。主要包括加筋土法、錨固法、樹根樁法、低強度混凝土樁復合地基法、鋼筋混凝土樁復合地基法等。（6）冷熱處理法，通過凍結土體或加熱地基土體改變土體物理力學性質以達到地基處理的目的。包括凍結土體和燒結法。（7）托換法，對原有建筑物地基和基礎進行處理、加固或改建。基礎加寬托換法、墩式托換法、樁式托換法、地基加固法、以及綜合托換法。

16、（8）糾傾法，對沉降不均勻造成傾斜的建筑物進行矯正的手段。加載迫降法、掏土迫降法、黃土浸水迫降法、頂升糾傾法、綜合糾傾法等。七、解釋樁基礎負摩阻力并說明其成因及對工程的影響。（2011年）一般情況下 ，樁受軸向荷載后，樁相對于樁側土體發生向下位移，土對樁產生向上作用的摩阻力，稱為正摩阻力。但當樁周土體因某種原因發生下沉，其沉降變形大于樁身的沉降變形時，在樁側表面將出現向下作用的摩阻力，稱其為負摩阻力。樁基礎負摩阻力發生的主要有以下幾個原因：（1）在樁附近大量堆載，引起地面沉降；（2）土層中抽取地下水或者其他原因，地下水位下降，有效應力增加引起土層下沉；（3）樁穿過欠壓密土層進入硬持力層，土層產

17、生自重固結沉降；（4）密集群樁打樁時，使樁周土體中產生很大的超空隙水壓力，打樁停止后樁周土的再固結作用引起下沉；（5）在黃土凍土中的樁因黃土濕陷凍土融化產生地面下沉。樁的負摩阻力的發生將使樁側土的部分重力傳遞給樁，因此負摩阻力不但不能成為樁承載力的一部分，反而會成為施加在樁上的外荷載，造成樁端地基的屈服或破壞、樁身破壞、結構物不均勻沉降等影響。對入土深度相同的樁來說，若有負摩阻力發生，則樁的外荷載增大，樁的承載力相對降低，樁基沉降加大。八、列舉三種土坡穩定分析的極限平衡法的基本原理，加以對比并討論其優缺點。極限平衡法依據的是邊坡上的滑體或滑體分塊的力學平衡原理來分析邊坡在各種破壞模式下的受力狀

18、態，以及邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關系來對邊坡的穩定性進行評價的計算方法。以下列舉了三種極限平衡法的原理及優缺點。1、瑞典圓弧法，均質粘性土坡滑動時，其滑動面常近似為圓弧形狀，假定滑動面以上的土體為剛性體，即計算時不考慮滑動土體內部的相互作用力，假定土坡穩定屬于平面應變問題。取圓弧滑動面以上滑動體為脫離體，阻止滑動的抗滑力矩與土體繞圓心O下滑的滑動力矩之比，即為邊坡穩定安全系數，阻止土體滑動的抗滑力等于土的抗剪強度與滑弧長度的乘積。該法是極限平衡法中最簡單的一種方法。但該方法由于引入過多的簡化條件和考慮因素的限制，它只適用于=0的情況，并且穩定系數偏低。2、瑞典條分法，是將假定滑動面以上

19、的土體分成n個垂直土條，邊坡破壞時，對作用于各土條上的力進行力和力矩平衡分析，阻止滑動的抗滑力矩與促使滑動的滑動力矩之比，即為邊坡穩定安全系數。由于忽略了土體間的條間力，該方法是條分方法中最簡單的方法。但是，正式由于忽略了條間力，計算的安全系數偏小。假設滑裂面是圓弧型的，與實際滑裂面有差別。3、畢肖普法，提出的土坡穩定系數的含義是整個滑動面上土的抗剪強度與實際產生剪應力的比，并考慮了各土條側面間存在著作用力。假定滑動面是以O為圓心，R為半徑的滑弧，從中任取一土條為分離體，其分離體所受作用力為：土條重力、滑動面上的法向力和切向反力，并分別作用于底面中心處；土條側面作用法向力和切向力。根據靜力平衡

20、條件和極限平衡狀態時各土條力對滑動圓心的力矩之和為零等，可得土坡穩定系數。該方法只忽略了條間切向力，比瑞典條分法更為合理，計算也不復雜，與更精確的方法相比，可能低估安全系數(27)。九、樁式基礎的類型及其設計計算假定及其發展趨勢。（2013年）1、分類（1）按承臺位置分類：分為高承臺樁基和低承臺樁基。（2）按承載性質分類：分為摩擦型樁和端承型樁。（3）按施工方法分類，分為預制樁、灌注樁。（4）按成孔方法分類：分為擠土樁，部分擠土樁、非擠土樁。（5）按樁的使用功能分類：分為豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平受荷樁、復合受荷樁。（6）按樁身材料分類：分為鋼筋混凝土樁、鋼樁、組合材料樁等。2、計算假定樁在

21、橫軸向荷載作用下樁身的內力和位移計算，國內外學者提出了許多方法。目前較為普遍的是樁側土采用文克爾假定（梁身任一點的土抗力和該點的位移成正比），通過求解撓曲微分方程，再結合力的平衡條件，求出樁各部位的內力和位移，該方法稱為彈性地基梁法。根據求解方法的不同，通常有半解分析法（冪級數解、積分方程解、微分算子解）、有限差分法和有限單元法等。公路、鐵路常用“m”法、“K”法、“c值”法、“常數”法，均屬于此種方法。（1）“m”法假定地基系數C隨深度成比例增大，即C=mZ，m稱為地基比例系數。（2）“K”法假定地基系數C隨深度呈折線變化，折線段為凹拋物線，以下C=K常數。（3）“c值”法 假定地基系數C隨

22、深度成拋物線規律增加，即C=cZ0.5。（4）“常數”法假定地基系數C沿深度均勻分布，不隨深度變化，即C=K0常數。3、發展趨勢（1）向超長、大直徑方向發展。 高層、超高層、特大橋梁的建設。（2）向低公害工法樁方向發展。（如靜壓力，減少噪音、振動、油漬）。（3）向組合樁方向發展。剛柔復合樁組合、長短樁組合、咬合樁組合等。（4）向異性樁、擴孔樁發展。（5）向高強度樁發展。（6）向攻克樁成孔難點方向發展。十、沉降計算中通常有幾種沉降分量，試論述其形成機理及計算原理。（1）沉降分量區分按產生時間的先后順序有瞬時沉降，主固結沉降和次固結沉降。按變形方式有單向變形沉降和二向以及三向變形的沉降。（2）形成

23、機理瞬時沉降是加荷瞬間產生的沉降，對于飽和土體而言，地基土在不排水條件下受荷載作用產生的地面沉降；主固結沉降是土體在外荷載作用下產生的超靜水壓力迫使土中水外流，土孔隙減小，形成的地面下沉；次固結沉降是土體骨架蠕變產生的沉降，地基土中超靜水壓力全部消散，主固結完成后繼續產生的那部分沉降。（3）計算原理瞬時沉降可采用彈性理論進行計算。地面在集中荷載作用下，半無限彈性地基在地面距荷載作用點r處的地面沉降Si可以求得（，式中，E,v為土的彈性模量和泊松比）；通過積分可得矩形或圓形基礎在均布荷載作用下不同部位的地面瞬時沉降Si（，式中，B為矩形基礎的寬度和圓形基礎的直徑；I為影響系數）；進而，在考慮地基

24、有限厚度和基礎埋深條件下求得基礎的平均瞬時沉降Si（，式中，0為考慮基礎埋深D的修正系數；1為考慮地基壓縮層H的修正系數）；最后確定彈性模量E并對瞬時沉降進行修正。主固結沉降在工程中應用最多的是單向壓縮沉降法和三向效應法。此類方法是按彈性理論計算土體中的應力，通過實驗提供各變形參數，利用分層疊加原理，可以方便地考慮到土層的非均質、應力應變關系的非線性以及地下水位變動等實際存在的復雜因素。次固結沉降在以孔隙水壓力消散為依據的經典太沙基固結理論中未予以考慮，近年來許多學者研究過此問題，試圖為其建立數學模型，但由于這些成果比較復雜，計算參數又非常規試驗所能測定，故迄近工程使用仍按布依斯曼建議的半經驗

25、法估算次壓縮沉降量。一般情況下，如不計次壓縮沉降，地基沉降量為S=Si+Sc；當地基為單向壓縮時，S=Si+Ut*Sc（Ut為t時刻地基的平均固結度）。十一、試論述土的壓實機理在工程建設中，經常遇到填土壓實的問題，例如修筑道路、水庫、堤壩、擋土墻、建筑物地基回填等，為了提高填土的強度，增加土的密實度，降低其透水性和壓縮性，通常用分層壓實的辦法來處理地基，采用夯打、振動或碾壓等方法使土得到壓實，從而保證地基和土工建筑物的穩定。土的壓實是指土體在壓實能量作用下，土顆粒克服粒間阻力，產生位移，土顆粒重新排列，使土中的孔隙減小，密實度增加。土料壓實的實質是將水包裹的土料擠壓填充到土粒的空隙里，排走空氣

26、占有的空間，使土料的孔隙率減少，密實度提高。顯然土料壓實過程是在外力作用下土料的三相重新組合的過程。顯然，同一種土，干密度愈大，孔隙比越小，土越密實。研究土的壓實性是通過在實驗室或現場進行擊實試驗，以獲得土的最大干密度與對應的最優含水量的關系。實踐經驗表明，細粒土和粗粒土具有不同的壓密性質。壓實細粒土宜用夯擊或碾壓機具，同時必需控制土的含水量。壓實粗粒土宜用振動機具，同時應充分灑水。壓實效果的影響因素：含水量，只有當含水量處于最佳含水量附近時，土體最容易壓實；土的性質，隨著土體中粗顆粒的增多，最佳含水量呈下降的趨勢；壓實功，在含水量低于最佳含水量的情況下，壓實功越大，土體越密實，但含水量超過最

27、佳含水量時，增加壓實功是無益的；壓實土層厚度，隨著土表深度的增加，壓路機的壓實效果將嚴重衰減。十二、試論述土的抗剪強度機理及其影響因素土的抗剪強度有兩部分組成，一部分是摩擦強度，一部分是粘聚強度，強度機理及影響因素十分復雜，不可能將二者截然分開。摩擦強度包括固體顆粒間的滑動摩擦及咬合摩擦；粘聚力包括有靜電引力、范德華力、顆粒間的膠結、顆粒間接觸點的化合價鍵及表觀粘聚力。影響土強度的因素主要分為兩大類，一類是土本身的因素，主要是其物理性質；另一類是外界條件，主要是應力應變條件，前者可稱為內因，后者可稱為外因。 1. 內部因素:影響土強度的內部因素又可以分為土的組成（C）、狀態（e）和結構（S）

28、。其中土的組成是影響土強度的最基本因素，其中包括：土顆粒的礦物成分，顆粒大小與級配，顆粒形狀，含水量（飽和度）以及粘性土的離子和膠結物種類等因素。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其咬合及因此產生的剪脹、顆粒破碎及重排列的主要影響因素；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作用力，從而決定粘性土粘聚力的大小。土的結構本身也受土的組成影響。原狀土的結構性，特別是粘性土的絮凝結構使原狀土強度遠大于重塑土的強度，是不可忽視的影響因素。 2. 外部因素:除了溫度以外，外部因素主要是指應力應變因素。包括：應力狀態（圍壓、中主應力）、

29、應力歷史、主應力方向、加載速率及排水條件。它們又主要是通過改變土的物理性質而影響土的強度。十三、論述土的“密度-有效應力-抗剪強度的唯一性”關系影響土的抗剪強度的因素很多，特別是對于粘性土更是復雜，其中最主要的因素是土的組成、土的密度、土的結構以及所受的應力狀態。對于同一種土，組成和結構相同，則抗剪強度取決于密度和應力，而這兩者之間又是密切相關的。Henkel（1960）等學者證實，對正常固結飽和粘土，在密度-有效應力-抗剪強度間存在唯一性關系：存在單一的有效應力強度包線；破壞時含水量（孔隙比）和強度間存在唯一性關系；土體有效應力和含水量（孔隙比）間存在唯一性關系。密度-有效應力-抗剪強度唯一

30、性關系與試驗的類型和應力路徑等無關。抗剪強度包線（f線）或破壞主應力線（Kf）上一點，代表一個破壞狀態的應力圓。每一個應力圓，破壞面上的應力就是土的抗剪強度f和正應力f；圓的半徑qf，平均有效應力為pf。另外，每個應力圓還表示土樣在一定的固結應力3下固結，在一定的偏差應力1f剪切至破壞，研究表明，每個圓所對應的土的密度也是一定的。若以孔隙比ef代表破壞時的密度，則可以說，每一個應力圓代表一種固定的f-f-ef，或者是qf-pf-ef關系。破壞包線上的每一個點，都有一組這樣的對應關系，這種關系是唯一的，與應力路徑無關，稱為密度-有效應力-抗剪強度的唯一性關系。為了證明qf-pf-ef的唯一性關系

31、與應力路徑無關，可以進行如下兩個試驗。第一個試驗讓飽和試體在周圍壓力3作用下固結，孔隙比為e0，然后進行排水剪切，加偏差應力直至試件破壞。測得破壞時的孔隙比為ef。其有效應力路徑是與p軸成45°的斜線，交破壞主應力線Kf于A點，如圖中1所示，A點的坐標為（pf，qf）第二個試驗用初始狀態完全相同的另一個試件，選擇某一適當的周圍壓力3固結，使固結后的密度與第一個試件破壞時的密度ef相同，然后進行不排水剪切，直至試件破壞。飽和試件在不排水剪切中密度不變，但孔隙水壓力u不斷發展。測出孔隙水壓力，繪制剪切過程的有效應力路徑，直至試件破壞，如圖中2所示。試驗結果表明，應力路徑與破壞主應力線Kf

32、的交點正好是第一個試驗的破壞點A。也就是說，兩種試驗雖然方法不同，應力路徑不一樣，但是破壞時的qf，pf和ef是一樣的。這就證明qf-pf-ef的唯一性關系不受加載路徑的影響，經過多次試驗驗證，這種唯一性關系對于正常固結土恒成立。進一步研究還表明，對于超固結土，只要應力歷史相同，qf-pf-ef唯一性關系的原則也仍然可以適用。因此可以得出結論，應力歷史相同的同一種土，密度愈高，抗剪強度愈大；平均有效應力愈高，抗剪強度也愈大。十四、請說明公路橋梁常用的基礎類型及其計算假定答：公路橋梁基礎類型主要包括擴大基礎、樁基礎與沉井基礎等，其中以樁基礎的應用范圍最廣。1.擴大基礎擴大基礎在設計計算時忽略了基

33、礎側面土體對基礎的影響，樁基礎與沉井基礎等深基礎埋入地層較深，結構形式與施工方法較淺基礎復雜，在設計計算時需考慮基礎側面土體的影響。2.樁基礎（1）將樁視為一彈性構件；（2）將土視為彈性變形介質，它具有隨深度成比例增長的地基系數；（3）土的應力應變關系符合文克爾假定；（4）計算公式推導時，不考慮樁與土之間的摩擦力與黏結力；（5）樁與樁側土在受力前后始終密貼。3.沉井基礎（1）地基土作為彈性變形介質，水平向地基系數隨深度成比例增加；（2）不考慮基礎與土之間的粘著力和摩阻力；（3）沉井基礎的剛度與土剛度的比值，可認為是無限大。此外，還有管樁基礎、地下連續墻基礎等。十五、公路橋梁基礎形式及計算內容（

34、考點）答：公路橋梁基礎形式通常有淺基礎和深基礎。其中淺基礎的形式有剛性擴大基礎，條形基礎，獨立基礎等，深基礎的形式有樁基礎、沉井基礎、地下連續墻和組合基礎等。其中常用的基礎類型包括擴大基礎、樁基礎與沉井基礎等。（1）剛性擴大基礎：由于地基強度一般較墩臺或墻樁圬工的強度低，因而需要將基礎平面尺寸擴大以滿足地基強度要求，剛性擴大基礎是公路橋梁常用的基礎形式之一。剛性擴大基礎設計與計算的內容包括：1、基礎埋置深度的確定是基礎地基設計的重要步驟，確定基礎的埋置深度時，必須綜合考慮地基的地質，地形條件，河流的沖刷程度，當地的凍結深度，上部結構形式以及保持持力層穩定所需的最小埋深和施工技術條件，造價等因素。2、剛性擴大基礎尺寸的擬定基礎厚度：應根據墩、臺身結構形式，荷載大小，選用的基礎材料等因素確定。基底標高應按基礎埋深要求確定。基礎平面尺寸：基礎平面形式一般應考慮墩，臺身底面的形狀二確定，平面形狀常用矩形。基礎剖面尺寸：剛性擴大基礎的剖面形式一般做成矩形或臺階形。3、地基承載力驗算A:持力層強度驗算；B：軟弱下臥層