高等土力学模拟考题1及答案

。模拟试题1我解释名词或回答问题：(每个问题4分，总共40分)1.曼德尔-克里尔效应是什么？2.什么是非饱和土的基质吸力？3.饱和砂土的振动液化与砂土的哪些性质有关？4.说出影响饱和粘性土渗透性的主要因素。5.绘制剑桥模型(剑桥模型)的状态界面，并标出临界状态线。6.在p-q平面内，剑桥模型和修正剑桥模型的屈服方程分布如下：F=h-M ln(p/p0)=0 f=p/p0-M2/M2 h2)，其中：h=q/p在p-q平面上画出它们的屈服轨迹的形状。7.高围压(S330兆帕)和低围压(S3=100千帕)下致密砂岩应力、应变和体积应变关系曲线的定性绘制。8.写出非饱和土的弗雷德里克强度公式。9.如何表达周期性荷载下土壤的动强度？对于饱和砂土，循环荷载下与动强度相关的因素有哪些？10.毕奥的固结理论和太沙基的准三维固结理论(扩散方程)有什么不同？二。回答以下问题： (共5道题，每道题5分，共25分)1.相同厚度的两个相邻粘土层的土壤参数和固结系数不同(K1=310-6厘米/秒，K2=210-7厘米/秒，MV1=0.5兆帕-1，MV2=0.65兆帕-1)。它们可以通过均匀土的一维固结来近似计算，以计算其平均固结系数 Cv:k(Cv=_)mvgw2.在沿斜坡渗流的条件下，绘制一个a=20、长度无限、深度无限的均匀无粘性土的流动网络。203.松散砂土固结不排水试验的有效应力路径如图所示，并绘制了应力-应变关系曲线和孔隙压力曲线。q s1-s30 e10 p s3s3 u4.沙雨将沙子均匀撒入大沙池，然后从不同方向取样进行以下不同的三轴试验：(z为垂直方向)(1) sz=s1，sx=sy=s3，sy=s1，sz=sx=s3(2) sz=s1，sx=sy=s3，sz=sy=s1，sx=s3(3) sx=sy=s1，sz=s3，sy=s1，sz=sx=s3(4) sy=s1，sz=sx=s3，sz=sy=s1，sx=s3根据土强度的各向异性和中主应力对土强度的影响，四个试验中哪一个的强度指数F最大？(可以表示为之前和之后，之前和之后。)5.在以下两种闸门底座下绘制出流动网。哪一个在闸门底板上有较大的浮动力？砂土不透水基岩3.有人试图利用粘土的固结不排水三轴试验(即sr=3=常数，sz=1逐渐增大直至试样破坏)来确定邓肯-张模型的参数，并编制有限元程序来分析大坝的有效应力。试验结果表明( 1- 3)- 1与实测孔压系数b=1.0之间存在良好的双曲线关系，At是一个变量。我们能用这组双曲线直接确定模型有效应力的切线模量Et中的参数吗？根据有效应力原理和胡克定律(1-3)-1曲线切线斜率的数学表达式。(10分)4.用饱和均匀松散细砂填充2米高的铁槽，初始孔隙比e=0.85，比重Gs=2.67，内摩擦角f=32。然后沙子在振动时完全液化。液化后，砂变得密实，孔隙比变为e=0.6，内摩擦角f=37。在砂土液化之前、之中和之后，试着计算罐壁上的水平土压力和水压力，以及罐底部上的垂直土压力和水压力。(10分)(提示：根据罐壁的变形，液化前罐壁上砂的水平土压力可根据主动土压力计算；液化后罐壁上砂的水平土压力可根据静土压力计算)2米V.密实砂的常规三轴试验破坏结果如下：3=300千帕，(1-3)f=1050千帕。试用：(1)莫尔-库仑理论(1-3)/(1 3)=Sinf，(2)广义特雷斯卡理论(1-3=KI1)，(3)广义米塞斯理论(J2=KI1)，(4)雷德-邓肯理论(I13/I3=Kf)为了计算每个模型的强度常数，计算(或试验)3=300千帕，b=(2-3)/(1-3)=0.5 (1-3)f=？根据这些不同模型计算的破坏时的(1-3)f，分别计算土的内摩擦角(15点)。测试标准答案一。1.在一定的边界条件下(如平面应变和球体)，土体内部的超孔隙水压力开始上升，然后下降并消散。2.负压势被称为基质吸力，因为土壤表面和流体(水)之间存在物理和化学相互作用(主要是毛细作用力)。3.(1)土壤颗粒：尺寸(D50)、级配、颗粒形状、粘土含量等。(2)砂土状态：相对密度。(3)原状土的性质：胶结和结构。4.(1)流体：流体的类型、正离子(电解质)在水中的价态和浓度以及温度。(价格高k大；浓缩的高钾和小钾；高温、高k。)(2)粘土矿物：蒙脱石-伊利石-高岭土：钾由小到大变化。(3)土壤中的孔隙大小和分布：土壤的密度和质地：单颗粒结构(沙土):k e3/(1 e)，对于一般粘性土，由于颗粒结构：对数(k) e(4)原状土的特性：各向异性(层状结构)、裂隙结构和特殊土的特殊结构。5.q q6.e (2)(1)p ps1/s37.低围压和高围压e1 8 .tf=c (s-ua)tgf (ua-uw)tgf电子伏特9.一般来说，它是用振动数表示的。(1)与s3相关，大-大。(2)它与应力比s1/s3有关，由大到大。(3)砂的粒度、级配和形状(影响砂静强度的因素)(4)沙土相对密度大-大。(5)振动数n .大-小。(6)原状砂土的结构。10.准三维固结理论假设在固结过程中，总主应力之和-q=S1S2S3=常数。两个。1.k=石/秒(hi/ki)=2 * 10-7/(1/2 1/30)=3.75 * 10-7厘米/秒=3.75 * 10-9米/秒 mv=(0.50.65)/2=0.575兆帕-1=0.575/兆帕=0.575 * 10-3/千帕gw=9.81KN千牛顿/立方米=0.00981百万牛顿/立方米3.75*10-9 cv=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _=6.65 * 10-7 m2/s=6.65 * 10-3 cm2/s0.576*0.009812.s1-s33.e1us34.(1)前后，(2)前后，(3)前后，(4)前后。5.流动网的形状完全相同，但不对称。后者具有很大的浮力，不利于闸门的稳定。没有。D e1=ds1/Et -nt d(s2 s3)/E t，du=Btds3 BtAt d(s1-s3)，其中：Bt=1，ds3=0。DS1=DS1-du=DS1-At d(S1-S3)=d(S1-S3)-At d(S1-S3)=(1-At)d(S1-S3)ds2=ds3=-du=- At d(s1-s3)d E1=(1-At)d(S1-S3)2nt At d(S1-S3)/Etd(s1-s3)/d e1=Et/(1- At(1-2nt)有两个未知变量nt和At，因此Et不能确定。四个。1液化前：饱和含水量GSAT=(2.670.85)/1.85 * 9.81=18.67 kN/m3。漂浮密度g=gsat-GW=(18.67-9.81)kn/m3=8.86 kn/m3。主动土压力：ka=tg2(45-f/2)=0.30726 pa=ka * 2 * 8.86 kn/m3。=5.445千帕水平水压：pw=2 * 9.81=19.62 kpa，pa。=5.445 kn，pw=19.62 kn总水平压力：酸碱值=19.62 5.445=25.065千牛顿垂直压力：pz=18.67 kn/m3.2=37.34 kpa，单位面积总压力： Pz=37.34KN2.液化：垂直水压：pz=18.67 kn/m3.2=37.34 kpa，pz=37.34 kn(单位面积)水平水压：pw=18.67 kn/m3.2=37.34 kpa，土压力： pa=Pa=0总水平压力： ph=pw=18.67 kn/m 3.22/2=37.34 kn3.液化后：饱和含水量GSAT=(2.670.6)/1.69.81=20.05 kN/m3。漂浮密度g=gsat-GW=(20.05-9.81)kn/m3=10.24 kn/m3。砂土厚度：21.6/1.85=1.73米主动土压力：ka=tg2(45-f/2)=0.2486pa=ka*1.73*10.24KN/m3。=4.404千帕水平水压：pw=2*9.81=19.62千帕。总有效土压力33，360帕。=4.404 * 1.73/2=3.81 kN。总水平压力：酸碱度=19.62 3.81=23.43千牛顿垂直压力：pz=18.67 kn/m3.2=37.34 kpa，pz=37.34 kn可见：垂直压力不变；水平压力在液化时最大，液化后最小。讨论：由于液化后水平压力降低，在砂的沉降和固结过程中，沟壁向内位移，因此用静土压力计算更为合理；静土压力：k0=1-sinf=0.3982 P0=1.73 * 10.24 * 0.3982=7.054千帕P0=6.1千牛总水平压力：酸碱度=19.62 36.1=25.722千牛顿。它仍然低于液化过程中的水平压力。五个。1.莫尔-库仑强度理论：sinf=(S1-S3)/(S1S3)=1050/1650=0.63636，f=39.52b=05，b=(s1 s3)/2，(S1-S3)f=1050千帕f=39.522.广义特雷斯卡强度理论：I1=(1050 300 300 300)=1950千帕K=(s1-s3)/I1=1050/1950=0.54b=05，b=(s1 s3)/2，I1=1.5(s1 s3)=1.5(s1-s3) 3s3(s1-s3)=K1.5(s1-s3) 3s3 (1-1.5K)(S1-S3)=3K 3(S1-S3)f=3K 3/(1-1.5K)=2528千帕f=53.823.广义米塞斯强度理论：I1=(1