高等土力學(xué)模擬考題8及答案

1、模擬考題8及答案一.回答下列各題（每題5分）：如果采用減壓的三軸壓縮試驗（RTC：各向等壓固結(jié)以后，軸向應(yīng)力不變， 圍壓減少，試樣發(fā)生軸向壓縮）對某正常固結(jié)飽和粘土進行固結(jié)不排水試驗， 得到的強度指標與常規(guī)的固結(jié)不排水強度指標ccu, pcu比較有何不同？答案：常規(guī)固結(jié)不排水壓縮試驗中一般為正孔壓；而根據(jù)Au = BAc + A（Ac - Ac ）, 在RTC試驗中，由于七是減小的，所以孔壓為負，或者很小，因此Rtc試驗的強度指標 甲cu高。兩種試驗的ccu相等均=0。土的剛塑性本構(gòu)模型與增量彈塑性模型表現(xiàn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系有何區(qū)別？答案：剛塑性模型如左圖：在屈月服應(yīng)力之前是剛性（不變形）的；達到

2、屈月服應(yīng)力發(fā)生破壞或 者不可控制的變形;增量彈塑性：在任意一個應(yīng)力增量下都是彈塑性的（既有彈性變形，也有塑性變形。土的抗拉強度ct是否等于tanb?定性繪出粘土的聯(lián)合強度理論（包括抗拉 與抗剪強度）的包線。答案：不等于ctanH（小于），如圖所示的聯(lián)合強度理論包線。在基坑內(nèi)用集水井排水與在基坑外用井點降水，對于基坑支擋結(jié)構(gòu)上的荷載 有何不同，哪一種情況有利于工程的安全？答案：基坑內(nèi)排水，地下水從外向里滲流，滲透力增加了支護結(jié)構(gòu)上的荷載，不利于工程安 全。在地基沉降計算的分層總和法中，采用半無限體的彈性理論解析解（布辛尼 斯克解）計算地基中的附加應(yīng)力，為什么一般不直接用彈性理論的位移解析 解計算

3、基礎(chǔ)沉降？答案：由于地基土大多數(shù)是分層的，（1）變形非線彈性；（2）不是均勻的。用線彈性理論 計算附加應(yīng)力的誤差不大。對于一個寬度為a的條形基礎(chǔ)，地基壓縮層厚度為H,在什么條件下，用比 奧固結(jié)理論計算的時間一沉降（t-s）關(guān)系與用太沙基一維固結(jié)理論計算的結(jié)果 接近？答案：a/H很大時。為什么在山區(qū)，雨季多發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害？答案：原因很多也比較復(fù)雜：主要有（1）強度降低（非飽和土基質(zhì)吸力的減小或者消失）；（2）可能發(fā)生的滲流一般是增加滑動力；（3）孔隙水壓力減少有效應(yīng)力。從劍橋模型的帽子屈服面分析，它能不能反映土由于剪應(yīng)力引起的體積變 化？答案：能夠，反映減縮。二.有一種粘土的有效應(yīng)力抗剪強度

4、指標為：=30kPa,平，=20。，（1）如果在初始圍壓為氣= 200kPa下固結(jié)，然后進行排水減壓的三軸壓縮試 驗，問軸向應(yīng)力氣達到多少時，試樣破壞？（2）當初始的固結(jié)應(yīng)力氣小于多少時，試驗中試樣將不能達到破壞狀態(tài)？答案：（1）。3 =氣 tan2 （45。 - 2c tan（45。 ?）= 200 x 0.49 - 2 x 30 x 0.7 =56kPa（2）b tan2(45o-) = 2ctan(45o-)1222c2ctan(45O-!2)60 = EkPa 0.7為了確定Duncan-Chang雙曲線模型的參數(shù)，對一種砂土進行了一組常規(guī)三軸壓縮試驗。b3 = 200kPa時，得到

5、a=1/821kPa-i; b3 = 500kPa時，得到 a=1/1871kPa-i;試確定該模型的模量數(shù)K和模量指數(shù)n。(計算中取大氣壓 pa=100kPa, a為轉(zhuǎn)換坐標系中直線的截距)bE = K (t)答案：pa或者：y=b+nxlog E = log K + n log(T)ab3200kPa500kPax=log (b3/pa)0.3010.699Ei=1/a821kPa1871kPay=log Ei2.9143.2722.914=b+n0.3013.272=b+n0.6990.398n=0.358, n=0.9b=2.643, K=440對一飽和壓縮土層進行沉降計算，土層厚度4

6、m,基礎(chǔ)中心處土層的平均 附加應(yīng)力為：b1 = 220kPa, b3 = 100kPa，孔壓系數(shù) B=1.0, A=0.5，壓縮系數(shù) mv=0.2m2/MN,試用考慮三向變形效應(yīng)的分層總和法(Skempton-Bjerrum法)按 一層計算其主固結(jié)沉降。答案：U = BAa3+ A(Aa1-Aa3)=100+0.5 X 120=160kPas= mvUX4 = 0.2X160X4/1000=12.8cm在下圖中表示了兩個水池，上池水位為10m；下池的水位為5m，=者保持 穩(wěn)定的水頭。池壁為透水的擋土墻體。兩墻之間砂土的飽和容重Ysat=20kN/m3, 內(nèi)摩擦角甲，=30。，假設(shè)直線滑裂面與水

7、平面夾角為60O，計算墻上的總土壓力 為多少？(假設(shè)土壓力為水平方向。)答案：此題用骨架上的有效應(yīng)力簡單：(1)朗肯土壓力Ea=Ka/H2/2 = (1/3)x10 x25/2二41.7kN(2)滲透力：J=Vj = 1/2x5x2.887x0.5x10=36.1kN總壓力：P = Ea-J = 5.61 kN第五題的另外一種計算方法，采用水土合算:上部邊長：l=5Xtan(45o/2)=2.89m采用庫侖土壓力理論，作用在(飽和土體)楔體上的力有：自重：W=1/2X5X2.89X20=144.5kN墻面處水平水壓力：Pw=375kN楔體上部水壓力：Pv=L23.6kN滑裂面上的水壓力:它也是

8、線性分布的，Ps=391kN它分解為水平和垂直兩個分量：P =195.5kN;Ph=338.7kN;滑動面上的土的支撐力R,它與法線方向成*=30。角。它也可以分解為水 平和垂直兩個分量Rh=R sin30。Rv. =R cos30。(6)墻面處水平主動土壓力Ea.考慮垂直方向力的平衡：W + pv =Rh+ Psv. 144.5+123.6= Rh+195.5Rh=72.5kN , R=83.7kN 卯再考慮水平方向力的平衡：Ea.+ Pw= Rh+ Psh. Ea.+375= Rsin30。+338.7得到主動土壓力E=5.6kN可a可見結(jié)果是一樣的。此題的最大(水土)壓力不是滑裂面傾角為

9、60。，而是小于60。時，因為那時的水平滲透力較小(體積小)。三. 六.在一種松砂的常規(guī)三軸排水壓縮試驗中，得試樣破壞時的應(yīng)力為：b3 = 10kPa, b b3=235kPa。計算下面幾個強度準則的強度參數(shù)：莫爾一庫侖強度準則：(習(xí)一%) / (b + b3)=sin甲；廣義屈雷斯卡(Tresca)準則： 氣二氣匕；松岡元一中井照夫強度準測：I1I2/I3=kf平面應(yīng)變狀態(tài)試樣的y方向為零應(yīng)變方向，已知v = 0.35。初始應(yīng)力狀態(tài)為 bz=bx=200kPa,然后氣保持不變，崟持續(xù)增加。利用以上3個強度準則分別計 算試樣破壞時的崟=?氣=?氣=?畢肖普常數(shù)b=?(1)(a )莫爾-庫侖:(

10、牛-%)/(陣 + %) = sin甲,235kPa/435kPa=0.54,。=327。廣義屈雷斯卡：q - %=aLL=335 + 100+100=535kPa.at=235/535=0.44松岡元-中井照夫:。=535; I2 = 2x335x100+100 x100 = 77000I3 = 335 x 100 x 100=3350000 ,kf. = I1I2/I3 = 535 x77000/3350000=12.3(2)平面應(yīng)變狀態(tài)的試樣的y方向為零應(yīng)變方向，已知v = 0.35o初始應(yīng)力狀態(tài)為bz = & = 200kPa ,設(shè)：Az = x, Ax = 0, bz = 200+x

11、=b1, & = 200kPa=b3by = 0.35(400+x) = 140+0.35x=b2莫爾-庫侖：(牛-%)/(陣+ %)= sin甲；(200+x-200)/ (200+x+200) =0.54x/(400+x) =0.54, x,=470kPabz = 670 kPabx = 200 kPa ; ny = 304.5 kPa b=0.222廣義屈雷斯卡(Tresca)準則：(陣-% ) =x,I1 = 540+1.35x,x=0.44(540+1.35x) 237.6=0.406x x=585.2kPa% = 785.2kPa ax = 200kPa ;句=345kPab=0.248r(C )松岡元-中井照夫強度準測：I1 = 540+1.35x, I廣 96000+480 x+0.35x2, , I3 = 5600000+42000 x+70 x2I1I2 = 51840000+388800 x+837x