高等土力学（关于土的本构关系的认识）
专业：岩土工程
姓名：
学号：
时间： 2012.6.18
授课老师：教授
关于土的本构关系的认识
通过这学期的上课学习和查阅一些论文资料，使我认识到土的本构关系是一个比较复杂宽广而且非常重要的知识面。对于我们岩土工程的研究生来说，土的本构关系是高等土力学课程最重要的内容，也是我们今后更加深入学习的基础知识。以下主要是我参考了众多前人成果，和我自己的一点认识的汇总。
目前土的本构模型研究分为两个主要方面:宏观力学和微观结构。在宏观方面,建立在弹塑性理论基础上的各种本构模型在岩土工程中得到了普遍的应用。在微观模型方面,国内外的很多学者在软土、天然粘土、黄土等多个方向进行了大量研究,这是未来的研究方向,但真正达到实际应用的还较少。
土的本构关系之所以复杂，主要是影响土的因素多而且不确定。在微观结构方面，由于土的条件差异很大，是无法提出应用范围较广的本构模型。单从土的分类方法就有、土体的堆积年代、成因、有机质含量、工程特性、颗粒组成和塑性指数以及特殊土，每种分类方法的土都有很多种土体。每种土又由于前期所处温度、湿度、人为因素等外界因素影响而千差万别，而试验中的仪器设备、试验条件环境等也影响巨大。
对土这样一种多相离散影响因素复杂的材料，建立一种精确并且可面面俱到地反映每一因素的本构模型几乎是不可能实现的，每种土的本构模型都有其局限性，但是作为一种解决问题主要是考虑主要因素。剑桥模型是以粘土为最佳适用的弹塑性模型；莱特—邓肯模型是适用于砂土应力变形分析的代表性弹塑性模型；清华弹塑性模型是反映土的剪胀性和三维应力状态，适用于砂土和粘土的模型；沈珠江弹塑性损伤模型是基于结构性粘土提出的，结构性丧失的损伤土或重塑土沈珠江还提出适用于黄土的砌石模型；Alonso提出的针对非饱和土的巴塞罗那（Barcelona）弹塑性模型以及非饱和土的热―水力―力学本构模型等等。
在土的三轴试验中，中主应力对土体应力应变关系的影响主要体现在对强度的影响, 由抗剪强度的变化引起应力应变关系的变化。因此,要在本构模型中反映中主应力的影响,只要考虑所含破坏准则随中主应力变化。由三轴试验所确定的本构模型各参数,除强度指标外,可直接用于计算平面变形问题或其他空间问题。在弹塑性的本构模型里反映中主应力的影响,可以采取两种方式:(a)把中主
应力σ2或相应参数b,直接放入本构方程中；(b)本构方程本身不改变,仅仅修正本构模型中所含强度参数.前一方法虽然合理,但是复杂；后一方法虽然是一种近似方法,但抓住了问题的主要方面。在有限元计算中也应考虑强度随中主应力的变化。
在非饱和土的本构关系中，应考虑土的饱和度与吸力的关系。饱和土的变形主要受应力影响，其本构关系是指应力—应变关系。非饱和土的变形除了受应力影响外，还与土体中水分含量有关，非饱和土的本构关系是指应力、水分与应变的关系。土体中水分的变化对变形的影响包含两层意思：①由水分变化直接引起的变形。如水分蒸发导致土体变干，体积收缩；相反，土体吸水后膨胀，引起体积增加（有些土吸水后收缩，如湿陷性黄土）。②水分的变化引起土体强度的变化和硬软的差异，从而影响变形。即使软粘土晒干后也会很硬，施加相同荷载所产生的变形就会减小。因此非饱和土的本构模型要能反映应力和水分变化对变形的影响，且关于水分的影响又要能反映这两方面的变形性状。当前非饱和土本构模型有弹性模型、巴塞罗那模型的各种改进，其它形式包含吸力的应力变量模型、膨胀土弹塑性模型、损伤力学模型、热力学模型、浸水变形计算模型等。
在膨胀土的本构关系中，含水率是膨胀土产生膨胀与收缩、影响强度等重要特性的主要因素。膨胀土作为验证特殊的粘性土，其性质不符合一般粘性土的变形理论，膨胀土随着气候、地质环境和工程建设活动等条件的变化而发生水分迁移和转化。在水的变化影响下，膨胀土性质发生改变，显示出不同的特性。膨胀土抗剪强度的可变性，大多与水的作用有关，膨胀土吸水引起各向异性膨胀，有可能产生偏差应力。在不同吸水分布情况下所引起的不均匀膨胀，也同样可能引起膨胀土的破坏。
湿陷性黄土在水和外力作用下使土体结构连接强度骤然降低, 导致粒状架
空结构体系迅速崩溃, 骨架颗粒落入架空孔隙中, 从而发生湿陷变形。陷变形是一种特殊的塑性变形, 其最大的特点是突变性、非连续性和不可逆性. 一定的应力状态和含水量的组合对应着一定量的湿陷变形, 应力状态和含水量的连续变
化对应着一系列连续变化的湿陷变形。黄土的湿陷变形具有非线性、塑性的特征，因此需要建立塑性增量本构理论。
粗粒土具有与砂土相似的剪切特性，但是由于粗粒土本身颗粒远大于砂土，
加之开采时爆破的影响，粗粒土具有明显的易破碎性，这又使粗粒土的剪切特性有别于砂土。颗粒破碎对土体的剪切特性有着不可忽视的影响，颗粒破碎影响土体的峰值强度、剪胀、渗透系数等工程特性。粗粒土在较大的应力条件下容易产生颗粒破碎现象，而现有的大多数模型都没有考虑剪切过程中的颗粒破碎。可以通过引入颗粒破碎耗能，进而根据能量方程建立考虑颗粒破碎的粗粒土本构模型。
面对目前数十，乃至上百种的本构模型，在实际应用时，应该针对具体工况选择。前人的成果是前人对这一事物的一种观点，我们应该针对具体情况具体分析，在不同的前提条件下，或许可能得出不同的结论，甚至条件相同人为因素不同也有差异。
对课程教学方法的看法：
1.通过一个学期的学习，使我对本课程的知识点有了一定的了解，但也使我认识到自己掌握的知识量是远远不够，尤其是当雷老师提的很多问题，都感觉自己无法回答完善，有些甚至无法回答上来。雷老师问的很多问题看起来是比较难，实则都是考察我们的基础知识，有的可能比较深入点，像这种老师反问学生的方法我还是第一次见，以前都是我有什么问题就去问老师，然后老师来给个详细解答，我们听完老师的解答，就觉得自己已经掌握了这个知识点，后面也就不会去继续探讨查找相关资料。因为在我们看来老师已经给了我们答案，老师的解答至少是比我们自己解答要好，所以我们也就停留在老师给我们的解答上，而没有进行深入的思考。雷老师上课反问我们，虽然看上去有的同学觉得难以理解，我觉得是一个很独特而且有效的教学方法。它能引导我们为了得到答案而去自己查阅相关资料，这样我们可以了解到不仅仅是问题的答案，而且可以了解相关内容，同时也能带动我们积极深入的思考。作为研究生的我们，学习不应该只是以前老师叫我们什么我们就学什么，我们更应该去深入探讨研究事物的本质规律和变化过程，这也应为我们研究生有别于本科生的资本。
2.上课由学生轮流主讲，后老师和其它同学提问的方法，是可以带动大家的学习积极性，每个人都得为讲好一堂课而积极准备，这就使得我们在准备的同时对相关的知识有了个比较全面的了解，在学习知识方面要优于传统的老师讲课的教学方法。通过学生讲课也可以起到锻炼我们授课的能力，以讲课的方式给其他人解释，这种能力的锻炼机会在我们这样的教学形势下本来就是很少。讲完后老师和同学的提问，也是检验我们知识面掌握是否有缺陷，以便查漏补缺。
3.由于很多人对学习不太积极主动，本来预想的积极主动讨论无法实现。如果能够从这方面改善，提高大家的积极性，这样的课堂将会更加生动和难忘，既可以学到很多专业知识，又可以调动大家的积极性活跃气氛，也能增进师生情谊。然而，由于传统的教学方法已经是根深蒂固，想在习惯了十多年的方式上突然改变是非常困难的事情。
4.课堂上是学生众多，如果有的时候因为一个同学的问题而卡住，确实有些不好，也浪费了时间。如果能够把大家组织起来分成数个小组，然后小组之间讨论和提问，我觉得或许会好些。如果因为某个同学回答不上来，组内其他人可以
代为解答，这样可以保证上课流畅而不致沉闷，也可以去掉问的不是自己事不关己的心理，都调动起来，其他组的同学也可以对其进行质问，提问和回答问题都主要是小组得分。由于上高等土力学课程的人数比较多，如果是一个人一个人轮流讲，那么一学期一个人也就是一次两次的，讲完了的同学就似乎没事了，也就光听听甚至后面都不用上课了。如果是小组可以减少轮流的时间，每次可以是两个小组或更多小组讲同一个内容，然后相互比较相互提问类似于辩论赛。平时计分主要是以小组为单位，等调动大家的积极性后可以单独回答计入单独个人成绩，还可以通过写作业、读书笔记论文或总结之类的加以区分。
5.通过这一学期的上课，我们也深知雷老师在给我们上课方面，是付出了很多的，虽然雷老师讲课讲得不是很多，但是还是能从中感受到雷老师上课是很认真的，这也是雷老师与其他老师有较大不同的地方，这些足以表达我们对雷老师的感谢！
6.以上是我的一些想法和观点，不知道是否正确。
2017高等土力学 1.在土的弹塑性模型中, 屈服面和破坏面有何不同和有何联系？ 答：屈服面是土体的应力在应力空间上的表现形式，可以看成是三维应力空间里应力的一个坐标函数，因此对土体来说，不同的应力在应力空间上有不同的屈服面，但是破坏面是屈服面的外限，破坏面的应力在屈服面上的最大值即为破坏面，超过此限值土体即破坏。 2.何谓曼代尔－克雷尔效应？ 答：土体在固结的初期，内部会出现孔隙水压力不消散而是上升，布局地区孔隙水压力超过初始值的现象。此效应仅在三维固结中出现，而在一维固结试验中并没有出现，在Biot的“真三维固结”理论可以解释磁现象。 3.与剑桥模型相比，清华弹塑性模型可以反映土的由剪应力引起的体积膨 胀（剪胀）。说明它是如何做到这一点的。 答：清华模型的硬化参数是关于塑形体应变和塑形剪应变的函数，而剑桥模型不是；此外，清华模型的屈服面椭圆与强度包线的交点不是椭圆顶点，因此会有剪胀。 4.天然岩土边坡的滑坡大多在雨季发生，解释这是为什么。 答：天然岩土边坡的滑坡发生总结起来两个原因，其一抗滑力减小，其二下滑力增大。在暴雨的天气中，因为地表雨水的下渗导致岩土体的含水率增加，从而提高了岩土体的重量，增大了下滑力；下雨天气因为雨水的下渗，岩土体遇水软化的特性导致抗滑力减小；另外在渗透性好的岩土体中，岩土体内部雨水沿坡面下渗，渗透力会降低岩土坡体的安全系数，因此一上几方面的原因导致了滑坡大部分发生在雨季。 5.比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散 方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结 果有什么主要不同？ 答：区别：扩散方程假设应力之和在固结和变形过程中保持常数，不满足变形协调条件。 结果：比奥固结理论可以解释土体受力之后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是严密计算结果也精确。比奥固结理论可以解释曼代尔-克雷效
一、填空题 1.饱和土体上的总应力由土骨架承担的有效应力和由孔隙承担的孔隙水压力组成，土的强度及变形都是由土的有效应力决定的。 2.莱特邓肯屈服准则在常规三轴压缩实验中，当 时它在π平面上的屈服与破坏轨迹趋近于一个圆；当 时，它退化为一个正三角形。由于在各 向等压时,所以K f>27是必要条件，因为静水压力下不会引起材料 破坏。 3. 东海风力发电桩基础有8根。 4.通过现场观测与试验研究，目前认为波浪引起的自由场海床土体响应的机制主要取决于海床中孔隙水压力的产生方式。孔隙水压力产生方式有两种：超孔隙水压力的累积（残余孔隙水压力）、循环变化的振荡孔隙水压力 5.目前计算固结沉降的方法有（）、（）、（）及（）。 答案：弹性理论法、工程实用法、经验法、数值计算法。 6.根据莫尔—库伦破坏准则，理想状态下剪破面与大主应力面的夹角为（）。答案：45 + / 7.土的三种固结状态：欠固结、超固结、正常固结。 8.硬化材料持续受力达到屈服状态后的变化过程：屈服硬化破坏 =。 9.相对密实度计算公式I D 10.静力贯入试验的贯入速率一般为 2cm/s。 11用一种非常密实的砂土试样进行常规三轴排水压缩试验，围压为 100kPa 和3900kPa，用这两个试验的莫尔圆的包线确定强度参数有什么不同？ 答：当围压由100kPa 增加到3900kPa 时，内摩擦角会大幅度降低。 12.塑性应力应变关系分为_____理论和_____________理论两种 增量（流动）、全量（形变） 13.三轴剪切试验依据排水情况不同可分为（）、（）、（） 答案：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪。 14.一种土的含水量越大，其内摩擦角越（小）。 15.剑桥模型（MCC）中的5个参数一次是 M VCL中的гλ，以及弹性部分的 K υ。 16.剑桥模型的试验基础是正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴试验。 17.一般情况下，石英砂的内摩擦角为 29~33 二、简答题 1.影响土强度的一般物理性质？ 答：1.颗粒矿物成分 2.粗粒土颗粒的几何性质 3.土的组成颗粒级配 4.土的状态 5.土的结构6.剪切带的存在对土强度的影响。 2.简述波浪在浅水中传播时有哪些变化？
硕士研究生《高等土力学》复习思考题 一(a)、将下面描述“土力学和岩土工程”的英文译成中文 Soil Mechanics 土力学 This class presents the application of principles of soil mechanics. It considers the following topics: the origin and nature of soils; soil classification; the effective stress principle; hydraulic conductivity and seepage; stress-strain-strength behavior of cohesionless and cohesive soils and application to lateral earth stresses; bearing capacity and slope stability; consolidation theory and settlement analyses; and laboratory and field methods for evaluation of soil properties in design practice. 这个类别介绍了土力学原理的相关应用。它由以下主题组成：土壤的起源和性质；土壤分类；有效应力原理；水力传导系数和渗流特性；非粘性土和粘性土的应力—应变—强度特性和在侧向土压力中的应用；承载力及边坡稳定性；固结理论和沉降分析；在设计活动中，实验室方法和现场实验方法关于土性的评估。 Soil amongst most variable and difficult of all materials to understand and model 土，在所有材料的理解和建模中，最易变的和最难了解的： 1. Complex stress-strain (non-linear , irreversible 不可逆的) 1 复合应力—应变（非线性的，不可逆的） 2. Properties highly variable function of soil types and stress history 2 性能，受到土壤类型和应力历史的影响，具有高度的可变性 3. Properties change with time, stress, environment, … 3 性能随时间，应力，环境等因素的改变而改变 4. Every site has different soil conditions - new challenge 4 新的挑战——每个地方都有不同的土性状态 5. Soil "hidden" underground and data on small fraction of deposit 5 土是“隐藏”在地下的，目前所存储的数据只是很小的一部分 Geotechnical Engineering 岩土工程 This course describes the application of soil mechanics in the analysis and design of foundations (shallow and deep) and earth retaining structures. The lectures include an overview of geotechnical site investigation methods and in situ tests used to estimate engineering parameters. The course emphasizes the importance of parameter selection in calculations of ultimate and serviceability limit state calculations for both shallow and deep foundations, and discusses methods of soil improvement. The section on earth retaining structures considers systems ranging from gravity walls to composite construction (reinforced earth), from structural support to field monitoring of excavations (bracing, tieback anchors etc.). 本课程介绍了在基础（浅基和深基）和挡土结构的分析与设计中土壤力学的应用。在这个讲课的课件中，包含了一个关于岩土工程现场调查和原位测试用来估计工程参数的方法的概述。本课程强调了参数的选择对于极限状态和正常使用极限状态下浅基础和深基础中相关计算的重要性，并讨论了土壤改良的方法。关于挡土结构的部分，考虑了从重力墙到复合结构（如加筋土）挡土系统，从结构支撑到现场基坑监测系统（如支撑，回接锚等。）。 (1) What is consolidation? （1）什么事固结？ Consolidation is a time-related (时间性) process of increasing the density (增加密度) of a saturated soil by draining some of the water out of the voids. 固结是一个时效性过程，是一个饱和土的密度随着部分孔隙水的排出而增加的过程。 (2)The shear strength of a soil [土的抗剪强度] (τf ) at a point on a particular plane was originally expressed by Coulomb as a linear function of the normal stress (σ’f ) on the plane at the same point by 'tan ''φστ?+=f f c
高等土力学 第一章土的物质构成及分类 1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？ 2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？ 3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？ 4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？ 试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？ 5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？ 6粘土表面电荷来源有哪几方面？利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理？ 7非饱和土中土水势以哪种为主？如何测定非饱和土的土水势大小？ 8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成？非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关？ 9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。 10试简明解说土水势的各分量？ 11土的结构有哪些基本类型？各有何特征？ 12分散土的主要特征是什么？为什么有些粘性土具有分散性？ 13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？ 14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？ 15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？ 16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？
17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？ 18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？ 19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。 第二章土的本构关系及土工有限元分析 1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做 试验，保持σ3为常量，增加σ1－σ3所得应力应变关系曲线有何不同？所得强度指标是否相同？ 2屈服面和硬化规律有何关系？ 3弹塑性柔度矩阵[C]中的元素应有哪三点特征？ 4剑桥弹塑性模型应用了哪些假定？欲得到模型参数应做哪些试验？ 5广义的“硬化”概念是什么？什么叫硬化参数？ 6什么是流动规则？什么叫塑性势？流动规则有哪两种假定？ 7弹塑性模型中，为什么要假定某种型式的流动法则，它在确定塑性应变中有何作用？ 8根据相适应的流动规则，屈服面和塑性应变增量的方向有何特征？ 9试解释为什么球应力影响塑性剪应变？ 10什么叫土的变形“交叉效应”？“交叉效应”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？ 11什么叫应力路径？什么叫应力历史？试结合图示说明它们对土的变形的影响？ 12什么叫土的“各向异性”？考虑“各向异性”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？ 13哪些因素影响土的变形？或土体变形有哪些特征？ 14什么叫剪缩？什么叫剪胀？什么样的土表现为剪胀，怎样的土表现为剪缩？邓肯双曲线模型能否反映剪胀，剪缩？为什么？修正剑桥模型能否反映？
清华大学高等土力学复 习题 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
高等土力学 第一章土的物质构成及分类 1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？ 2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？ 3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？ 4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？ 试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？ 5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？ 6粘土表面电荷来源有哪几方面利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理 7非饱和土中土水势以哪种为主如何测定非饱和土的土水势大小 8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关 9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。 10试简明解说土水势的各分量？ 11土的结构有哪些基本类型各有何特征 12分散土的主要特征是什么为什么有些粘性土具有分散性 13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？ 14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？ 15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？ 16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？ 17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？ 18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？ 19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。 第二章土的本构关系及土工有限元分析 1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做试验，保持σ 3 为常量，增加σ 1－σ 3 所得应力应变关系曲线有何不同所得强度指标是否相同 2屈服面和硬化规律有何关系？ 3弹塑性柔度矩阵[C]中的元素应有哪三点特征？ 4剑桥弹塑性模型应用了哪些假定欲得到模型参数应做哪些试验 5广义的“硬化”概念是什么什么叫硬化参数 6什么是流动规则什么叫塑性势流动规则有哪两种假定 7弹塑性模型中，为什么要假定某种型式的流动法则，它在确定塑性应变中有何作用？8根据相适应的流动规则，屈服面和塑性应变增量的方向有何特征？ 9试解释为什么球应力影响塑性剪应变？
附件3：研究生课程空白试卷（考试形式）式样 北京建筑工程学院研究生试题专用纸 得分阅卷人（签字）复核人（签字） 姓名学号年级 专业课程名称 考试日期2013年05 月17日试卷答卷所需时间1周 试题内容（附评分标准）： 1、简述土的结构性与成因，比较原状土与重塑土结构的强弱，并说明原因。(5分) 2、简述土工参数不确定性的主要来源和原因。(5分) 3、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因。(5分) 4、影响饱和无粘性土液化的主要因素有哪些？列举几种判断液化的方法。(5分) 5、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变化特性？(5分) 6、土的本构模型主要分哪几类？邓肯-张本构模型的本质是什么？并写出邓肯-张本构模型 应力应变表达式；并给出邓肯-张模型中参数的确定方法。(5分) 7、剑桥模型的试验基础及基本假定是什么？说明该模型各个参数的意义及确定方法。(5分) 8、比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散方程之间主要区别 是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结果有什么主要不同？(5分) 9、何为Mandol-cryer效应？说明其产生的机理。为什么拟三维固结理论（扩散方程）不能 描述这一效应？(5分) 10、影响地基承载力的因素有哪些？介绍地基极限承载力和容许承载力的意义。(5分) 11、地基的破坏形式和土的种类之间有何关系，具体原因是什么? (5分) 12、用高等土力学知识解释降雨尤其是暴雨是滑坡活动最重要的触发因素。(5分) 13、沙漠中稳定沙丘的背风坡坡度接近于松砂的天然休止角。它大于还是小于颗粒矿物的滑动摩擦角？为什么海边的沙滩的坡度要比松砂的天然休止角小的多？(5分) 14、正常固结粘土的强度包线过原点，即其粘聚力c为零。这是否意味着它在各种应力状态下都不存在任何粘聚力？(5分) 15、写出弗雷德伦德（Fredlund）的非饱和土强度公式，其中哪一个参数不是常数？它与土
河海大学高等土力学 试卷
《2012年河海大学高等土力学》—— 《土工原理》2012-05-16 1.土体在沉淀以后，抗剪强度有什么变化趋势？为什么？（8分） p128 （p116） 答：土体沉淀后，不同的主应力方向下土的抗剪强度不同：竖向抗剪强度高于水平抗剪强度。这是因为天然的土通常在沉积过程中，长宽比大于1的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定的状态，近似于水平层的沉淀，由于长期自重的作用，促成土颗粒排列有一定的方向性，这就形成了土层的各向异性结构，土层的各向异性结构导致土的力学性质上的各向异性。 2.土体中有机质对土体有什么影响？（8分） p4 土壤中的有机质存在是土区别于一般固体物质的主要特性之一，有机质是土壤固相物质中最易变化、性质最不稳定的组分。有机质对土体性质影响的一般规律：随着有机质含量的增加，土的分散性加大，天然含水率增高，干密度减小，胀缩性增加，压缩性增加强度减小，承载力降低，对工程极为不利。 3.十字板剪切实验中，竖向剪切强度与两端水平剪切强度哪个大？为什么？ （7分）p102 答：（十字板剪切实验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度实验的方法，这种方法适合于现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀饱和软粘土。对于粘土中夹带薄层细、粉砂或贝壳，用该方法测得强度偏高。） 现场土常常是各向异性的，对于正常固结土，水平面上的抗剪强度一般小于垂直面上的抗剪强度。产生各向异性的原因在于：土的成层性和土中的应力状态不同。 4.三轴实验中的破坏规范主应力之差和主应力之比，有什么不同？有什么区 别？（7分）p124
高等土力学历年真题 一、 黄土湿陷性机理与处治方法。(2010年) 1、黄土湿陷泛指非饱和的、结构不稳定的黄色土，在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的附加下沉现象。黄土湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对于湿陷的机理目前国内外有多种假说，归纳起来可分为内因和外因两个方面。 黄土形成初期，季节性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，而长期的干旱使水分不断蒸发，于是少量的水分以及溶于水中的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。同时随着含水量的减少，土颗粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力逐渐加大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体在自重压密，从而形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状大孔隙结构。 当黄土受水浸湿或在一定外部压力作用下受水浸湿时，结合水膜增厚并楔入颗粒之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中，各种胶结物软化，结构强度降低或失效，黄土的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的湿陷变形。 2、黄土地基处理方法 地基处理应考虑场地的选择和勘探，黄土湿陷类型的派别和地基处理方法的选择，以达到建筑设计经济与安全的要求。 灰土垫层 传统方法，用于高层建筑更能发挥其作用，它具有一定的胶凝强度和水稳定性，在基础压力作用下以一定的刚性角向外扩散应力，因而常用作刚性基础的底脚。 砂石垫层 用于地下水位较高的软弱土层，厚度约1-3m ，其下为工程性能良好的下卧层。 强夯法 是处理湿陷性黄土地基最经济的一种方法，其处理土层厚度一般用梅纳提出的估算公式QH z α= 灰土挤密桩 是处理大厚度湿陷性黄土地基方法之一，其作用是挤密桩周围的土体，降低或者消除桩深度内地基土的湿陷性，提高承载力。 振冲碎石桩 主要用于饱和黄土的地基处理，它以振冲置换作用为主。 打入混凝土预制桩 锤击沉入的钢筋混凝土预制桩，质量稳定，工艺简便，是目前高层建筑基础应用较广的一种。 灌注桩 主要用于饱和黄土填土地基，他是利用挖空或沉桩基将钢制桩管沉入土中成孔
一.回答下列问题： 1.何谓非饱和土的基质吸力? 举出一种非饱和土的强度公式。 2.三轴试验中的膜嵌入或顺变性（Membrane Penetration）对试验结果有什么影响？对什么土和什么类型的试验影响比较大？ 3.说明普朗特尔（Prandtl）和太沙基（Terzaghi）的地基极限承载力公式的基本假设条件和滑裂面形状。 4.何谓德鲁克（Drucker)假说？何谓相适应和不相适应的流动规则？对两种情况各举一个土的弹塑性模型。 5.某饱和砂土的固结不排水三轴试验结果如下图所示，在p－q 坐标定性绘出有效应力路径。应当如何确定这种土的有效应力强度指标？ σ1-σ3 q ε1 o p σ3 u 二. 选择一个问题回答： 1.在深覆盖层上修建土石坝时，坝体和覆盖层的防渗结构物主要有那些型式？各有什么优缺点？ 2.在地基处理方法中有哪些型式的复合地基桩？说明其适用范围。 三．最近在岩土工程界关于基坑支护土压力计算的讨论很热烈, 试谈谈你对土压力的“水土合算”与“水土分算”的看法 四. 某油罐地基工程采用堆载预压法进行地基加固，地基土的抗剪强度指标如图所示，已知中心点M处的自重应力为：σsz=40kPa, σsx=32 kPa. 当设计堆载压 力p＝200 kPa时在M点引起的附加压力σz=120 kPa,σx=30 kPa,分析M点是否 会破坏？应如何进行堆载才能防止地基破坏？ 粉质粘土 孔压系数A=0.4 c'=10Kpa H ?'=30? k=5?10-6cm/s 五．在一个高2米的铁皮槽中装有饱和的均匀松砂，其孔隙比e=0.85,砂的比重Gs=2.67,内摩擦角φ=32?。然后在振动时砂土发生了完全液化。由于槽壁位移，槽内的砂土的水平土压力是主动土压力，试计算砂土液化前后的槽壁上和槽底上的土压力和水压力。（10分） 饱和松砂 2．0米 六．回答下列问题： （一）说明高层建筑上部结构、基础和地基的相互作用关系。 （二）规范规定：一般粘性土中的预制桩，打入后15天，对软粘土，打入后21天，才能进行静载试验，为什么？ （三）为什么对于小型建筑物地基一般是承载力控制；对于大型建筑物地基一般是沉降控制？ （四）有一个建筑物的地基承载力基本值是120kPa，要求的设计承载力是250kPa，设计者在原地基上增加了70厘米厚的水泥土
2.7 （1）修正后的莱特-邓肯模型比原模型有何优点？ 莱特-邓肯模型的屈服面和塑性势面是开口的锥形，只会产生塑性剪胀；各向等压应力下不会发生屈服；破坏面、屈服面和塑性势面的子午线都是直线不能反映围压对破坏面和屈服面的影响。为此，对原有模型进行修正，增加一套帽子屈服面，将破坏面、屈服面、塑性势面的子午线改进为微弯形式，可以反映土的应变软化。 （2）清华弹塑性模型的特点是什么？ 不首先假设屈服面函数和塑性势函数，而是根据试验确定塑性应变增量的方向，然后按照关联流动法则确定其屈服面；再从试验结果确定其硬化参数。因而这是一个假设最少的弹塑性模型 2.8如何解释粘土矿物颗粒表面带负电荷？ 答：（1）由于结构连续性受到破坏，使粘土表面带净负电荷，（边角带正电荷）。 （2）四面体中的硅、八面体中的铝被低价离子置换。 （3）当粘土存在于碱性溶液中，土表面的氢氧基产生氢的解离，从而带负电。 2.9土的弹性模型分类及应用： 线弹性：广义胡克定律 非线弹性：增量胡克定律 高阶弹性模型：柯西弹性模型、格林弹性模型、次弹性模型 ①弹性模型：一般不适用于土，有时可近似使用：地基应力计算；分层总和法②非线弹性模型：使用最多，实用性强：一般 参数不多；物理意义明确；确定参数的试验比较简单③高阶的弹性模型：理论基础比较完整严格；不易建立实用的形式：参数多；意义不明确；不易用简单的试验确定 3.1-3.2正常固结粘土的排水试验和固结不排水试验的强度包线总是过坐标原点的，即只有摩擦力；粘土试样的不排水试验的包线是水平的，亦即只有粘聚力。它们是否就是土的真正意义上的摩擦强度和粘聚强度？ 答：都不是。正常固结粘土的强度包线总是过坐标原点，似乎不存在粘聚力，但是实际上在一定条件下固结的粘土必定具有粘聚力，只不过这部分粘聚力是固结应力的函数，宏观上被归于摩擦强度部分。粘土的不排水试验虽然测得的摩擦角为0，但是实际上粘土颗粒之间必定存在摩擦强度，只是由于存在的超静空隙水压使得所有破坏时的有效应力莫尔圆是唯一的，无法单独反映摩擦强度。 3.3什么是三轴试验的临界孔隙比？论述临界孔隙比与围压的关系。 所谓临界孔隙比是指在三轴试验加载过程中，轴向应力差几乎不变，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比，也可以叙述为：用某一孔隙比的砂试样在某一围压下进行排水三轴试验，偏差应力达到（σ1-σ3）ult时，试样的体应变为零；或者在这一围压下进行固结不排水试验中破坏时的孔隙水压力为零，这一孔隙比即为在这一围压下的临界孔隙比。 临界孔隙比与围压的关系：如果对变化的围压σ3进行试验，则发现临界孔隙比是不同的。围压增加临界孔隙比减小，围压减小临界孔隙比增加。 3.4请简述影响土强度的外部因素。 参考答案： 1.围压3对土强度影响； 2.中主应力2的影响； 3.土强度具有各向异性； 4.加载速率对土的抗剪强度有一定影响； 5.温度对土强度有一定影响。 3.5 对某种饱和正常固结粘质粉土，已知其有效应力强度指标和孔压系数分别为=0，，B=1，=2/3。 （1）计算该土在常规三轴压缩试验（CTC）中的固结不排水强度指标。 （2）计算该土在减围压三轴压缩试验（RTC）中的固结不排水强度指标。 答：（1）CTC：保持围压不变，增加轴向应力。 为轴向应力；为固结压力（围压） 试验应力路径：，， ，代入数据得， 根据有效应力原理得 由于=0，所以
参考书目《高等土力学》李广信 第1章土工试验及测试 一、简述土工试验的目的和意义。 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。 2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。 3）确定理论计算和工程设计的参数。 4）验证理论计算的正确性及实用性。 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 第2章土的本构关系 ★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51 土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。 与金属材料相比，土的变形特性包含： ①土应力应变的非线性。由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。 ②土的剪胀性。由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。 ③土体变形的弹塑性。在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。 ④土应力应变的各向异性和土的结构性。不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。 ⑤土的流变性。土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。 影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。 ★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2) 土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。 四、论述土的本构关系分类，并举例说明。 1、弹性本构关系 弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性
模拟考试5及答案 1． 下图为拟选用的200米堆石坝料的级配表；拟采用厚粘土心墙防渗，粘土塑性指数I p =17；地基覆盖层 为50米，地基土以砂砾石为主。如果要求对该坝进行竣工时的稳定分析以及施工期的有效应力变形数值计算（采用土的本构关系模型与比奥固结理论耦合计算），变形数值计算采用Duncan-Chang 双曲线模型，现有三轴仪的试样尺寸为φ300×600mm ，需要对试验、模型参数确定和计算步骤进行设计。 （1） 对堆石料和粘土料应进行什么样的三轴试验？（包括堆石料的模拟、试验的排水条件及试验量测 数值等） （2） 简述在上述试验资料基础上，确定理论和模型的参数方法与步骤； （3） 对于非线性堆石坝变形分析，如何采用增量法分步进行计算？ （4） 如何进行竣工时的稳定分析？ 解答： （1） 对于堆石料应进行三轴排水的常规压缩试验。但是最大粒径为300/5＝60mm ， 建议采用替代法模拟；因为细颗粒较少，也可采用相似模拟或者其他模拟方法。对于粘土对于有效应力计算，应当进行排水三轴试验；但是为了测定孔压系数也要进行不排水试验（A,B ），也可用于总应力法的稳定分析； （2） 试验比奥固结理论需要测定孔压系数A,B ；Duncan-Chang 双曲线模型中的堆石 料和粘土料试验E,B 或者E 、ν模型，用三轴排水试验进行参数确定。 （3） 对于增量法可以逐层填筑，分布计算，一般可以模拟实际的填筑过程和工序； 在每一加载过程中，还应当用时间的差分进行孔压消散的比奥理论计算；最后得到竣工时的应力、孔压和变形（位移）。也可以用于稳定分析（总应力法或者有效应力法） （4） 总应力法：采用不排水强度指标，用圆弧法分析（比肖甫法和摩根斯坦－普赖 斯法）。如果采用有效应力分析，则可以通过计算确定心墙中的超静孔压等值线，采用有效应力强度指标。 2．在一种松砂的常规三轴排水压缩试验中，试样破坏时应力为：σ3＝100kPa ，σ1－σ3＝235kPa 。 (1) 计算下面几个强度准则的强度参数： 莫尔－库仑强度准则：（σ1－σ3）/（σ1＋σ3）＝sin ?; 广义屈雷斯卡(Tresca)准则： σ1－σ3=αt I 1 松冈元－中井照夫强度准测：I 1I 2/I 3＝k f. （2）平面应变状态的试样的y 方向为零应变方向，已知ν＝0.35。初始应力状态为σz ＝σx ＝200kPa 且按 ?σz /?σx ＝-2比例加载，利用以上3个强度准则分别计算试样破坏时的σz ＝？ σx ＝？σy ＝？b=? 解答： （1）参数计算：σ3＝100kPa ，σ1－σ3＝235kPa ，σ3＝σ2＝100kPa ，σ1＝335kPa ①莫尔－库仑强度准则 1313235 0.54,32.7435 σσφσσ-===?+ ②Tresca 113 1 3352100535235 0.44535 t I kPa I σσα=+?=-= = = ③松冈元
.回答下列问题: 1. 何谓非饱和土的基质吸力？举出一种非饱和土的强度公式。 2. 三轴试验中的膜嵌入或顺变性（ Membrane Penetration ）对试验结果有什么影响？对什么土和什么类型的试验影响比 较大？ 3. 说明普朗特尔（Prandtl ）和太沙基（Terzaghi ）的地基极限承载力公式的基本假设条件和滑裂面形状。 4. 何谓德鲁克（Drucker ）假说？何谓相适应和不相适应的流动规则？对两种情况各举一个土的弹塑性模型。 5. 某饱和砂土的固结不排水三轴试验结果如下图所示，在 p - q 坐标定性绘出有效应力路径。应当如何确定这种土的有 效应力强度指标？ U 二.选择一个问题回答： 1. 在深覆盖层上修建土石坝时，坝体和覆盖层的防渗结构物主要有那些型式？各有什么优缺点？ 2. 在地基处理方法中有哪些型式的复合地基桩？说明其适用范围。 三?最近在岩土工程界关于基坑支护土压力计算的讨论很热烈 ，试谈谈你对土压力的“水土合算”与“水土分算”的看 法 四.某油罐地基工程采用堆载预压法进行地基加固，地基土的抗剪强度指标如图所示，已知中心点 M 处的自重应力为: Sz =40kPa, ；x =32 kPa.当设计堆载压 力p = 200 kPa 时在M 点引起的附加压力 Z =120 kPa, X =30 kPa,分析M 点是否 会破坏？应如何进行堆载才能防止地基破坏？ 孔压系数A=0.4 c ?=10Kpa H ??=30? _ -6 k=5 ：10 cm/s 五?在一个高2米的铁皮槽中装有饱和的均匀松砂，其孔隙比 e=0.85,砂的比重Gs=2.67,内摩擦角：；：；：。然后在振动时 砂土发生了完全液化。由于槽壁位移，槽内的砂土的水平土压力是主动土压力，试计算砂土液化前后的槽壁上和槽底上 P 粉质粘土
高等土力学复习 一、概念 1.屈服准则、屈服面 （1）屈服准则： A.受力物体内质点处于单向应力状态时，只要单向应力大到材料的屈服点时，则该质点开始由弹性状态进入塑性状态，即处于屈服。 B.受力物体内质点处于多向应力状态时，必须同时考虑所有的应力分量。在一定的变形条件（变形温度、变形速度等）下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，质点才开始进入塑性状态，这种关系称为屈服准则，也称塑性条件。它是描述受力物体中不同应力状态下的质点进入塑 性状态并使塑性变形继续进行所必须遵守的力学条件，这种力学条件一般可表示为()ij f C σ=，又称为屈服函数，式中 C 是与材料性质有关而与应力状态无关的常数，可通过试验求得。屈服准则是求解塑性成形问题必要的补充方程。 （2）屈服面：在应力空间或应变空间中，每一个点都代表一个应力状态或一个应变状态。应力或应变状态的变化，可以在相应空间中绘出一条相应的曲线，这样的曲线称为应力路径或应变 路径。根据不同路径所进行的实验，可以确定从弹性阶段进入塑性阶段的界限，即确定 屈服点，这些屈服点连结起来后形成一个曲面，这样的曲面称为屈服面。屈服面的数学 表达式称为屈服函数。 2.流动法则 MISES 提出的塑性势理论认为，经过应力空间()123,,σσσ任何一点，必有一塑性位势等势性存在，它可以表示为：() ,H 0ij g σ=,而塑性应变增量，其变形方向与塑性位势正交，即()'/'p ij d d g ελσ=??。这个法则与理想流体的流动问题类似，因而称为流动法则（由于是一个梯度的表示，也称为正交法则）。用于确定非线性阶段材料的塑性增量的大小、方向、与应力关系的问题。 3.硬化规律 当材料达到屈服后，屈服的标准要改变，即k 要变化。k 的变化情况即硬化规律。k 的3种变化规律：①屈服后k 增加，材料硬化；②k 减小，材料软化；③k 不变，理想塑性变形。 4.破坏准则、破坏面 土体达到破坏后，变形会不断发展，与破坏前是截然不同的。建立土的应力—应变关系，不 能不弄清在什么情况下土体达到破坏，这个标准称为破坏准则，即() *ij f f k σ=。
第二章 土的本构关系 2.1 在邓肯-张的非线性双曲线模型中，参数a 、b 、E i 、E t 、(σ1-σ3)ult 以及R f 各代表什么意义？ 答：参数E i 代表三轴试验中的起始变形模量、a 代表E i 的倒数；(σ1-σ3)ult 代表双曲线的渐近线对应的极限偏差应力，b 代表(σ1-σ3)ult 的倒数；E t 为切线变形模量；R f 为破坏比。 2.2 土的塑性力学与金属的塑性力学有什么区别？ 答：金属塑性力学只考虑剪切屈服，而岩土塑性力学不仅要考虑剪切屈服，还要考虑静水压力对土体屈服的影响；岩土塑性力学更为复杂，需要考虑材料的剪胀性、各向异性、结构性、流变性等，而且应力应变关系受应力水平、应力路径和应力历史等的影响。 2.3 说明塑性理论中的屈服准则、流动准则、加工硬化理论、相适应和不相适应的流动准则。 答：（1）屈服准则：在多向应力作用下，变形体进入塑性状态并使塑性变形继续进行，各应力分量与材料性能之间必须符合一定关系时，这种关系称为屈服准则。屈服准则可以用来判断弹塑性材料被施加一应力增量后是加载还是卸载，或是中性变载，亦即是判断是否发生塑性变形的准则。 （2）流动规则：指塑性应变增量的方向是由应力空间的塑性势面g 决定，即在应力空间中，各应力状态点的塑性应变增量方向必须与通过该点的塑性势面相垂直，亦即p ij ij g d d ελσ?=?①。流动规则用以确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量张量的各个分量间的比例关系。 （3）相适应、不相适应的流动准则：根据德鲁克假说，对于稳定材料0p ij ij d d σε≥，这就是说塑性势面g 与屈服面f 必须是重合的，亦即f=g ，这被称为相适应的流动规则。如果令f≠g ，即为不相适应流动规则。 （3） 加工硬化定律：是计算一个给定的应力增量引起的塑性应变大小的准则，亦即式①中的dλ可以通过硬化定律确定。
参考书目《高等土力学》广信 第1章土工试验及测试 一、简述土工试验的目的和意义。 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。 2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。 3）确定理论计算和工程设计的参数。 4）验证理论计算的正确性及实用性。 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 第2章土的本构关系 ★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51 土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。 与金属材料相比，土的变形特性包含： ①土应力应变的非线性。由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。 ②土的剪胀性。由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。 ③土体变形的弹塑性。在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。 ④土应力应变的各向异性和土的结构性。不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。 ⑤土的流变性。土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。 影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。 ★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2) 土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。 四、论述土的本构关系分类，并举例说明。 1、弹性本构关系 弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性
一(b)、《高等土力学》研究的主要内容。 二、与上部结构工程相比，岩土工程的研究和计算分析有什么特点？ 三、归纳和分析土的特性。 四、简述土的结构性与成因，比较原状土与重塑土结构性强弱，并说明原因？ 五/0、叙述土工试验的目的和意义。 五/1、静三轴试验基本原理（即确定土抗剪强度参数的方法）与优点简介 五/2、叙述土体原位测试（既岩土工程现场试验）的主要用途，并介绍3种原位测试方法 五/3、粘土和砂土的各向异性是由于什么原因引起的？什么是诱发各向异性？ 五/4、介绍确定土抗剪强度参数的两种不同方法（包括设备名称），并分析其优缺点？ 五/5、什么叫材料的本构关系？在土的本构关系中，土的强度和应力-应变有什么联系？ 五/6、什么是加工硬化？什么是加工软化？请绘出他们的典型的应力应变关系曲线。 五/7、渗透破坏的主要类型？渗透变形的主要防治方法？ 五/8、沉降计算中通常区分几种沉降分量？它们的机理是什么？按什么原理对它们进行计算？ 六、阐述土工参数不确定性的主要来源和产生原因？ 七、岩土工程模型试验要尽可能遵守的原则？ 八、何谓土的剪胀特性？产生剪胀的原因？ 九、影响饱和无粘性土液化的主要因素有哪些？举出4种判断液化的方法。 十、刚性直剪试验的缺点并提出解决建议？ 十一、列举一个土工试验在工程应用中的实例，并用土力学理论解释之。 十二、叙述土工试验的目的和意义和岩土工程模型试验要尽可能遵守的原则？ 十三、土的本构模型主要可分为哪几类？邓肯-张本构模型的本质？并写出邓肯-张本构模型应力应变表达式，并在应力应变座标轴中表示。 十四、广义地讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特征？ 十五、在土的弹塑性本构关系中，屈服准则、硬化定理、流动法则起什么作用？ 十六、剑桥模型的试验基础及基本假定是什么？说明该模型各参数的意义及确定方法。 十七、给出应变硬化条件下，加载条件。为什么该条件在应变软化条件下不能使用 十八、土的本构模型主要可分为哪几类？何为非关联流动法则？写出基于非关联流动法则的弹塑性本构关系。