高等土力学读书报告
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邓肯-张模型的发展与特点目前描述土的应力——应变关系的数学模型有很多种,包括弹性和弹塑性两大类。
非线性弹性模型中,邓肯—张(Duncan —Chang)模型应用最为广泛的,它包括邓肯—张E-μ模型和修正后的邓肯E- B 模型,即Duncan 等提出的体积模量代替弹性模量的模型。
1、邓肯—张E-μ模型1.1 双曲线应力应变关系邓肯—张E-μ模型是邓肯等人根据大量一般土的三轴试验13()~a σσε-曲线关系而拟合出的一种应力应变关系的双曲线模型,是一种目前广泛应用的增量弹性模型。
它能反映岩土体变形的非线性特征,也可以体现应力历史对变形的影响。
13aaa b εσσε-=+ (1)式中,a 、b 为试验常数。
在常规三轴压缩试验中,1a εε=,13aaa b εσσε-=+可以写成下式:1113a b εεσσ=+- (2)将常规三轴压缩试验的结果进行整理可以得到1113~εεσσ-的关系式如下式所示:1113a b εεσσ=+- (3)由上式可以看出:1113~εεσσ-二者近似成线性关系(见图1),将实测的113εσσ-和1ε绘制在同一坐标下即可得到两个实验常数a 、b : a 为直线的截距,b 为直线的斜率。
ε1/(σ1-σ3)1-σ3)ult图11113~εεσσ-线性关系图1.2 初始模量E i在试验的起始点,即当应变很小时,由式(1)可得初始模量E i 为:1i E a=(4) 即a 为初始弹性模量的倒数。
而当1ε→∞时,由式(1)可得到应力的极限值——右侧限抗压强度为:131()ult bσσ-=(5) 由此可以看出b 代表的是双曲线的渐近线所对应的极限偏差应力13()ult σσ-的倒数。
在土的试样中,如果应力应变曲线近似于双曲线关系,则往往是根据一定的应变值(如115%ε=)来确定土的强度13()f σσ-,而不可能在试验中使1ε无限大,求取13()ult σσ-;对于有峰值点的情况,取1313()()f σσσσ-=-峰,这样1313()()f σσσσ-<-ult 。
高等土力学在“三高”公路即将竣工之际,交通部科技司组织编写了《“三高”公路用土力学》这本书。
《土力学》是交通土建专业的一门主干专业课,是研究土的物理力学性质及其应用的学科。
该书系统地介绍了土的基本性质、土的物理性质试验方法、土的渗透性试验、土中应力测定、压缩性试验和地基承载力试验、土的动力特性及地基变形和稳定分析、土坡稳定性分析和土的抗剪强度等,其目的在于使学生全面地、完整地掌握土力学的基本概念、基本理论、基本计算方法,培养他们对土力学问题的综合分析能力。
高等土力学的特点是: 1、它们从土的基本性质出发,采用普遍适用的物理力学理论和实验方法,以近代的观点来看待问题; 2、研究土体的各向异性,进行非饱和土的变形和渗流特征的研究;应当指出的是:这种统一的概念的形成不仅有赖于教师的讲授,而且也取决于学生自己认真的读书和思考。
学习过程应当包括两个阶段:第一阶段(高等土力学课程总学时为64学时)是全面了解本课程的性质、任务,掌握本课程的基本内容,了解国内外的研究现状和发展趋势,明确学习目的和要求。
重点放在理论联系实际方面,使学生初步了解到这门课程所涉及的基础理论和基本计算方法,同时进行这门课程所需要的试验方法的训练。
3。
第二阶段(包括必修环节)是以上一阶段的学习为基础,结合专业课的讲授和课程设计,对土力学的基本理论和方法进行较深入的学习和研究。
最后在进行毕业设计和撰写毕业论文时,能把所学的知识加以综合,运用于具体的问题中去。
这样,才能真正达到本课程所要求的目标。
只要熟练掌握了上述知识,就可以提高我们分析土力学问题的能力。
但是更重要的是,还要注意运用这些基本理论解决实际工作中的土力学问题。
下面我们以一个小的例子来说明高等土力学的重要性。
如果我们每个人都能够遵守交通部制订的有关“三高”公路的规范,那么一定会减少对土体强度和变形的计算错误。
而在施工的过程中由于采用了新技术,这些计算出来的数据又直接影响着路基的质量。
2-7加工硬化也称应变硬化,是指材料的应力随应变增加而增加,弹增加速率越来越慢,最后趋于稳定。
加工软化也称应变软化,指材料的应力在开始时随着应变增加而增加,达到一个峰值后,应力随应变增加而下降,最后也趋于稳定。
加工硬化与加工软化的应力应变关系曲线如图。
2-8土的变形模量随着围压提高而提高的现象,称为土的压硬性。
土的剪胀性指土体在剪切时产生体积膨胀或收缩的特性。
土的压硬性,表现在微观领域,是土颗粒与颗粒间的间距更近,土颗粒与土颗粒的粘结更加有效。
而土的剪胀性表现在微观领域,为土颗粒之间位置产生了变化。
2-9土是岩石风化形成的碎散矿物颗粒的集合体,通常是固、液、气三相体。
其应力应变关系十分复杂,主要特性有非线性,弹塑性,剪胀性及各向异性。
主要的影响因素是应力水平,应力路径和应力历史。
2-10如右图。
横坐标为1ε,竖坐标正半轴为)(31σσ-,竖坐标负半轴为v ε。
2-13粘土和砂土的各向异性是由于其在沉积过程中,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。
同时在随后的固结过程中,上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力大小不等,这种不等向固结也造成了土的各向异性。
诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应力发生应变后,其空间位置将发生变化,从而造成土的空间结构的改变,这种结构的改变将影响土进一步加载的应力应变关系,并且使之不同于初始加载时的应力应变关系。
2-17参数i E 代表三轴试验中的起始变形模量,a 代表i E 的倒数;ult )(31σσ-代表双曲线的渐近线对应的极限偏差应力,b 代表ult )(31σσ-的倒数;t E 为切线变形模量;f R 为破坏比。
2-18可以,这时ν=0.49,,用以确定总应力分析时候的邓肯-张模型的参数。
2-25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。
一、高等土力学研究的主要内容答:土力学主要是研究土的物理、化学、和力学特性以及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的工程性状。
高等土力学则是深化上述研究,重点研究先进的土工试验(实验)方法和设备、土体本构关系、塑性特性、强度、渗流、固结、压缩及其机理。
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?答:1)岩土工程的规模和尺寸比一般的结构工程大得多,其实际范围是空间半无限体,工程计算分析中采用的边界是近似和模糊的;2)岩土的各种参数是空间的函数,参数的变异性大,变异系数在0.1-0.35,有的可能超过0.4,并且土性之间或不同点的土性具有较强的相关性,包括互相关和自相关;3)岩土属于高非线性材料,在不同的应力水平下变形特性不同,岩土工程的极限状态方程也经常是高度非线性的,并且诱发极限状态的原因或作用多种多样;4)岩土试样性质与原状岩土的性质往往存在较大的差别,即使是原为测试,反应的也仅仅是岩土的“点”性质(如现场十字板强度试验)或“线”性质(如静力触探实验)。
而岩土工程的行为往往由它的整体空间平均性质控制,因此在岩土工程可靠度分析中,要注意“点”、“线”到空间平均性概率统计指标问题5)由于上述岩土性质和岩土工程的不确定性加之推理的不确定性(如有目的的简化),岩土工程的计算模型往往具有较大的不确定性或者不精确性,并且除了上述3)中提到的在岩土工程中针对不同原因和作用,会有不同的极限状态方程外,对同一计算参数也存在不同的计算表达式;6)施工工艺,施工质量及施工水平等会对岩土工程的性质和功能产生很大的影响。
三、土的特性答:1土的变异性大,离散性大,指标值合理确定很困难。
2土的应力应变关系是非线性的,而且不是唯一的,与应力历史有关。
3土的变形在卸载后一般不能完全恢复,饱和粘土受力后,其变形不能立刻完成,而且要经过很长一段时间才能逐渐稳定。
4土的强度也不是不变的,它与受力条件排水条件密切相关。
高等岩石力学读书报告学院:国土资源工程学院专业:地质工程姓名:曾敏学号: 2006201071高等岩石力学读书报告岩石力学是研究岩石在外界因素(如荷载、水流、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。
又称岩体力学,它是力学的一个分支。
研究的目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。
它是近代发展起来的一门新兴学科,是一门应用性的基础学科。
对于岩石力学的定义有很多种说法,这里推荐一种较广义、较严格的定义:“岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论科学,同时也是应用科学;它是力学的一个分支,研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。
”这个定义既概括了岩石力学所研究的破碎与稳定两个主要方面的内容,也概括了岩石受到一切力场作用所引起的各种力学效应。
岩石力学的理论基础相当广泛,涉及固体力学、流体力学、计算数学、弹塑性理论、工程地质和地球物理学等学科,并与这些学科相互渗透。
一、岩石力学主要理论基础及与其他学科的结合岩石力学是一门应用性的基础学科。
它的理论基础相当广泛,涉及到很多基础及应用学科。
1.1岩石力学的力学分支基础1、固体力学固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支,它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下,其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。
在采矿工程中用到的固体力学主要有:材料力学,结构力学,弹、塑性力学,复合材料力学,断裂力学和损伤力学。
如把采场上覆岩层看作是梁或板结构用的就是结构力学理论;采用弹性力学研究巷道周围的应力分布。
2、流体力学流体力学主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。
对于地下采矿工程来说,其研究对象就是地下水与瓦斯等矿井气体。
3、爆炸力学爆炸力学主要研究爆炸的发生和发展规律,以及爆炸的力学效应的利用和防护。
关于岩土工程中的冻土问题研究现状0 引言冻土是指温度在0C或0C以下,并含有冰的各种岩石和土壤,对温度极为敏感,含有丰富的地下冰。
因此,冻土具有流变性,其长期强度远低于瞬时强度特征。
正是由于这些特性,在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险:冻胀和融沉。
其中起重要作用的是水的存在形态,当水变成冰时体积增大,使土体膨胀,地表因此而拱起升高,这就是冻胀;当土中的冰转变为水时,体积收缩了,地表便发生融化下沉,简称融沉。
在这两种现象的反复作用下,道路或房屋的基底就会出现破裂或者塌陷。
因此,在冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程的建设,就必须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性、耐久性及经济合理性。
1 冻土的强度与变形1.1 冻土基本力学性质在常规冻土基本力学性质的研究方面,吴紫汪等提出了用现场载板试验、塑性流动方程及应力-应变曲线等确定冻土长期强度的方法,并讨论分析了单轴恒应变状态下,冻结黄土的松弛规律及影响因素,给出确定流变体黏质系数的新方法,并通过观测分析冻土单轴及三轴蠕变过程中细观结构的变化情况,提出蠕变过程中结构缺陷的增生与扩展制约着土结构的强化与弱化作用,控制着蠕变变形形态特征[1-4]。
朱元林通过对冻结粉土和砂土单轴试验数据的分析,分别给出了描述粉土和砂土单轴极限抗压强度随应变率和温度变化的数学模型,研究了温度、含水率和变形速度对冻土的抗拉强度的影响,并将速率过程理论用于研究冻土的蠕变特性,提出了冻结粉土的速率过程理论方程。
马巍等通过对冻结砂土进行三轴蠕变试验,证明了冻土在蠕变过程中体积变化不为零的事实,并用试验数据分析了剪应力强度与冻土的体积变化的关系[5-7]。
通过对冻土单轴抗压强度试验数据的分析,令峰等学者认为,伴随应力 -应变增加的不可逆破坏,冻土应力-应变曲线的细观结构也呈现为阶梯形曲线,从而将Mandelbrot 的分形几何理论引入冻土力学研究,利用分形几何中的线性双曲迭代函数系统理论(LHIFS) ,得到了用LHIFS 生成的线性形插函数(LFIF) (即LHIFS的吸引子)逼近冻土应力-应变曲线的方法,并给出了计算应力-应变曲线分形维数的方法[8]。
高等土力学
高等土力学是一门深入研究和探讨土力学相关理论的学科,主要包括以下几个方面的内容:
1.土的基本性质:包括土的组成、土的分类和土的物理性质等。
这一部分内容主要涉及土的颗粒级配、孔隙性、含水性、密度、温度和湿度等特性,以及这些性质对土的力学行为的影响。
2.土的力学性质:主要研究土在力作用下的应力-应变关系、强度和稳定性等。
包括土的应力-应变理论、土的强度理论、土的稳定性分析等。
3.土与结构物的相互作用:主要研究土与建筑物、道路和管道等结构物的相互作用,包括土压力、地基承载力和沉降等。
这一部分内容主要关注如何保证结构物的安全和正常使用,同时减少对周围土体的影响。
4.土的渗流:主要研究土中水流的运动规律和影响因素,包括渗透规律、渗透系数、渗透力等。
这一部分内容主要关注如何控制和利用土中的水流,例如在水利工程中的水库建设和运营中。
5.土的动力性质:主要研究土在动力荷载下的力学行为,包括地震、车辆荷载等对土的影响。
这一部分内容主要关注如何评估和预测土在动力荷载下的响应和稳定性。
6.土工试验与数值模拟:主要研究土工试验的原理和方法,以及数值模拟技术在土力学中的应用。
这一部分内容主要涉及对土的性质和行为的实验测定,以及对复杂工程问题的数值模拟和分析。
以上是高等土力学的主要内容,通过学习高等土力学,可以深入了解土的力学行为和工程应用,为解决实际工程问题提供理论依据和技术支持。
非饱和土力学读书报告简介非饱和土力学(Unsaturated Soil Mechanics)是土力学中的一个分支,研究非饱和土(部分饱和或干燥状态下的土)的力学性质和行为。
非饱和土在地下工程中广泛存在,例如深基坑开挖、土坡稳定分析及生态工程等。
非饱和土的行为特性明显不同于饱和土的,因此需要单独进行研究。
本文主要对非饱和土力学进行了一些探讨。
非饱和土的基本特性非饱和土由于未充分饱和,土体中既存在气体相又存在液体相,因此物理化学特性比饱和土更为复杂。
下面介绍非饱和土的一些基本特性:1.水分特性曲线水分特性曲线(Water Characteristic Curve, WCC)反映了土壤水分与势的关系。
通过实验给一定重量的土样逐渐添加水从而浸泡土样,然后根据土样的势测定土样中存在的饱和度,最后绘制饱和度与土体势的曲线即为水分特性曲线。
水分特性曲线是非饱和土中的重要参数。
2.水力传导特性非饱和土中,水力传导特性与饱和土的不同是非常显著的。
非饱和土存在气水两相,水力传导特性的表达应该兼顾两相,适宜地用较为通用的非饱和土介质水力传导特性模型来描述。
3.体积吸附-排水特性非饱和土体中的气液相之间的相对运动,导致了气液相改变充填状态的过程。
介观尺度上,土-气-水边界也相应地发生变化,造成了体积吸附-排水循环的行为,这是非饱和土较为独特的行为之一。
非饱和土中的力学分析在非饱和土中,尤其在压缩问题中,极易出现非线性行为。
根据塑性理论的相关公式,非饱和土的力学变形性质不同于饱和土。
1.溶解应力溶解应力是非饱和土独特而重要的力学特性。
当土体被加重后,由于土体内水分的分布并非均匀,因此土体内会产生强大的“毛细力”作用于土粒间,造成应力的聚集。
2.有效应力与孔隙水压力饱和土中,应力状态和孔隙水压力状态是相似的,但是非饱和土中,由于土颗粒内部含有的气体,有时会对有效应力产生一定的影响。
3.压缩度非饱和土的压缩度以及其变化规律与饱和土不尽相同。
土力学学习心得第一篇:土力学学习心得土力学学习心得学习土力学这门课程还是比较难的,其理论基础比较多,且又很贴近工程实际。
在学习土力学中,你会联想到你所学习的一些专业知识,如材料力学、水力学、工程材料、工程地质与水文地质等知识,是一门既广又专的学科!下面具体介绍一下土力学这门课程,它主要是研究土体的变形、强度和渗透特性等内容。
从土体本身的特性,如散碎性、三相体系、自然变异性推导其出力学特性:变形特性、强度特性以及渗透特性。
研究方法是将连续介质力学的基本知识和描述碎散体特性的理论(压缩性、渗透性、粒间接触、强度特性)结合起来,研究土的变形、强度和渗透特性以及与此有关的工程问题。
而本册土力学书中前三章便是研究土体的这些物理及力学特性,而后五章便是研究土的一些工程问题:第四章压缩固结是研究土体的变形问题,第五章抗剪强度和第六章挡土墙土压力是研究土体的强度问题,第六章边坡是研究土体的稳定问题,而最后一章是在前面的基础上研究地基的变形和稳定问题。
将土体本身特性和其力学特性结合在一起的是有效应力原理:σ=σ'+u。
其含义是,研究平面上的总应力,等于孔隙应力u和由土骨架承受的应力(有效应力σ')。
有效应力原理在研究土的渗透特性时提出,贯穿于整个土力学课程。
下面,我通过有效应力原理为主线来梳理整个土力学内容:在研究土的渗透特性时。
可以通过有效应力原理来确定在渗流条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力,进而通过判断有效应力是否为0来判断是否发生流土。
研究土的压缩与固结时,通过单向固结模型模拟的土体固结过程就应用了有效应力原理。
其描述为:在某一压力作用下,饱和土的固结过程就是土体中各点的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力相应增加的过程,或者说是超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。
在这一转化过程中,任一时刻任一深度上的应力始终遵循着有效应力原理,这是整个土体压缩与固结研究的基础。
研究土的抗剪强度时。
土木工程的读书报告土木工程的读书报告土木工程的读书报告:1.土方工程土方工程包括一切土的挖掘,填筑和运输等过程以及排水,降水,土壁支撑等准备工作和辅助工程。
在土木工程中,最常见的土方工程有:场地平整,基坑开挖,地坪填土,路基填筑及基坑回填土等。
1.1场地设计标高的确定大型工程项目都要确定场地设计平面,进行场地平整。
场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。
场地设计标高应满足规划,生产工艺及运输,排水及最高洪水位等要求,并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小,一般可采用最小二乘法原理求最佳设计平面。
1.2土方工程量的计算和调配在土方工程施工之前,通常要计算土方的工程量。
但土方工程的外形往往复杂,不规则,要得到精确的计算结果很苦难。
一般情况下,都将其假设或划分成为一定的几何形状,并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。
1.3土方工程的准备与辅助工作土方工程的准备工作及辅助工作是保证土方工程顺利进行所必不可少的,在编制土方工程施工方案时应作周密,细致的设计。
在土方施工前,施工过程中乃至施工后,都要认真执行所制定的有关措施,进行必要的检测,并根据施工中实际情况的变化及时调整施工方案。
1.4土方工程机械化施工土方工程的施工过程包裹:土方开挖,运输,填筑与压实。
土方工程应尽量采用机械化施工,以减轻繁重的体力劳动和提高施工速度。
推土机,铲运机,挖掘机,抓铲挖掘机,拉铲挖掘机等设备的运用可以提高工作效率。
1.5土方的填筑和压实填方土料应符合设计要求,保证填方的强度与稳定性,选择的填料应为强度高,压缩性小,谁稳定性好,便于施工的土,石料。
填土还应严格控制含水量,施工前应进行检验。
影响填土压实质量的主要因素为压实功,土的含水量以及每层铺土厚度等因素。
桩基础工程桩基础是一种常用的深基础形式,它由桩和承台组成。
桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩;按挤土状况可分为非挤土桩,部分挤土桩,挤土桩;按施工方法可分为预制桩和灌注桩。
土木工程施工读书报告【摘要】:土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称它既指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施也指所应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动。
建筑产品的生产施工与一般工业生产相比较,它们都是把一系列有限的资源投入到产品的生产过程中,其生产上的阶段性和连续性,组织上的专门化和协作化,是与其他工业产品的生产一致的。
建筑产品与一般工业产品的不同之处,正是它的特点所在。
建筑工程施工组织是研究和制定组织建筑安装工程施工全过程既合理又经济的方法和途径。
它是针对不同工程施工的复杂程度来研究工程建设的统筹安排与系统管理的客观规律的一门学科。
具体地说,建筑工程施工组织的任务是根据建筑产品生产的技术经济特点,以及国家基本建设方针和各项具体的技术规范、规程、标准,实现工程建设计划和设计的要求,提供各阶段的施工准备工作内容,对人、资金、材料、机械和施工方法等进行合理安排,协调施工中各专业施工单位、各工种、资源与时间之间的合理关系。
【关键词】:生产施工; 计划;设计;流水施工【前言】:本学期学习了土方施工,地基处理与桩基工程,砌体结构工程,混凝土结构工程,预应力混泥土结构工程,结构安装工程以及流水施工与网络计划技术等。
建筑产品的生产施工与一般工业生产相比较,有其相同之处,更有较多的不同之处。
它们都是把一系列有限的资源投入到产品的生产过程中,其生产上的阶段性和连续性,组织上的专门化和协作化,与其他工业产品的生产一致。
由于建筑产品的生产都是根据每个建设单位各自的需要,按设计规定的图样,在指定地点建造的加之建筑产品所用材料、结构与构造,以及平面与空间组合的变化多样,就构成了建筑产品的特殊性。
【正文】(一)施工的特点施工的特点是由建筑产品的特点决定的。
建筑物或构筑物的特点是在空间上的固定性、多样性、体形庞大及复杂性。
这些产品特点决定了建筑产品施工的特点。
1.建筑施工的流动性由于建筑产品的固定性,在建筑施工中,工人、机具、材料等不仅要随着建筑物建造地点的变更而流动,而且还要随着建筑物施工部位的改变而在不同的空间流动,这就要求事先有一个周密的施工组织设计,使流动着的工人、机具、材料等互相协调配合,做好流水施工的安排,使建筑物的施工连续、均衡地进行。
土方工程读书报告土方工程是指利用土壤进行建筑、工程和基础设施建设的一种技术和工艺。
它在现代建筑和工程领域中扮演着重要的角色,为人类创造了许多良好的生活和工作环境。
土方工程的目标是通过移动、加固、改造土壤,实现建设工程的稳定和安全。
它涉及到对土壤的分析、设计和施工等多个环节。
土方工程师需要了解土壤的性质和行为,根据工程需求选择合适的土壤处理方法,确保工程的可靠性和持久性。
在土方工程中,首先需要进行土壤勘察和试验,以了解土壤的物理和力学性质。
这些信息对于设计土方工程的方案和施工过程至关重要。
通过对土壤的采集、试验和分析,土方工程师可以确定土壤的承载能力、稳定性和可塑性等参数,从而确定土方工程的设计参数。
接下来是土壤处理和改良的过程。
土方工程师根据土壤的特性和工程需求,选择适当的土壤处理方法,如填筑、挖掘、压实等。
土方工程师还可以使用土工合成材料,如土工布、土工格栅等,来增强土壤的稳定性和抗冲刷能力。
在土方工程的施工过程中,土方工程师需要合理安排施工队伍和设备,确保施工的顺利进行。
他们还需要监督施工进度和质量,及时解决施工中的问题和难题。
土方工程师需要具备良好的沟通和协调能力,与其他专业人员和施工人员密切合作,确保土方工程的顺利完成。
土方工程的应用范围非常广泛,涵盖了建筑、交通、水利、能源等各个领域。
在城市建设中,土方工程可以用于建设道路、桥梁、隧道、堤坝等基础设施。
在农业领域,土方工程可以用于改良土壤质量,提高农田的产量和水土保持能力。
土方工程是一项重要的技术和工艺,为人类的建筑和工程提供了可靠的基础。
通过合理的设计和施工,土方工程师可以利用土壤的特性和潜力,为人类创造出更好的生活和工作环境。
在未来的发展中,土方工程将继续发挥重要的作用,为人类的可持续发展做出贡献。
高等土力学读书报告
张文川220132524
指导老师:缪林昌教授
摘要:《土工原理》是土力学专著,系统地总结和介绍了国内外在土力学重要领域内的理论发展,重在阐
述原理。内容包括土的组成和基本性质,土的压缩性与沉降计算,土的强度,土体渗流原理与计算,土的
三向变形与本构模型,有限单元法在土工中的应用,土的固结理论,土体的流变理论,土坡的稳定性,砂
土液化与地震永久变形,城市环境岩土工程,地基承载力。
1、土的应力应变关系的特征及其影响因素:非线性、弹塑性、剪胀性、(各向异性、结构性、流变性);
应力水平、应力路径、应力历史。
2、 邓肯—张模型分析总结:应变仅由偏应力贡献,球应力没有贡献。优点:①能反映土体变形的主要特
征,非线性、应力历史、应力路径;②简单,容易为工程接受;③模型参数容易确定,积累了丰富的确定
模型的经验。缺点:不能反映土体变形的剪胀性、软化、各向异性和结构性。
3、 剑桥模型的试验基础和基本假设:①试验基础:正常固结土和弱超固结土试验基础上建立②基本假设:
帽子屈服面,相适应的流动规则,以塑性体应变为硬化参数(加工硬化定律)。只要有三个试验场数:各
向等压固结系数λ,回弹系数k,破坏常数m。
4、 土的强度的三个特点:由于土的碎散性、多相性造成土①强度主要由颗粒相互作用力决定,土的破坏
主要是剪切破坏,其强度主要表现为粘聚力和摩擦力;②研究时要考虑孔隙水压力、吸力等土特有的影响
强度的因素;③土的地质历史造成土强度强烈的多变性、结构性和各向异性。
5、 屈服与破坏的关系:对于刚弹性体和弹性—理想塑性体屈服即意味着破坏,对于增量弹性模量屈服和
破坏并不是同一概念。土的屈服与强度与人们选择的理论模型有关,土体破坏与边值问题的具体边界有关。
6、 影响土的抗剪强度的因素:①内部因素:土的组成(如矿物成分、颗粒大小、级配、含水量等)、土
的状态(如密度、孔隙比)、土的结构(如絮凝结构);②外部因素:温度、应力应变因素(如围压、中
主应力)、应力历史、主应力方向、加载速率、排水条件等。
7、 一维渗流固结理论的基本假定:①土层是均质的、完全饱和的;②土粒与水均为不可压缩介质;③外
荷载一次性瞬时施加到土体上,在固结过程中保持不变;④土体他应力与应变之间存在线性关系,压缩系
数为常数;⑤在外力作用下,土体中只引起上下方向的渗流与压缩;⑥土中水的渗流服从达西定律,渗透
系数保持不变;⑦土体变形完全是由孔隙水排出和超静水压力消散所引起的。
8、 Biot理论与准三维固结理论比较:①二者建立方程的依据基本一致:小变形、线弹性、渗流符合达
西定律,但准三维固结理论假设法向总应力随时间不变,而Biot理论不作此假定;②Biot理论考虑土骨
架变形孔压的影响,即位移与孔压相互耦合,而准三维固结理论对土体变形和孔
压消散分别加以计算,其直接后果是后者无法解释Mandel-Cryer效应。
9、 常规三轴试验的优缺点:①近似单元体试验,试样内στ、相对对均匀;②σ状态和路径明确;③排
水条件清楚,可控制;④破坏面非人为固定;⑤操作复杂,现场无法试验;⑥不能反映2σ的影响;⑦边
界条件、膜嵌入的影响。
10、割线模型与切线模型的比较:①割线模型考虑了应力应变全量关系,能反映土变形的非线性及应力水
平的影响,可用于应变软化阶段。但理论不严密,不能保证解的唯一性;②切线模型为分段线性化的增量
形式的胡克定律,能反映土变形全过程。
11、在直剪、単剪、环剪试验中,试样的应力和应变的特点:①直剪:破坏面人为确定,应力和应变不均
匀且十分复杂,试样内各点应力状态及应力路径不同。在初始状态,剪切面土单元与试样中其他单元一样
是K0应力状态,即3001vKKσσσ==。在剪切破坏时,剪切面附近土单元主应力大小和方向决定与强度包
线;②単剪:试样内所施加的应力被认为是纯剪,加载过程中竖直应力vσ和水平应力hσ保持常数,()vhhv
ττ不断增加。应力莫尔圆圆心不变,其直径逐渐扩大,直至与强度包线相切;③剪切面的总面积不变。
12、土的应力应变关系影响因素:时间、温度、湿度等,其中时间是主要因素,与时间有关的土的本构关
系主要是指反映土流变性的理论。
13、达西定律及其物理意义和适用范围:达西定律:单位面积渗流量q与水力坡降i成正比,比例常数为
渗透系数k. 影响土渗透系数因素有:颗粒骨架包括土颗粒组成、土的状态级土的结构,渗透流体的影响。
适用范围: 达西定律是由无粘性土体(中砂、细砂、粉砂等)实验得到的,后来经过修正后推广应用于其他
土体。试验表明:渗透速度较小时,渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。一般砂土、粘土中的渗透
速度很小,其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动—层流,渗流运动规律符合达西定律。 粗颗粒
土(如砾、卵石等)的试验结果:由于其孔隙很大,当水力梯度较小时,流速不大,渗流可认为是层流,v-i
关系成线性变化,达西定律仍然适用。当水力梯度较大时,流速增大,渗流将过渡为不规则的相互混杂的
流动形式—紊流,达西定律不再适用。 一般认为对于粘性土也是基本适用的。
14、饱和土的基本特性:①饱和土的压缩主要是孔隙体积减小所引起 ②孔隙水的挤出速度主要取决于土
的渗透性和厚度 ③超静孔隙水压力u是外荷p在土孔隙水中所引起的超静水压力,通常简称孔隙水压力 ④
有效应力σ¢是由土骨架传递的压力,即颗粒间接触应力 ⑤饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效
力应力转化的过程,在任一时刻,有效应力σ和孔隙水压力u之和始终等于饱和土体的总应力σ
15、粘土和砂土的初始各向异性的原因与诱因:由天然沉积和固结造成初始各向异性。在室内重力场中,
制样过程的不同也会使土试样具有不同程度的初始各向异性。所谓诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应
力发生应变后,其空间位置将发生变化,从而造成土的空间结构的改变。
16、土的强度理论:①特雷斯卡准则是最大剪应力准则、米泽斯是最大八面体剪应力准则,都只适用于饱
和软粘土的不排水情况。 ②莫尔库仑强度准则反映了破坏面上正应力与抗剪强度之间的关系,正确的反映
了土强度的摩擦特性,在一定范围内保证较高的适用性,但有两点不足:一是假设了主应力对土的破坏没
有影响,二是通常令强度包络线是直线。 ③莱特—邓肯破坏准则是在砂土实验基础上建立起来的,只有一
个材料常数,反映出了平均主应力p或第一应力不变量I的影响及中主应力的影响,同时它的破坏面形状
和模型中的屈服面及塑形势面形状一致,并且没有角点,适用于砂土和正常固结粘土。 ④隐含破坏准则一
般包含在涂的本构模型之中,一般不能单独适应在极限平衡问题的分析中。
17、土抗剪强度机理:土的抗剪强度有两部分组成,一部分是摩擦强度,一部分是粘聚强度,强度机理及
影响因素十分复杂,不可能将二者截然分开。摩擦强度包括固体颗粒间的滑动摩擦及咬合摩擦粘聚力包括
有静电引力、范德华力、颗粒间的胶结、颗粒间家触电的化合价键及表观粘聚力。
18、影响土渗透系数的因素:①颗粒骨架:土颗粒的组成、土的状态(密度)、土的结构;②渗透流体(粘
滞系数η、液体的容重wγ、压力、温度、流体内电解质的浓度