硕士研究生入学考试(《土力学》考试大纲) - 中国科.doc

硕士研究生入学考试(《土力学》考试大纲) - 中国科 中国科学院·水利部成都山地灾害与环境研究所 硕士研究生入学考试 《土力学》考试大纲 　　 　　《土力学》是土木工程的专业基础课程之一。与之紧密相关的课程《地基基础》、《土力学与地基基础》则是土木工程某些专业的专业课。包括两大部分内容：（1）土的基本物理力学性质，如土的物理性质、渗透性、土中应力、变形特性、抗剪强度。（2）土工结构物的主要计算，如土压力、土坡稳定分析、地基承载力、基础工程、地基处理。 　　一、考试内容 　　1.土的物理性质 　　（1）基本名词与定义 　　土、土力学、地基、基础、土的风化、不均匀系数、曲率系数。 　　界限含水量ωL、ωP、ωS、塑性指数、液性指数、活动性、相对密度。 　　（2）土粒、水、空气三相 　　（a）土粒分布、级配。（b）三种水：结晶水、结合水（薄膜水）、自由水。（c）土中气体的物态 　　（3）土的物理性质 　　（a）无粘性土的相对密度，孔隙比。 　　（b）粘性土的调度 液塑性指明 　　（4）三相图及物理指标 　　（a）熟练绘制三相图、单位三相图 　　（b）3个体积、6个重量，共9个物理指标的三种计算方法：即公式套算法：据单位三相图计算法；据三相中三个体积、两重量计算法；（c）9个物理指标的推证。 　　（5）土的工程分类 　　（a）先分为粗细粒土，对粗粒土定名12个，对细粒土依据ωL、IP在塑性图分类定名。（b）特殊土分类：黄土、红土、膨胀土、杂填土、软土、垃圾。 　　2.土中应力 　　（1）基本名词与意义 　　土中应力为自重应力、附加应力、渗透力。 　　基低压力、附加基底压力、有效应力、总应力、孔隙水压力、持力层、下卧层、应力集中与分散、应力跑。 　　（2）自重应力计算 　　自重应力是有效应力，地下水位以下为浮容量，不透水界面（岩石、不透水土）上下发生突变。 　　（3）附加应力 　　依据弹性理论进行计算 　　（a）先计算基底压力、影响基底压力的三个因素：荷载（大小、型式、方向），基础（尺寸、型式、刚度、埋深），地基土性质。 　　（b）空间问题 　　即基础长度L与宽度之经小于5时作为空间问题计算，反之作为平面问题计算。 　　所有计算公式均较长，不必记背。 　　只能计算角点下的附加应力，均由5个符号组成，σZ、ρ、L、B、Z，主要是附加应力系数k的计算及代数叠加。难点是三角形荷载外某点σZ计算。 　　（c）平面问题 　　可直接计算（查表k值）荷载外任意点的应力。 　　（4）计算误差 　　地基土上软下硬（E1＜E2）将产生应力集中，反之应力扩散。成层土地基（即各向异性地基）一般产生集中。 　　（5）有关问题 　　了解或掌握感应图计算方法。 　　3.土的渗透性 　　（1）基本名词与定义 　　渗透性、渗透力、流土、管涌、接触流土、接触冲刷、临界水力坡降、允许水力坡降。 　　（2）达西定律 　　U＝Ki、q＝KiA均为达西定律表达式。渗透系数k是坡降I＝1时的流速。记住砂土、粘土、卵砾石各自k的变化范围。 　　（3）渗流下的应力状态 　　推导渗流向上向下的应力状态,并画总应力σ、孔隙水压力u、有效应力σ′图。 　　（4）土的渗透稳定性 　　四种典型的渗透破坏型式，各自产生的环境条件。 　　（5）k的影响因素 　　土粒大小与级配、密度、水、气体。推导成层土的Kx、Ky。（a）推导Kx时用了二个物理概念，即各层土流量qi之和等qx，以及各层土水力坡降ii总流量相等。（b）Ky的推导也用了二个物理概念，即各层土流量相等，以及各层土水头损失之和等于总的水头损失。 　　（6）推导常水头及变水头试验的渗透系数k的计算式。 　　4.土的压缩性及地基变形计算 　　（1）基本名词与定义 　　侧限压缩、压缩系数av、压缩指明Cc、压缩模量Es、变形模量E、弹性模量E、体积压缩系数mv、av与Es判别土的压缩性侧面系数ko、侧胀系数μ（即泊松比）、先期固结压力、超固结比OCR、固结度、固结系数Cv、时间因数Tv。 　　（2）土的压缩性 　　忽略孔隙水及土粒体积的压缩量，土的压缩是孔隙体积的减小。 　　压缩量随时间增长的过程称为固结，当有效应力等于压缩应力以后的变形称为次固结。e-p曲线上每点的物理意义是该压力P作用下压缩稳定以后对应的孔隙比e。 　　推导单向压缩公式 　　 （压缩前后土粒体积不变）。熟练掌握由以上各式计算土体压缩量。 　　推导e-p与e-logP曲线的增量与微分关系av与Cc的关系式。 　　推导μ～k0、E～Es的关系式。 　　（3）压缩量Si（沉降量）计算 　　（a）同e-p曲线计算Si的方法与步骤。 　　（b）由e-logp曲线计算Si的方法与步骤：确定pc、将试验曲线修复成现场压缩曲线、分OCR＝1、＞1