基于剑桥模型的砂土剪胀模型
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1.剑桥模型(Cam-clay Model )剑桥模型是由英国剑桥大学Roscoe 等于1963年提出的,这个模型基于正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴实验基础上,提出了土体临界状态的概念,并在实验基础上,再引入加工硬化原理和能量方程,提出剑桥模型。
这个模型从试验和理论上较好的阐明了土体弹塑性变形特征,尤其考虑了土的塑性体积变形,因而一般认为,剑桥模型的问世,标志着土本构理论发展的新阶段的开始。
(1) 剑桥模型。
剑桥模型基于传统塑性位势理论,采用单屈服面和关联流动法则屈服面形式也不是基于大量的实验而提出的假设,而是依据能量理论提出的。
依据能量方程,外力做功dW 一部分转化为弹性能e dW ,另一部分转化为耗散能(或称塑性能)p dW ,因而有dW =e dW +p dW(1-154) e dW =e eV qd d p γε+' (1-155)p pV p qd d p dW γε+'= (1-156)剑桥模型中,由各向等压固结实验中回弹曲线确定弹性体积变形p p d e k d eV ''+=1ε (1-157)式中,k 为膨胀指数,即 p In e '-回弹曲线的斜率。
同时,假设弹性剪切变形为零,即0=e d γ (1-158)则弹性能 p d ekp p d k dW e '+=''=1υ (1-159)剑桥模型中还建立如下的能量方程,即塑性能等于由于摩擦产生的能量耗散,则有 p p p V d p qd d p γνγε'=+'- (1-160)式中第一项改用负号,是因为p V d ε取以压为正。
代入式(1-161)⎪⎭⎪⎬⎫==ij pij p d s d d λεεθθσ (1-161) 并考虑式(1-158),则有γγγνd p M d p M d p dW p p p '='='= (1-162) 式中,M 为q p '-'平面上的破坏线的斜率,即ϕϕ'-'=sin 3sin 6M (1-163) 式中ϕ'为土体有效摩擦角。
土的剑桥模型发展综述----97dbe56c-6ead-11ec-b680-7cb59b590d7d土体本构理论是岩土工程学科的重要基础理论。
随着对土体力学特性的不断深入,塑性理论逐渐被应用于土体本构关系的研究中来。
roscoe[1]于1963年提出著名的剑桥粘土模型,是应用塑性理论的代表,被看做现代土力学的开端。
在本构理论的研究和发展过程中,各种建模思想层出不穷,各种形式的土体本构模型层出不穷,但唯一公认的弹塑性模型是剑桥模型。
目前,国际岩土本构法的一个主要发展趋势是回归剑桥模型,并在剑桥模型的基础上对其进行改进和修正。
本文简要介绍了剑桥模式,并对剑桥模式的发展进行了系统评述。
1.关于剑桥模型及修正剑桥模型1958年至1963年,英国剑桥大学的Roscoe等人[1]在正常固结粘土和弱超固结粘土三轴试验的基础上,提出了剑桥粘土的本构模型,标志着人们对土壤力学性质的理解出现了第一次飞跃。
他们系统地将“帽”屈服准则、正交流动准则和加工硬化定律应用于cam模型,提出了临界状态线、状态边界界面和弹性壁等一系列物理概念,形成了第一个相对完整的土塑性模型。
Roscoc和Burland[2]进一步修正了剑桥模型,认为剑桥模型的屈服面轨迹应为椭圆,并给出了著名的修正剑桥模型。
可以说,剑桥模型开创了土壤力学的临界状态理论。
试验证明,对于正常固结粘土和弱固结的饱和重塑粘土,孔隙比e与外力p,q之间存在有唯一的关系,且不随应力路径而发生变化。
该模型本文试图描述在实验室试验中观察到的现象,即从初始状态加载到保持塑性恒定体积变形的临界状态。
其基本组成如下:(1)在(e,p)平面中,存在一条曲线,在正常固结粘性土中的所有应力遵循此路径,这被称为正常固结线(ncl)。
这条线提供了体积硬化规则,可以被广义化为一般应力条件。
(2)(E,P,q)空间中有一条直线,所有剩余态都遵循这条路径,这与实验类别和初始条件无关。
这条线平行于(E,P)平面上的正常固结线,在该平面上发生剪切变形而不发生体积变形。
土的弹塑性模型近年来,根据弹塑性理论建立的土的弹塑性模型发展很快,各国学者提出的弹塑性本构模型很多。
下面几节分别介绍剑桥模型,修正剑桥模型,Lade-Duncan 模型,以及清华模型的基本概念。
一.剑桥模型英国剑桥大学Roscoc 和他的同事(1958 ~ 1963 )在正常固结粘土和超固结粘土试样的排水和不排水三轴试验的基础上,发展了Rendulic (1937)提出的饱和粘土有效应力和孔隙比成唯一关系的概念,提出完全状态边界面的思想。
他们假定土体是加工硬化材料,服从相关联流动规则,根据能量方程,建立剑桥模型。
剑桥模型从理论上阐明了土体弹塑性的变形特性,标志着土的本构理论发展新阶段的开始。
1.临界状态线和Roscoe 面各向等压固结过程中,孔隙比e 或比容()1e υυ=+与有效应力的关系可用下式表示: ln N p υλ'=- (1) 式中 N —— 当 1.0p '=时的比容。
因此exp N p υλ-⎛⎫'= ⎪⎝⎭(2)(a ),p q ''平面(b ),ln p υ'平面图1 临界状态线正常固结粘土排水和不排水三轴试验表明:它们有条共同的破坏轨迹,与排水条件无关。
破坏轨迹在,p q ''平面上是一条过原点的直线,在,ln p υ'平面上也是直线,目与正常固结线平行,分别如图(a )和(b 〕 所示。
破坏轨迹线可用下式表示:cs csq Mp '= (3)ln cs csp υλ'=Γ- (4) 式中 CS ——表示临界状态;M——,p q''平面上临界状态线斜率;Γ—— 1.0p'=时土体的比容;csυ'平面上临界状态线斜率。
λ——,ln p一旦土体的应力路径到达这条线,土体就会发生塑性流动。
这时土体被认为处于临界状态,破坏轨迹被称为临界状态线。
临界状态线在,,''空间为一条空间曲线,如下图2所示。
基于ABAQUS二次开发状态相关砂土本构模型的研究司海宝;杨为民;黄伟【摘要】剪胀性是砂土最重要的特性之一,其变形主要取决砂土的当前状态,而基于状态相关砂土本构模型能较好反映砂土剪胀性.ABAQUS作为有限元计算平台,具有强大的非线性计算和前后处理功能,标准ABAQUS程序仅包含一些通用土体本构模型,缺少状态相关砂土本构模型,因而有必要针对土木工程具体问题进行二次开发.利用二次开发工具和UMAT数据接口程序,采用隐式积分算法将基于状态相关砂土本构模型嵌入到标准ABAQUS程序中,并将有限元数值计算结果与实验数据及理论计算值比较,进行单元敏感性分析.计算结果表明子程序运行稳定可靠,不仅充分利用ABAQUS方便、快捷的前后处理和强大的非线性求解平台,还可以完成更复杂,且切合实际土体应力应变关系的有限元数值计算,拓展ABAQUS在土木工程领域应用能力.【期刊名称】《安徽工业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(030)003【总页数】7页(P301-307)【关键词】状态相关砂土模型;ABAQUS;隐式积分算法;二次开发【作者】司海宝;杨为民;黄伟【作者单位】安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山 243032;港口航道重点实验室南京水利科学研究院,江苏南京 210045;中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山 243032【正文语种】中文【中图分类】TU476剪胀性是砂土最重要的特性之一,砂土在剪切条件下除了发生剪切变形外,还会产生体积变形,砂土的体积变形可能是膨胀,也可能是压缩,主要取决于砂土的当前状态[1]。
Li和Dafalias在三轴压缩空间内建立弹塑性本构模型,进一步拓展了状态相关剪胀理论,较好模拟了砂土在各种状态下变形特征[2-3]。
ABAQUS是目前土木工程中应用较为广泛的非线性有限元分析软件,具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力,同时其强大的二次开发功能使得其在工程领域具有良好的开放性。
10分钟认识剑桥模型王川第一节:认识“临界状态”首先,大家一定接受以下两张图(无数实验已经证明过):图1 摩尔库伦强度理论图2 土的压实曲线(e为孔隙比,p’为有效应力)那么,如果把τ换成偏应力q(其中q=σ1-σ3),把σ换成平均主应力p(其中p=(σ1+2σ3)/3,p’表示其有效应力),就得到三轴实验中的p-q曲线:图3 p-q曲线土样的体积由固体颗粒和空隙组成,由于固体颗粒不可压缩,故土样体积的变化完全取决于空隙的变化,即土样体积v和孔隙率e描述的物理意义等价。
那么,将图2中e替换为v,就得到v-logp曲线:图4 v-logp曲线与图1和图2一样,图3和图4同样经历了无数实验的验证,属于“事实”。
基于图3和图4的定量分析以及实验观察,可以得出一个结论,这个结论就是临界状态(critical state):无论土样的初始状态和经历的应力路径如何,在剪切的最终阶段,只有剪应变在持续增加,而土样所受的有效应力和体积趋于不变。
临界状态由图3和图4同时确定,因此图3和图4中的曲线也叫临界状态线CSL (Critical State Line)。
将临界状态现象翻译成数学语言:(1)体积不变对应于,为p’引起的体积的改变;(2)剪应变在变对应于,为q引起的剪应变;(3)有效应力不变等价于q与p’的比值为常量。
若令在一般情况下,有(被叫做应力比),则可以定义临界状态下的应力比:(被叫做临界状态应力比)。
从图3中能看出,M为常量,即“有效应力不变”。
◆第二节:剑桥模型假设(1)所有的剪应变都不可恢复,即(为弹性剪应变),(为塑性剪应变)。
(2)假定塑性变性能增量可表示为:(这一假设看不懂没关系,继续往后看)。
(3)相关联流动法则:(与塑性力学中关联流动一致)。
◆第三节:剑桥模型推导从能量角度推导屈服函数:应变能的增量等于主应力p’和偏应力q所做的功,即(式1)因为:(此处用了假设1)所以:(式2)(此处用了假设2)由式1和式2得:(式3)根据(假设1),整理式3得:d为剪胀系数,表示塑性应变的方向(因为d体现了与的相对大小,与塑性力学中流动法则表达得意义一致);为剪胀方程。
土的本构模型的通用性与实用性近期思考了一下土的本构模型问题,感觉弹塑性模型比较活跃,很多研究是在剑桥模型上的发展,如改进剪胀方程,改进屈服函数,增加剪切屈服函数,发展双屈服函数模型,如硬化模型(HS模型),沈珠江的南水模型等,还有为避免确定塑性势函数和屈服函数的问题,发展广义塑性模型,即直接定义塑性流动方向和加载方向建立模型。
这些模型之间有联系吗?细想一下发现,这些模型其实也可以统一用广义位势理论来更方便直观的建立,并从中认识各模型的联系和假设,对于发展本构模型有启发,为此写下一点思考,供大家参考。
土的本构模型是现代土力学的核心,目前尚未很好解决,主要原因一方面是因为土的力学特性复杂,二是缺乏合适的本构理论,三是模型的参数多或者确定不方便,影响应用。
现有的建模方法多是在传统理论基础上的改进,像传统的弹塑性理论,是一种特殊理论,要想很好的用于表述复杂材料会使模型复杂化。
由广义位势理论可以建立普遍适用和通用的广义弹塑性模型,在此基础上,可以依据问题的不同引入假设,简化模型及参数确定方法,建立简便实用的本构模型,用于工程,解决本构模型的工程应用问题,提高岩土工程设计水平。
1 前言土的本构模型是现代土力学的核心,自从1963年发表剑桥弹塑性模型以来,已历经了近60年的研究,提出了众多的模型,但能用于工程设计的模型还是缺乏。
工程中用本构模型计算的结果主要还是参考,且不同的模型计算结果会不同,甚至还会相差大,说明研究还未成熟。
目前总体而言,研究的多,同行公认的模型少,说明还是没有找到共识的模型。
由于传统理论的局限性,研究者为适应岩土变形的特殊性,采用不同的扩展方法,以表述岩土不同的变形特性,因其基于的理论和假设不同,建立的本构模型之间难以比较。
以弹塑性模型为例,比较受追捧的典型模型有剑桥模型、硬化(HS)模型、广义塑性模型、双屈服面模型等,每一个模型依据的理论假设可能不很清楚或不同,如有用关联流动法则的,有用非关联流动法则的,也有直接定义流动方向的,有用一个屈服函数的,有用两个屈服函数的,甚至不同模型基于不同的理论基础,各自也都有试验验证,都表述了一定的变形特点,但难以互相比较。
不同细颗粒含量下土的本构模型参数研究摘要:土颗粒的破碎和在渗流作用下颗粒的流失会造成土体中细粒含量的变化。
土体中细颗粒含量的变化对土的力学特性具有巨大的影响。
作为大坝损坏、坍塌事故的主要原因,土体内部细颗粒的流失对土体力学性质、应力-应变特性变化具有显著影响。
本文结合三轴排水实验数据定性分析侵蚀过程,不同细颗粒含量下土体物理特性、应力-应变关系变化特性。
试验表明细颗粒损失越大,剪胀效应越小,应变从剪胀转变为剪缩。
通过下屈服面剑桥模型较好的模拟了土体在未侵蚀与侵蚀后的力学特性,从而得到各种模型参数。
通过建立模型参数与细颗粒含量的关系,得出了模型参数与细颗粒含量之间的定量关系表达式,进而实现颗粒流失对应力应变关系影响的定量描述方法。
关键词:三轴排水实验;应力-应变特性;下屈服面剑桥模型;模型参数,细颗粒含量0 引言当前世界接近三分之一的堤坝损害是由于土体内部的侵蚀导致的[1]。
在堤坝土体中,包含粗颗粒与细颗粒,粗颗粒构成基本骨架,细颗粒能够在通过渗流作用在粗颗粒构成的基本骨架中运动。
管涌是堤坝破坏最常见的形式,且其发展具有很高的随机性与隐蔽性。
管涌发生的原因是大量细颗粒的流失使土体强度与稳定性降低,最终导致土体失稳引起地基的塌陷或者沉降。
导致土体内部侵蚀的原因有很多,主要包括:冲刷、渗流、土体表面侵蚀等。
在侵蚀过程中,细小颗粒的损失导致土体内部颗粒重新排列,并改变颗粒之间的接触方式,通过细颗粒的传力路径减少,增加土体内部孔隙,使得土体内部变得更易渗透,且压缩性增大。
目前很多学者已经对此方面内容进行研究。
进行了3组不同细粒含量(>0.075mm)的粗细粒混合土的固结排水三轴压缩实验,实验发现:围压相同的条件下,细粒含量较高的混合土样应力水平偏低;在低围压下,试样随偏应力的增加而逐渐体积缩小,而细粒含量越高,体积收缩越小[2]。
通过对原状土样进行共振柱和动三轴实验发现,当细粒含量小于30%时,细颗粒(<0.075mm)含量越高,抗液化强度越低,抗液化强度随细粒含量的增加而上升,这与石杰等的结论一致,这主要是由于在细粒含量少于30%时,细颗粒处于粗颗粒所构成的骨架中起到了类似于“滚珠”的作用,起到了缓冲的作用。
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:σ3=100kPa ,σ1-σ3=235kPa 。
常见地基模型总结常见地基模型总结地基模型是描述地基土在受力状态下应力和应变之间关系的数学表达式。
广义的讲,是描述土体在受力状态下的应力、应变、应变率、应力水平、应力历史、加载率、加载途径以及时间、温度等之间的函数关系。
通常模型有线弹性地基模型、非线弹性地基模型和弹塑性地基模型等。
一、线弹性地基模型地基土在荷载作用下,应力应变关系为直线关系,用广义胡克定律表示。
常用的有三种,温克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型。
1、温克勒地基模型假定地基由许多独立且互不影响的弹簧组成,即地基任一点所受力只与该点的地基变形成正比,而且该点所受的力不影响该点以外的变形。
表达式为p=k·s(式中k为地基基床系数,根据不同地基分别采用现场载荷班试验或室内三轴、固结试验获得)。
该方法计算简便,只要k值选择得当,可获得较为满意的结果,但在理论上不够严格,未考虑土介质的连续性,忽略了地基中的切应1力,按这一模型,地基变形只发生在基底范围内,而在基底范围外没有地基变形,这与实际不符使用不当会造成不良后果。
该法在地基梁和板以及桩的分析中广泛采用,如台北101大楼采用了广义温克勒地基模型。
由于该模型未考虑剪力作用,故主要使用于土层薄、结构大、土层下为基岩(剪切模量小、可压缩层薄)的地基,而上硬下软的地基不适用。
2、弹性半空间地基模型假定地基为均匀、各向同性的弹性半空间体。
采用Boussinesq公式求解。
对于均布荷载下矩形中点的竖向变形以及对于荷载面积以外的任一点的变形可以通过积分求得。
该法考虑了压力的扩散作用,比温克勒模型更合理,但未反应地基土的分层特性,且认为压力可以扩散到无限远处,造成计算的沉降量和地表沉降范围都较实测结果为大。
3、分层地基模型分层地基模型即是我国地基基础规范中用以计算地基最终沉降量的分层总和法。
该模型能较好的反应地基土扩散应力和变形的能力,能较容易的考虑土层非均匀性沿深度的变化和土的分层,通过计算表明,分层地2基模型的计算结果比较符合实际情况。
浅谈土的本构模型发展简介【摘要】随着计算机广泛地用于土力学计算,土的本构模型也被大量的研究。
本文主要介绍现有的土的本构模型。
【关键词】土力学;本构模型土体是一种地质历史产物,具有非常复杂的非线性特征。
在外荷作用下,表现出的应力-应变关系通常具有弹性、塑性、粘性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状[1]。
为了较好地描述土的真实性状,建立土的应力-应变-时间之间的关系式,有必要在试验的基础上提出某种数学模型,把特定条件下的试验结果推广到一般情况,这种数学模型称为本构模型[1,2]。
广义上说,本构关系是指自然界-作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。
而土的本构关系则是以土为研究对象,以建立土体的应力-应变-时间关系为核心内容,以土体工程问题的模拟和预测为目标,以非线性理论和土质学为基础的一个课题[3]。
1.线弹性模型经典土力学将土体视为理想弹性体,在进行变形计算时采用基于广义虎克定律的线性弹性模型,假定土体的应力和应变关系成正比,通过测定土在不排水条件下的弹性模量E和泊松比μ,或者体积变形模量K和剪切模量G来描述其应力一应变关系。
土的线弹性模型简单,适用于不排水、安全系数较大、土体不发生屈服的情况,工程中可用:(a)计算地基中的垂直应力分布;(b)计算地基在不排水加荷情况下的位移和沉降;(c)基坑开挖问题计算,用于估计基坑在不排水条件下的侧向压力与侧向位移;(d)计算软粘上地基在加荷不排水条件下的沉降和孔隙水压力[5]。
2.非线性模型线弹性模型只适用于安全系数较大、土体不发生屈服的情况。
实际上土体要发生屈服,应力-应变关系是非线性的。
土体发生屈服后除了弹性变形之外还有不可恢复的塑性变形。
因此,实际土体在加荷与卸载时变形的特性是不同的。
土的变形不仅随着荷载的大小而异,而且还与加荷的应力路径有关。
土的这种非弹性的应力-应变关系用弹塑性模型模拟较好,但是弹塑性模型用于实际工程较为复杂,非线弹性模型是为了避免用弹塑性模型的一种方法。
常见地基模型总结地基模型是描述地基土在受力状态下应力和应变之间关系的数学表达式。
广义的讲,是描述土体在受力状态下的应力、应变、应变率、应力水平、应力历史、加载率、加载途径以及时间、温度等之间的函数关系。
通常模型有线弹性地基模型、非线弹性地基模型和弹塑性地基模型等。
一、线弹性地基模型地基土在荷载作用下,应力应变关系为直线关系,用广义胡克定律表示。
常用的有三种,温克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型。
1、温克勒地基模型假定地基由许多独立且互不影响的弹簧组成,即地基任一点所受力只与该点的地基变形成正比,而且该点所受的力不影响该点以外的变形。
表达式为p=k·s(式中k为地基基床系数,根据不同地基分别采用现场载荷班试验或室内三轴、固结试验获得)。
该方法计算简便,只要k值选择得当,可获得较为满意的结果,但在理论上不够严格,未考虑土介质的连续性,忽略了地基中的切应1力,按这一模型,地基变形只发生在基底范围内,而在基底范围外没有地基变形,这与实际不符使用不当会造成不良后果。
该法在地基梁和板以及桩的分析中广泛采用,如台北101大楼采用了广义温克勒地基模型。
由于该模型未考虑剪力作用,故主要使用于土层薄、结构大、土层下为基岩(剪切模量小、可压缩层薄)的地基,而上硬下软的地基不适用。
2、弹性半空间地基模型假定地基为均匀、各向同性的弹性半空间体。
采用Boussinesq公式求解。
对于均布荷载下矩形中点的竖向变形以及对于荷载面积以外的任一点的变形可以通过积分求得。
该法考虑了压力的扩散作用,比温克勒模型更合理,但未反应地基土的分层特性,且认为压力可以扩散到无限远处,造成计算的沉降量和地表沉降范围都较实测结果为大。
3、分层地基模型分层地基模型即是我国地基基础规范中用以计算地基最终沉降量的分层总和法。
该模型能较好的反应地基土扩散应力和变形的能力,能较容易的考虑土层非均匀性沿深度的变化和土的分层,通过计算表明,分层地2基模型的计算结果比较符合实际情况。
思考题第一章:1. 对于砂土,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。
2.对于砂土,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)效应对于试验量侧的孔隙水压力有没有影响,为什么?对于常规三轴固结排水试验对于试验有无影响?3.对于砂土,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)效应对于试验的不排水强度有没有影响,4.在周期荷载作用下饱和砂土的动强度τd (或σd )如何表示?定性绘出在同样围压σ3,不同初始固结比σ1/σ3下的动强度曲线。
5.在一定围压下,对小于、等于和大于临界孔隙比e cr 密度条件下的砂土试样进行固结不排水三轴试验时,破坏时的膜嵌入对于量侧的孔隙水压力有何影响?对其固结不排水强度有什么影响(无影响、偏大还是偏小)?6.在土工离心模型试验中进行固结试验,如果模型比尺为100,达到同样固结度,模型与原型相比,固结时间为多少?7.举出三种土工原位测试的方法,说明其工作原理、得到的指标和用途。
8.对于粗颗粒土料,在室内三轴试验中常用哪些方法模拟?各有什么优缺点?9.真三轴试验仪器有什么问题影响试验结果?用改制的真三轴试验仪进行试验,其应力范围有何限制?10. 在饱和土三轴试验中,孔压系数A 和B 反映土的什么性质?如何提高孔压系数B ?11. 在p, q 坐标、⎺σ,⎺τ坐标和在π平面坐标下画出下面几种三轴试验的应力路径(标出应力路径的斜率)。
(1) CTC (常规三轴压缩试验)(2) p =常数,b=0.5=常数,真三轴试验;(3) RTE (减压的三轴伸长试验)。
其中:22)()()(213/)(31312132********σστσσσσσσσσσσσσ-=+=-+-+-=++=q p)(32tan 31312σσσσσθ---=第二章1.土的刚塑性本构模型与增量弹塑性模型表现的应力应变关系曲线有何区别?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?3.剑桥模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀(剪胀),清华弹塑性模型是否可以反映土由于剪应力引起的体积膨胀?二者的区别是由于什么不同?4.剑桥模型的帽子屈服面能不能反映土由于剪应力引起的体积变化?它是剪胀还是减缩?5.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。