高等土力学试卷

模拟考题1一. 解释名词或回答问题:（每题4分，共40分）1.何谓曼代尔－克雷尔效应2.何谓非饱和土的基质吸力。

3.饱和砂土的振动液化与砂土的哪些性质有关4.举出影响饱和粘性土的渗透性的主要因素。

5.绘出剑桥模型(Cam-Clay)的物态边界面，并标出临界状态线。

6.剑桥模型(Cam-Clay)和修正的剑桥模型在p-q平面是的屈服方程分布为：f=-M ln(p/p0)=0 f= p/p-M2/M2+其中：q/p绘制它们在p-q平面上的屈服轨迹的形状。

7.定性绘制密砂在高围压（Mpa）和低围压下(=100kpa)的应力、应变、体应变间的关系曲线。

8.写出弗雷德伦德(Fredlund)的关于非饱和土的强度公式。

9.如何表示土在周期荷载下的动强度对饱和砂土，其在周期荷载下的动强度与哪些因素有关10.比奥（Biot）固结理论和太沙基(Terzaghi-)－伦杜立克(Rendulic)的拟三维固结理论（扩散方程）的主要假设条件的区别是什么二．解答下面各题：（共5题，每题5分，总计25分）1．两厚度相等的相邻粘土层的土的参数和固结系数不同（分别为 k1＝310－6cm/s、 k2=210-7cm/s mv1=, mv2=，可将其按均质土进行近似的一维固结计算，计算其平均固结系数Cv：k（Cv=_____ ）mv2．绘制一2的均匀无粘性土无限长、无限深土坡在有沿坡渗流情况下的流网。

203．一种松砂的固结不排水试验的有效应力路径如图所示，绘出其应力应变关系曲线和孔压曲线。

q0 pu4．用砂雨向大砂池中均匀撒砂，然后在不同方向取试样，进行了以下不同的三轴试验：（Z为竖直方向）(1)z =1,x=y=3与y=1,z=x=3(2)z =1,x=y=3与z=y=1,x=3(3)x =y=1，z=3与y=1,z=x=3(4)y =1,z=x=3与z=y=1,x=3根据土强度的各向异性和中主应力对土的强度的影响，判断在四种试验中哪一种试验得到的的强度指标大（可表示为前>后,前<后。

土力学考试试题一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 土力学是研究什么物质的力学性质的学科？A. 岩石B. 土壤C. 水D. 空气2. 土的三相组成指的是哪三相？A. 固相、液相、气相B. 固相、液相、生物相C. 固相、气相、生物相D. 液相、气相、生物相3. 下列哪项不是土的物理性质指标？A. 密度B. 孔隙比C. 含水量D. 强度4. 土的固结试验是为了测定土的哪项参数？A. 密度B. 孔隙率C. 固结系数D. 渗透系数5. 土的分类中，根据颗粒大小将土分为几类？A. 三类B. 四类C. 五类D. 六类6. 土的抗剪强度一般由哪两部分强度组成？A. 内摩擦力和黏聚力B. 内摩擦力和黏性力C. 黏聚力和黏性力D. 黏性力和黏结力7. 土的应力历史对土的哪项性质有显著影响？A. 密度B. 含水量C. 压缩性D. 渗透性8. 在土力学中，有效应力原理是由哪位科学家提出的？A. 特扎嘎B. 库仑C. 达西D. 泰勒9. 下列哪项不是土的压缩性指标？A. 压缩系数B. 弹性模量C. 固结系数D. 孔隙比10. 土的渗透性试验通常用来测定土的哪项参数？A. 密度B. 孔隙率C. 渗透系数D. 抗剪强度二、判断题（每题1分，共10分）11. 土的液限和塑限是土分类的重要指标之一。

（）12. 土的固结是指土体在荷载作用下体积减小的过程。

（）13. 土的内摩擦角越大，土的抗剪强度越高。

（）14. 土的含水量增加，其密度也会相应增加。

（）15. 土的颗粒大小分布曲线可以用来确定土的均匀度和级配。

（）16. 土的压缩模量与土的压缩性无关。

（）17. 土的固结系数是固结试验中得到的一个参数，它与土的类型无关。

（）18. 土的渗透性只与土的孔隙大小和分布有关。

（）19. 土的应力-应变关系是线性的。

（）20. 土的黏聚力只与土的矿物成分有关，与土的应力历史无关。

（）三、简答题（每题5分，共20分）21. 简述土力学中的有效应力原理。

高等土力学试题汇总 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】（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。

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。

高等土力学试题(2011)1、饱和土中的渗流和非饱和土中水分迁移规律有哪些相同，哪些不同？孔隙水的移动速率在哪种土中快，为什么？答：二者的相同点：土体中水的流动都服从达西定律；不同点：饱和土中只存在水这一相，而非饱和土中存在水和气两相，他们有各自的渗透流动规律，但气的流动又影响到水的流动，尤其影响到土的固结，也要讨论气的渗透规律。

饱和土中水压力是正值，非饱和土中水压力是负值。

饱和土的渗透系数是常数，非饱和土的渗透系数不是常数；孔隙水率在饱和土中的移动速率快，渗透系数受饱和度的影响，饱和度低，孔隙中气体占据一定的体积，阻碍了水的流动，过水断面面积也缩小，渗透系数就小，孔隙水的移动速率慢。

2、什么叫剪胀性，剪缩性？什么样的土表现为剪胀？什么样的土表现为剪缩？邓肯双曲线模型能否反映剪胀剪缩性？为什么？修正剑桥模型能否反映？答：剪胀性：试样在排水剪试验中体积先减小后增加剪缩性：试验在排水剪试验中体积减小。

强超固结土表现为剪胀，正常固结土和弱超固结表现为剪缩。

邓肯双曲线模型不能反映剪胀剪缩性。

这是因为模型用于广义胡克定律，而胡克定律不可能反映剪胀剪缩性。

对于邓肯张非线性模型，有Eν-与-两种，Eν-模型本身是允许剪胀的，计算所得的泊松比可能大于0.5。

E B-只是有限元计算中，不允许泊松比大于0.5，故模型中不反映剪胀性；E B 模型本身不反映剪胀性。

修正剑桥模型许多情况下能较好反映土的变形特性，它能反映剪缩，但不能反映剪胀。

3、土体有哪些主要变形特性？答：土体的变形是土力学最基本也是最重要的问题，土体变形是复杂的，有些土加荷后立即完成，有些土的变形随时间逐步发展。

随时间发展的变形中又有两部分：一部分是由孔压的消散，即固结变形：另一部分与孔压无关，即使孔压完全消散了，变形仍然随时间而发展，即流变变形。

土的变形是有效应力引起的，有效应力并不是颗粒之间接触点处的实际应力。

通过饱和土有效应力原理和非饱和土的有效应力原理来反映土的一些有效参数，来发现土的一些基本特性。

岩土2002级研究生 2002~2003学年第二学期期末试题卷科目：高等土力学 姓名： 学号：教师 左红伟一 名词解释（每题1分，共12分）1. 地基固结度2. 有效应力分析法3. 最优含水量4.等应变假定（轴对称固结问题） 5．井阻效应 6. 横观各向同性体 7.原始压缩曲线 8. 强度发挥度9. 临界孔隙比 10. Mandel-Cryer 效应 11.超固结土的剪涨 12. 超固结比OCR二 简答题（每题3分，共52分）1．建立Shampton 空隙水压力方程的意义？推导水压力系数方程的依据是什么？2．影响土体的抗剪强度有那些？那些因素最重要？具体简述土体的破坏准则原理和Mohr-Coulomb 在π平面的形状？为什么用Mohr-Coulomb 准则偏于安全？3.为什么次固结越大，先期固结压力P c 值越大？4. Terzaghi 一维固结方程固结系数的测定分为哪些方法，试述各方法的原理？5. 临界水力梯度与起始梯度的区别?势函数和流函数满足Laplace 方程，推导的前提是什么？6. 推导Terzaghi-Redulic 固结方程最基本原则？为什么说Biot 固结理论比Terzaghi-Redulic 理论更为精确？7. 推导Terzaghi 一维固结方程与推导陈宗基粘弹性一维固结方程的区别和联系？8.要提高沉降计算精度的关键问题是什么？当今为了使计算结果更合理，发展了哪些沉降计算方法，请分类总结？9. 利用CIU 试验强度曲线测定前期固结压力的方法利用了土的什么特性? 考虑先期固结压力沉降计算方法为什么要分两部分计算？10. 简述土的压缩系数α，压缩模量E s ,回弹模量E r ,体积压缩模量m v ,变形模量E, 切线模量E t 和割线模量E q 的定义、测定方法以及相互关系？11. 什么是K 0 固结试验，试介绍K 0 （CU ）固结压缩试验步骤？12. 应力路径法的应变等值线法计算土体总竖向应变lc ld l εεε+=利用了土的什么特性和原理？13. 在荷载作用下软粘土地基中土体强度变化有哪些趋势？土体的各向异性是由什么原因造成的？14 压缩曲线和回弹曲线采用三种坐标绘制（1）e-p 坐标 （2）e-logp 坐标（3）e-lnp 坐标，简述各曲线变化特点及λα , ,c C 概念。

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-克雷效应，而扩散理论不能。

6. 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：3＝100kPa ，1－3＝235kPa 。

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）针对详细土样的试验，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好用性。

5）原位测试、原型监测干脆为土木工程服务，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更。

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，孔隙总是削减的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不行复原的，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，土一般不会完全复原到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以复原的，部分应变式不行复原的塑性应变，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更的特性，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，产生剪胀的缘由？P52()土体由于剪应力引起的体积变更称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变更，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。

土力学真题（带答案）土力学及地基基础试题课程代码：02398一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．土是由下列物质中的哪一个的风化产物经过各种地质作用剥蚀、搬运、沉积而成的？（Α ） A．岩石 B．地核 C．地幔 D．矿物2．若土颗粒大小均匀、级配不良，则其不均匀系数Cu为（Α ） A．Cu＜5 B．Cu ＞5 C．Cu＜10 D．Cu＞103．饱和粘性土的无侧限抗压强度试验，其破坏面与最大主应力作用面之间的夹角为（Β ） A．30° B．45° C．60° D．90°4．当地基塑性区的最大开展深度为基础宽度的四分之一时，相应的基底压力记为（Β ） A．pcr B．p1/4 C．p1/3 D．pu5．假设土的抗剪强度线与摩尔应力圆相割，则表示土体（⒋ ） A．有一个面达到破坏状态 B．有两个面达到破坏状态C．在多组主应力作用下破坏D．两交点之间的圆弧所代表的各个面均达到破坏状态 6．端承型群桩基础，群桩效应系数η的值为（Β ） A．0.8 B．1.0 C．1.25 D．1.6717．在无限均布荷载作用下，地基中的附加应力分布特点是（⒋） A．曲线分布B．正三角形分布 C．倒三角形分布 D．沿深度不变8．高耸建（构）筑物应主要验算的地基变形特征是（3 ） A．沉降量 B．沉降差C．倾斜 D．局部倾斜9．轻便触探试验所用锤的质量为（Α） A．10kg B．28kg C．63.5kg D．100kg10．当桩产生负摩擦阻力时，桩相对于地基土的位移是（Α） A．向上 B．向下C．相对不动 D．侧向二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。

错填、不填均无分。

11.受建筑物影响的一部分地层称为《地基》。

一. 解释名词或回答问题:（每题5分，共40分）1．在以下三轴排水试验中，哪些试验在量测试样体变时应考虑膜嵌入 (membrane penetration)的影响？HC, CTC, CTE, RTC, RTE, 以及平均主应力为常数的TC ，TE 试验。

同时在常规三轴固结不排水(CU)压缩试验中，围压σ3为常数，其膜嵌入 (membrane penetration)效应对于试验有没有影响，为什么？2．在剑桥模型中，物态边界面上的不排水三轴试验的有效应力路径向p '--q 平面的投影是不是其屈服轨迹？为什么？剑桥模型的硬化参数是各向等压下的压力p '，它又与塑性体应变成单值关系，所以它也可以说是以塑性体应变εp v .为硬化参数，(2分)亦即同一屈服面上εp v .是常数（弹性墙上），(1分)而有效应力路径上只是总体应变εv .为常数，所以其投影不是其屈服轨迹(2分)。

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。

可以从两个方面回答（其中答出一个即可）：（1） 从屈服轨迹的形状分析：清华模型的椭圆与强度线并不一定就在顶点，如剑桥模型那样。

在其顶点以后部分反映剪胀。

(2分)（2） 清华模型的硬化参数中为塑性体应变和塑性剪应变的函数，而不是只为塑性体应变的函数，剑桥模型h=εp v .随着加载硬化参数增加，εp v 增加，亦即只能减缩，清华模型无此限制。

或(2分)图1 第一大题第3小题图 (3分)4．Duncan-Chang 模型与剑桥模型都是在常规三轴试验基础上建立的，前者通过常规三轴试验确定的(σ1-σ3)~ε1~εv 的关系推出模型参数；后者通过三轴试验建立了用p '--q 表示的模型屈服函数。

这两个模型是否可以直接应用于平面应变问题的数值计算？作为本构模型，它们可以应用于计算任何应力状态和应力路径，Duncan-Chang 模型中有两个基本的弹性模型参数E 和ν，剑桥模型的流动法则没有任何限制(3分);ij ijf d d ελσ∂=∂。

05年一、一粘土试样在三轴仪中，施加有效应力300kPa 下等向固结，固结完成后等向卸载至有效应力50kPa （状态B ）。

在此基础上进行常规排水压缩试验（侧向应力保持不变），使q ′＝100kPa （状态C ）。

然后试样在不排水条件下 加载至破坏（状态D ）。

利用修正剑桥模型分析上述试验。

土的材料参数为：λ＝0.16，κ＝0.04，Γ＝3.0 和M ＝1.0。

求 （1） 在e~lnp 坐标下绘出正常固结和临界状态线和A →B →C →D 路径； （2） 估计在A →B →C →D 试验过程中q 的峰值； （3） 估计土样破坏时q 的极限值和孔隙比e （状态D ）。

（1） 已知：λ＝0.16，κ＝0.04，Γ＝3.0 和M ＝1.0。

N 与Γ之间的关系为：08.3ln2)04.016.0(0.32ln )(=-+=-+Γ=k N λ 正常固结线（NCL ）为： p p N e '-='--=ln 16.008.2ln )1(λ； 临界状态线（CSL ）为： p p e '-='--Γ=ln 16.00.2ln )1(λ ； 卸载回弹线（κ线）为：p p p k p N e '-='--='-'---=ln 04.040.1ln 04.068.008.2 ln ln )()1(0κλ修正剑桥模型为：0/222='+''-'M q p p p c，则 030022='+'-'q p p据此可以绘出试样的应力路径（见图1）。

（2）B 点，650/300/=='cc p p 为重超固结土； BC 线的斜率为3.0, 方程为q=3.0(p-50) 所以C 点的3.83='cp kPa ； 代入030022='+'-'q p p ，可解得A →B →C →D 试验过程中q 的峰值为4.134'='cq kPa（3）土体破坏时，见图1中D 点D 点的e 值与C 点的相同，C 点的P=83.3kPa ，代入p e ln 04.040.1-= 求得e=1.22，同理，将e=1.22代入p e ln 16.0000.2-= 求得q=130.3 kPa解法2解：（1）已知：λ=0.16，κ=0.04，Γ＝3.0和M＝1.0，p’0=300kPa由N＝Γ＋(λ-κ) ln2得N＝Γ＋(λ-κ) ln2=3.0+（0.16-0.04）ln2≈3.083∴正常固结线(NCL)方程：v=1+e=N-λln p’，即e= N-1-λln p’= 3.083-1-0.16ln p’ =2.083-0.16 ln p’；临界状态线（CSL）方程：v=1+e=Γ-λln p’，即e=Γ-1-λln p’=3.0-1-0.16ln p’=2.0-0.16ln p’；卸载回弹线（SL ）方程：v =1+e = v κ-κln p’= N -(λ-κ)ln p’0-κln p’，即e = N -1-(λ-κ)ln p’0-κln p’=3.083-1-(0.16-0.04)ln300-0.04ln p’ =1.399-0.04ln p’；修正剑桥模型屈服函数为：2222f=M 0p M p p q ''''-+=，代入已知参数得屈服面方程为：223000p p q '''-+=状态A ：在有效应力300kPa 下等向固结，所以300A p kPa '=，0A q '=，根据正常固结线(NCL)方程可得：e =2.083-0.16 ln p A ’=1.17。