高等土力学习题.x.pptx

北京交通大学土建学院岩土工程系高等土力学

刘艳北京交通大学土建学院岩土工程系Email：yanl@bjtu.edu.cn高等土力学习题课

教学大纲教学内容课时1绪论1.1土力学的基本特征和表现61.2土力学研究的方法2土的固结理论1.3土力学的发展和现状2.1Terzaghi和Rendulic固结理论43土的流变理论2.2Biot固结理论3.1土的流变分类和基本特点34土的强度理论3.2土的流变基本单元模型4.1土的强度基本特征54.2粘性土的强度特性4.3砂土的强度特性

教学大纲教学内容课时5临界状态土力学理论166非饱和土力学的基本概念14如何使用土力学数值分析方法；临界状态的定义正常固结土和Roscoe面超固结土的性质和Hvorslev面砂土的性质和描述土的弹塑性变形以及弹性墙剑桥模型学习非饱和土力学的意义吸力与土水特征曲线非饱和土应力表示非饱和土的有效应力非饱和土强度理论等

考试说明考试内容基本按照教学大纲进行分配考试题型三种：判断题或选择题、简答题、计算题作业最晚于考试当日上交，否则不计平时成绩，平时成绩将占总成绩的20-30%考试内容所占比例（%）1绪论52土的固结理论3土的流变理论10-2054土的强度理论10-205临界状态土力学40-506非饱和土力学20-30

高等土力学习题对目前土力学的概念和方法以及优缺点给予叙述和评论.为何土对环境的变化比其它建筑材料更加敏感?岩土工程界应该如何应对?应该如何把握表征体元或实验土样的概念?为何它们对揭示和描述土的性质和规律具有重要意义?用何种方式可以把离散的多相土抽象为宏观多相多孔隙连续介质?这种处理有何局限性?

计算题1——确定临界状态参数对同一种土的不同土样进行了多组不同路径三轴试验，包括排水实验和不排水实验。下表给出了各组实验在达到临界状态发生破坏时的应力和体积取值

计算题1——确定临界状态参数解：此题只需利用临界状态方程来求解即可说明：此题在处理实验结果时经常出现，通常都要进行多组实验取平均值，来获取土样的基本参数。对于数据较多的情况，可以采用excel表格，输入所有数据，给出散点图，然后画出拟合曲线，得到最终答案

计算题2——临界状态计算土样p0’（kPa）v0u0pfqfufvfA6001.97100B6001.97100C1502.04100D1502.04100计算题2——临界状态的计算这里采用的并非传统的试验加载条件，通常是保持围压σ3不变，增加轴压σ1。由于三轴实验中p=（σ1+2σ3）/3,q=σ1-σ3，要使p不变，增加q，必然要一方面增加轴压σ1，另一方面减小围压σ3

计算题2——临界状态计算土样p0’（kPa）v0u0pfqfufvfA6001.97100600100B6001.971001.97C1502.04100150100D1502.041002.04计算题2——临界状态的计算

计算题3——临界状态计算已知某黏土的临界状态参数为：N=2.1,λ=0.087，Г=2.05,M=0.95。对该土的两个土样分别进行传统的固结剪切试验，固结过程中施加相同的围压至300kPa。随后保持围压不变，对土样A进行排水剪切试验，对土样B进行不排水剪切试验试计算：(1)两土样到达临界状态时的剪应力值；(2)土样A到达临界状态时的体变；(3)土样B到达临界状态时的孔压。解：此题与习题2类似，比习题2要简单，采用的是传统的三轴实验加载路径。可参考课本p248页例7-2和例7-3，以及p249页例7-5和p250页例7-6注：此处只有正常固结土计算，超固结土计算也需要掌握，可参考p249页例7-5和p250页例7-6

说明土样的初始屈服应力(先期固结压力）为100kPa计算题4——剑桥模型的应用

计算题4——剑桥模型的应用

计算题4——剑桥模型的应用

计算题4——剑桥模型的应用解：（3）屈服后，土体变形不仅包含弹性变形，同时也有塑性变形，要分别求解。弹性变形，仍然公式（7-30）和（7-34），即由于已知了应力和应变增量，可见（3）中弹性应变计算比（1）要简单，因为（1）计算时还需根据屈服应力和初始应力计算出应力增量。塑性应变计算，利用P266页公式（7-72）最后计算总应变计算注：由于已知了应力增量，计算比较简单。更复杂的利用剑桥模型计算应变的情况，请参考P266页例7-9

计算题5利用这个条件可以写出屈服面方程，即圆的方程。

计算题5CSLCS由于不排水，因此体变始终为0，屈服面内为弹性变形，根据弹性计算公式

计算题5

计算题5CS

计算题5CS至此，可求出DEF破坏时的比体积

计算题5至此，可求出DEF破坏时的比体积CS此时应力路径为曲线