高等土力学读书报告 姓名：杨耀辉 学院：水利与土木工程学院 专业：水利工程 学号： 1338020126
无粘性土颗粒组成的类型与基本性质 一 无粘性土颗粒组成类型与分类 1．颗粒组成 颗粒组成是研究无粘性土基本性质的主要依据，通常以各粒径含量的累积曲线或分布曲线表示。 均匀土：分布曲线是单峰形式，各粒径都有一定的含量，峰值粒径含量占绝对优势，其破坏形式主要是流土破坏。 单峰形：峰值远离中值，呈左偏峰，出现双峰时右峰较低，两峰连续，谷点里粒径至少占4%至5%，曲线无明显平缓段，集中在某段，无峰值。 不均匀土：级配连续和级配不连续。 双峰形：双峰间有间断，有的相连接，但最低点粒径含量小于或等于3%，累积曲线呈椅子形，出现台阶。 2．均匀土的区分原则和方法 均匀土特点：级配不良，压实性差，孔隙率大，稳定性差。 太沙基指出5,1.0< 质仍取决于粗料。但随细料的含量的增加，混合料密度增加，孔隙相应减小，到细料超出一定含量时，混合料性质就取决于细料。最优级配的细料含量P=25%到30%。 混合料中开始参与骨架作用的细料含量 21n n n = ；并考虑到无粘性土一般21s s ρρ=；得出细料含量与孔隙率的关系 理想状态下的计算式： ()2 222 1 1 1n n n P d s d ?+?-?= ρρρ 其中 ()1 111 s d n ρρ?-=； 在理想状态下： n n n P --= 12。 为使P 含量与实际相符，就要考虑粗料孔隙体积被撑开的影响，由实验分 析知2n 随n 增大而增大，且223n n =?；我们取粗料孔隙率为0.3，则2 233.0n n += ∴ n n n P --+= 133.02 但在实际中，混合料中细料是多少要撑开粗料孔隙的，所以理论计算的P 要小于实际中的。 实际值小于它时表明细料没填满粗料孔隙； 实际值大于它时细料填满粗料孔隙且与粗料共同组成骨架； 当实际值等于它时认为混合料有最优级配料。 渗透系数与细料含量的关系； P 〈30%时填不满孔隙，对渗透系数起控制作用的是粗料。 P 〉30%时孔隙与细料产生关系。 P 〉70%时粗料只起填充作用，对渗透系数的影响减少直到消失。 4.级配连续土的基本性质 级配连续土的性质： Cu>10 1 济南大学 在职攻读工程硕士专业学位研究生课程考试试题 报考专业领域：建筑与土木工程考试科目名称：土力学及其工程应用A 姓名：刘觉学号： （所有答题内容必须写在答题纸上，写在试卷、草稿纸上无效） 一（15分）什么叫颗粒级配曲线，如何定性和定量分析土的级配？ 答：图的颗粒级配——土中各个粒组的相对含量。确定各粒组相对含量的方法：1颗粒分析实验2筛分法3沉降分析法 实验成果——颗粒级配曲线，进行曲线分析：曲线越陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。 二（15分）试比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和各自的适用范围？ 答；郎肯土压力理论应用半空间的应力状态和极限平衡理论的概念比较明确，公式简单，便于记忆，对于粘性土和无粘性土都可以用该公式直接计算，但由于该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，是计算的主动土压力增大，而计算的被动土压力偏小。库伦土压力理论根据墙后滑动土的静力平衡条件导的公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土倾斜情况，但由于该理论假设填土时无粘性土，因而不能用库伦理论的原始公式直接计算粘性土的土压力。 三（15分）(1)分层总和法有哪些前提条件？与实际情况会有哪些不同？试给予简要评述。（2）计算建筑物最终沉降量的分层总和法与GB2002规范法有什么不同点？ 答①地基沉降的分层总合法的基本用意是为了解决地基的成层性和非均质性所带来的计算上的困难。 ②以均质弹性半空间的应力来计算非均质地基的变形的做法、在理论上显然不协调，其所引起的计算误差也还没有得到理论和实验的充分验证 ③最为适用于土体的单向压缩变形计算，因为K0条件下的土体只有体积变形，所以计算所得的是地基最终固结沉降，通常粗略地把单向压缩分层总和法的计算结果看成是地基最终沉降，而不考虑地基瞬时沉降。 ④传统的和规范推荐的两种单向压缩分层总和法，就计算方法而言并无太大差别，规范法的重要特点引入了沉降计算经验系数．以校正计算值与实测值的偏差。 ⑤砂土地基在荷载作用下由土的体积变形和剪切变形引起的沉降在短时间内几乎同时完成。 ⑥地基沉降计算深度用于确定地基沉降有影响的土层范围．保证满足沉降计算的精度要求。地基沉降计算深度的确定标准有二种：应力比法和与变形比法 土力学在工程项目中的应用 发表时间：2017-06-23T13:50:34.847Z 来源：《基层建设》2017年5期作者：连宏玉贾志强 [导读] 土力学并不是与人类现实生活割离的理论性学科，在进行挡土墙、地基、土工类型的建筑物时都会应用到这门学科。 哈尔滨石油学院黑龙江哈尔滨 150028 摘要：我国的科学技术以及经济发展为土力学的研究提供了物质性的条件，使我国的土力学有了比较好的发展，土力学是一门对土的力学方面的性质进行研究的重要学科，研究的领域虽然局限在土这方面，但是研究成果非常具体，包括自然土体以及人工土体、力学性质以及地下水。土力学并不是与人类现实生活割离的理论性学科，在进行挡土墙、地基、土工类型的建筑物时都会应用到这门学科。 关键词：土力学；工程项目；应用 现代土力学研究的开创者是奥地利的一名工程师太沙基，他在前人对土力学研究的基础上，对土力学进行了改进以及扩充，使用科学的方式对土力学的相关知识进行研究，使土力学这门学科具有更强的实用性。我国现代的土木工程建设也离不开土力学的支持，本文借助土力学的相关理论知识对这门学科在工程项目的应用进行分析，希望可以给我国土力学方面的学者提供参考。 1 土力学概述 土力学在人类历史上出现的时间比较早，在形成完整的土力学的理论体系之前，人们已经开始在生产与建设活动中开始应用这个学科了，主要在工程建设的过程中，人们对遇到的新问题与新情况进行分析与总结，不断地扩充着土力学的知识体系，直到奥地利工程师太沙基在1925年将土力学的知识进行科学地归纳，出版成书，这也标志着土力学正式成为了一门学科。土力学这门学科与其他相关学科不同，其理论性比较弱，应用性比较强，与工程项目相互依存，只有在工程项目建设中，土力学才能发挥出价值，失去土力学的理论支持，一部分工程项目也无法开展。土力学的研究内容主要为土体内部的应变与应力、时间的关系，其具体的研究内容比较丰富，包括对土体发生变形的性质进行研究、计算地基的沉降情况、分析土体的抗剪强度、土坡是否能够保证稳定等。 2 如何在工程项目中应用土力学 2.1 计算地基的沉降情况以及土体的变形情况 建筑下方的地基的作用是为了提供给整体建筑稳定的承载力，当地基难以支撑整个建筑物时，就会出现由于地基变形而发生的沉降情况，地基发生沉降有很多不同的情况，包括地基平均的沉降、不均匀性沉降以及相邻的地基产生的沉降差等，一旦地基不能保持稳定性，产生沉降之后，建筑会受到极大的影响。建筑物无法平均分布其应力，会使建筑出现裂缝，导致建筑的质量严重下降，甚至还会出现安全问题。在发生这种地基造成的沉降时，就可以将土力学应用到工程建设中，在其他项目开展之前，估算出沉降数据，提前做好预防沉降的措施。使用沉降公式进行计算时，要了解埋深以及基础的平面尺寸，设计好地质的剖面图，确定总荷载在基地上产生作用的位置。根据坡面图将土层分割成多个干薄层来计算，这种计算方式可保证沉降数据的准确性。 2.2 计算天然型的地基的承载力 地基包括天然地基以及人工地基，人工在一般的工程建设中比较常见，天然地基能够保持原有的土层结构，天然地基的承载力受到岩土材料的影响，岩土材料的性质一般比较复杂，使地基难以保证稳定性，在检算地基时，要做好三种内容的检算，包括稳定性、变形以及强度。技术人员可以通过对塑性区域的发展深度进行控制，再通过原位测试来确定地基的准确承载力，另外还要确定好安全系数的数值，使用的公式必须是符合土力学规范的经验性公式。我国需要建设地基的工程项目都已经给出了经验公式，保证在每一种施工环境中，都能对其承载力进行确定。 2.3 如何在挡土墙中应用土压力 挡土墙是防止土体坍塌下滑的构筑物，在市政工程、铁路公路工程、水利工程、山区建设等领域都有着十分广泛的应用。挡土墙在工程项目中，对于稳定局部的土结构，保证整个工程的稳定性是十分重要的。但是要构筑性能优良的挡土墙，就必须结合土力学理论，对挡土墙进行土压力分析。 土压力是指挡土墙背部土体因为自重或者外力对挡土墙施加的侧向压力。挡土墙的性质决定了土压力是其主要的外载荷，这就要求设计挡土墙时要对土压力的性质、大小、方向、作用点有清晰的认识。土压力的计算十分复杂，它不但要考虑墙后土体、地基和墙身三者的关系，还与施工方式、墙身位移、墙体材料、墙后土体性质乃至地下水状况等诸多因素有关。土力学关于土压力有郎肯土压力理论和库仑土压力理论，这两种理论基本可以解决目前的土压力分布问题。 2.4 其他应用 可以说，土力学在工程项目中的应用是无处不在的。除了上述的一些应用之外，还包括土坡稳定、地基处理、土的动力及地震特性应用等等。土坡通常指具有倾斜面的土体。若出现外界因素导致土坡失去平衡，土体将会沿某一滑面发生滑动，即滑坡。为了避免这种现象的出现，土力学提出了相应的不同滑面土坡稳定的分析方法。根据这些理论，能够提出加强土坡稳定的措施，包括减载、加重、排水等等。当地基不能满足工程要求时，需要应用土力学原理对地基进行处理。工程中的地基处理主要包含四个方面的技术问题，即胶结、固化、电、化学加固类; 换填类; 夯实、挤密类; 加筋类等等。地基处理主要是为了改善土体性质，满足建筑物对地基力学的基本要求。土体在动载荷作用下的性质是不容忽视的问题。对于不同的工程项目有不同的动载荷来源，包括车辆动载荷、浪击动载荷、风力动载荷、冲击载荷以及爆炸、地震等突发性的动载荷。这些动载荷会导致工程失稳甚至破坏，需要土力学理论进行分析并采取相应措施。 3 土力学的发展前景 近些年，高速公路、高速铁路的建设越来越频繁，同时，地震、山体滑坡等自然灾害也不可避免的频繁发生。动载荷引起的一系列土力学问题已经成为一大难题。目前的土力学理论还有一定的局限性，还需要更多的研究不同情况的动载荷下地基土的动应力、动强度、动应变之间的关系。 随着科技的进步，工程施工方法已经与过去有了很大的差别，工程对精确度的要求也越来越高，在这种情况下，土力学的研究也应该使用一些创新的方法，应用更先进的试验仪器，保证土力学理论的不断进步以适应工程需要。 为了在一些软弱地基上施工，需要置入高强度的其他材料，形成复合地基。这些新材料、新工艺的应用目前已经有了一定范围的推广。但是目前的设计理论还不能满足应用需要，还要进一步研究。 Soil Mechanics for Unsaturated Soils Professor Delwyn G. Fredlund ?The study of a multi-phase system such as an unsaturated soil, requires an understanding of the properties of each component phase. rties of each phase of an unsaturated soil; ii.) an understanding of the interaction between air and water; iii.) establishment of useful volume-mass relations for solving engineering problems. Additional notes: Soil particles & contractile skin behave as solids Air & water behave as fluids ?An unsaturated soil is commonly referred to as a 3-phase system composed of: i.) solids (soil particles); ii.) water; iii.) iii.) air. ?The air-water interface (i.e., the contractile skin) warrants inclusion as an additional phase due to its unique and specific properties. ?The contractile skin interacts with the soil particles in an independent manner and can significantly change the mechanical behavior of an unsaturated soil. fore can be neglected in volume-mass relationships. ?The air phase might be present in an unsaturated soil either in a continuous or an occluded (bubbles) form. Additional notes: 高等土力学读书报告 学院：土木工程 专业：结构工程 指导教师： 姓名： 学号： 2015.12.30 本学期学了土的应力与应变，强度理论，全量理论，增量理论，模型理论，滑线场理论及极限分析。以下对这些理论做简要回顾。 应力应变 土的应力应变关系十分复杂，除了时间外，还有温度、湿度等影响因素。其中时间是一个主要影响因素。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。而在大多数情况下，可以不考虑时间对土的应力——应变和强度（主要是抗剪强度）关系的影响。土的强度是土受力变形发展的一个阶段，即在微小的应力增量作用下，土单元会发生无限大（或不可控制）的应变增量。因而它实际上是土的本构关系的一个组成部分。 由于土是岩石风化而成的碎散颗粒的集合体，一般包含有固、液、气三相，在其形成的漫长的地质过程中，受风化、搬运、沉积、固结和地壳运动的影响，其应力应变关系十分复杂，并且与诸多因素有关。其中主要的应力应变特性是其非线性、弹塑性和剪胀（缩）性。主要的影响因素是应力水平（Stresslevel、应力路径（Strespath）和应力历史（Stresshistor），亦称3S影响 土的强度理论 土在外力作用下达到屈服或破坏时的极限应力。由于剪应力对土的破坏起控制作用，所以土的强度通常是指它的抗剪强度。 确定强度的原则土的强度一般是由它的应力-应变关系曲线上某 些特征应力来确定的，如屈服应力、破坏应力(或峰值应力)等，这些特征应力值与土的种类和物理条件(如加载时间、加载速率和排水条件等)有关。在不考虑加载时间或加载速率对土强度影响的常规试验中,对于不同的土，大体上可获得三种典型的应力-应变关系曲线,一种是当应力随应变增大直至峰值时,土体出现破裂，随着应变进一步增大，应力由峰值逐渐降低，最后达到稳定应力值。对此，人们取峰值应力作为破坏强度，取最后稳定应力值作为破坏后的强度。第二种是当应力达到最大值后，应力虽然不增加，但应变继续增加，对此，也可取最大应力值作为破坏强度。第三种是，在较大应变下，应力仍未达到最大值，而是随 土力学知识点总结 1、土力学是利用力学一般原理，研究土的物理化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。 2、任何建筑都建造在一定的地层上。通常把支撑基础的土体或岩体成为地基（天然地基、人工地基）。 3、基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分，一般应埋入地下一定深度，进入较好的地基。 4、地基和基础设计必须满足的三个基本条件：①作用与地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值；②基础沉降不得超过地基变形容许值；③挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。 5、地基和基础是建筑物的根本，统称为基础工程。 6、土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒、经过不同的搬运方式，在各种自然坏境中生成的沉积物。 7、土的三相组成：固相（固体颗粒）、液相（水）、气相（气体）。 8、土的矿物成分：原生矿物、次生矿物。 9、黏土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体。可分为：蒙脱石、伊利石和高岭石。 10、土力的大小称为粒度。工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组，称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。土粒粒组分为巨粒、粗粒和细粒。 11、土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示，称为土的颗粒级配。级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比，横坐标则是用对数值表示土的粒径。 12、颗粒分析实验：筛分法和沉降分析法。 13、土中水按存在形态分为液态水、固态水和气态水。固态水又称矿物内部结晶水或内部结合水。液态水分为结合水和自由水。自由水分为重力水和毛细水。 14、重力水是存在于地下水位以下、土颗粒电分子引力范围以外的水，因为在本身重力作用下运动，故称为重力水。 15、毛细水是受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以下的透水层中自由水。土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象。 16、影响冻胀的因素：土的因素、水的因素、温度的因素。 17、土的结构是指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征、排列形式及他们之间的连接特征，而构造是指土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征，亦称宏观结构。 18、结构的类型：单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构。 高等土力学读书报告 对地基下沉问题的讨论 姓名刘兴顺 学号2014210046 年级2014 专业桥梁与隧道工程系（院）建筑工程学院指导教师陈颖辉 2015年5月26日 摘要 本论文主要是本人对高等土力学的学习总结，并根据工程中遇到的问题用土力学的知识进行分析（由于本人没有实际的工程经验，现主要是对比比较著名的一些工程）。土力学是研究土体在力的作用下的应力-应变或应力-应变-时间关系和强度的应用学科，是工程力学的一个分支。为工程地质学研究土体中可能发生的地质作用提供定量研究的理论基础和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。本论文主要结合中外建筑物倾斜（意大利比萨斜塔和中国苏州虎丘塔）与地基严重下沉（中国上海展览中心馆和墨西哥市艺术馆）来讨论其中关于土力学的乱放，并运用土力学的方法进行分析。 关键词：高等土力学；工程实例；地基基础 ABSTRACT This thesis is mainly my learning of advanced soil mechanics summary,and according to the problems encountered in engineering with the knowledge of soil mechanics analysis (because I didn't have the practical engineering experience,now is mainly contrast compared to the well-known engineering).Soil mechanics is a branch of engineering mechanics,which is applied to study the stress-strain,stress-strain,time and strength of the stress strain time relationship and strength of the soil..To provide the theoretical basis and methods for quantitative study of geological effects that may occur in the engineering geology..Mainly used in civil engineering,transportation,water conservancy and other projects.This paper mainly combines(Leaning Tower of Pisa,Italy and China Suzhou Huqiu tower and ground sinking heavily(China Shanghai Exhibition Center Museum and Mexico City Museum of Art) inclined buildings at home and abroad is to discuss the misplacing on soil mechanics,and using the method of soil mechanics analysis. Key words:advanced soil mechanics;engineering examples;foundation foundation 精选教育类文档，如果需要，欢迎下载，希望能帮助到你们！ 土力学期末考试题及答案 一、单项选择题 1．用粒径级配曲线法表示土样的颗粒组成情况时，若曲线越陡，则表示土的( B ) A．颗粒级配越好B．颗粒级配越差 C．颗粒大小越不均匀D．不均匀系数越大 2．判别粘性土软硬状态的指标是( B ) A．塑性指数B．液性指数 C．压缩系数D．压缩指数 3．产生流砂的充分而必要的条件是动水力( D ) A．方向向下B．等于或大于土的有效重度 C．方向向上D．方向向上且等于或大于土的有效重度4．在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是( D ) A．均匀的B．曲线的 C．折线的D．直线的 5．在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是( C ) A．附加应力的变化B．总应力的变化 C．有效应力的变化D．自重应力的变化 6．采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面基础设 计时，其结果( A ) A．偏于安全B．偏于危险 C．安全度不变D．安全与否无法确定 7．无粘性土坡在稳定状态下（不含临界稳定）坡角β与土的内摩擦角φ之间的关系是( A ) A．β<φB．β=φ C．β>φD．β≤φ 8．下列不属于工程地质勘察报告常用图表的是( C ) A．钻孔柱状图B．工程地质剖面图 C．地下水等水位线图D．土工试验成果总表 9．对于轴心受压或荷载偏心距e较小的基础，可以根据土的抗剪强度指标标准值φk、Ck按公式确定地基承载力的特征值。偏心距的大小规定为（注：Z为偏心方向的基础边长）( ) A．e≤ι/30 B．e≤ι/10 C．e≤b/4 D．e≤b/2 10.对于含水量较高的粘性土，堆载预压法处理地基的主要作用之一是( C ) A．减小液化的可能性B．减小冻胀 C．提高地基承载力D．消除湿陷性 第二部分非选择题 11.建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构称为 土力学读书报告 一、土的工程特性有哪些。 1、土的结构有哪些，这些结构都有哪些特点，对土的工程特性有何影响？ 土的结构是在成土的过程中逐渐形成的，它反映了土的成分、成因和年代对土的工程性质的影响，其结构按其颗粒的排列和联结可分为三种基本类型。a、单粒结构，单粒结构是碎石土和砂土的结构特征。其特点是土粒间没有联结存在，或联结非常微弱，可以忽略不计。疏松状态的单粒结构在荷载作用下，特别在振动荷载作用下会趋向密实，土粒移向更稳定的位置，同时产生较大的变形；密实状态的单粒结构在剪应力作用下会发生剪胀，即体积膨胀，密度变松。单粒结构的紧密程度取决于矿物成分、颗粒形状、粒度成分及级配的均匀程度。片状矿物颗粒组成的砂土最为疏松；浑圆的颗粒组成的土比带棱角的容易趋向密实；土粒的级配愈不均匀，结构愈紧密。b、蜂窝状结构，蜂窝状结构是以粉粒为主的土的结构特征。粒径在0.02~0.002 mm左右的土粒在水中沉积时，基本上是单个颗粒下沉，在下沉过程中、碰上已沉积的土粒时，如土粒间的引力相对自重而言已经足够地大，则此颗粒就停留在最初的接触位置上不再下沉，形成大孔隙的蜂窝状结构。c、絮状结构，絮状结构是粘土颗粒特有的结构特征。悬浮在水中的粘土颗粒当介质发生变化时，土粒互相聚合，以边-边、面-边的接触方式形成絮状物下沉，沉积为大孔隙的絮状结构。 土的结构形成以后，当外界条件变化时，土的结构会发生变化。 2、地基岩土的工程分类 作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。、岩石应为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。a、碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。b、砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。c、粘性土为塑性指数I p大于10的土。d、粉土为介于砂土与粘性土之间，塑性指数I p≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。e、人工填土根据其组成和成因,可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。 二、地基中的应力计算，何谓基底压力，地基反力，基底附加压力，土中附加应力。 1、地下水位的升降对土自重应力有何影响？ 地下水位升降会引起土体中有效应力的变化，从而会影响土的变形。由有效 ?The mechanical behavior of an unsaturated soil is directly affected by changes in the pore-air and pore-water pressures. Undrained loading of an unsaturated soil generates pore pressures in both the air and water phases. ?This chapter presents the pore-pressures generated as a result of the application of total stresses to the soil. ?The compressibility of air, water, and air-water mixtures is presented along with the compressibility of the soil structure which is summarized in the form of a constitutive relationship. ?The pore pressure response is expressed in terms of pore pressure parameters, which relate the development of pore-pressures to a change in total pressure applied to a soil mass. These parameters perform a useful role in visualizing unsaturated soil behavior.?Estimated pore pressures are required at the start of a transient consolidation type analysis. ?Comparisons between the predictions and measurements of pore pressures generated by applied loads are presented and discussed. ?This chapter addresses pore pressures generated under various loading conditions. Additional notes: 第二章 土的本构关系 2.1 概述 材料的本构关系是反映材料的力学性状的数学表达式，表示形式一般为应力-应变-时间关系。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，本章介绍的主要是与时间无关的本构关系。 土力学的基本理论有土的莫尔-库伦强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论。但人们总是在实际中将问题分类为变形问题和稳定问题，前者一般基于弹性理论计算，后者多用刚塑性或理想塑性的理论（如极限平衡分析）。 多年来本构关系已经得到很大的发展，进而推动了岩土数值计算的发展和土工试验的发展。下文将对土的本构关系进行详细论述。 2.2应力和应变 1、应力 （1）应力分量与应力张量 设土体中的一点为M （x,y,z ）的应力状态用通过该点的微小立方体上的应力分量表示。即： []?＝ ???? ? ????????z zy zx yz y yx xz xy x ττττττ＝???????????????????333231232221131211亦即｛σ｝T ＝｛zx yz xy z y x τ ττ???｝。 土力学中正应力正方向规定压为正。剪应力，在正面（外法向与坐标轴一致的面），剪应力与坐标轴方向相反为正；在负面（外法向与坐标轴方向相反），剪应力与坐标轴方向一致为正。 （2）应力张量的坐标变换 二阶张量 ij ?在任一新坐标系下的分量 [ [j i ?应满足：[[j i ?＝kl l j k i ?[[αα，其中l j k i [[αα与为新坐标系 轴与老坐标系轴夹角的余弦。 （3）应力张量的主应力和应力不变量 在过一点的斜截面上，如果只有法向应力而无剪应力时，这个斜截面就是主应力面。 第一应力不变量：kk z y x I σσσσ=++=1 第二应力不变量： 2 222zx yz xy x z z y y x I τττσσσσσσ---++= 名词解释： 绪论 1、土力学：是利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、 温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。 2、土：是矿物或岩石碎屑构成的松软集合体。由固体、液体和气体所组成的混合物。 土的性质：结构性质——生成和组成 结构和构造 物理性质——三相比例指标 无粘性土的密实度 粘性土的水理性质 土的渗透性 力学性质——击实性 压缩性 抗剪性 地基、基础：地基是直接承受建筑物荷载影响的那一部分地层。基础是将建筑物承受的各种荷裁传递到地基上的下部结构。 岩土工程：是根据工程地质学、土力学及岩石力学理论、观点与方法，为了整治、利用和改造岩、土体，使其为实现某项工程目的服务而进行的系统工作。 第一章 1、土的形成过程：地球表面的岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积作用形成的松散沉积物，称为“土”。 2、风化作用：风化作用主要包括物理风化和化学风化，物理风化是指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程，这种作用使岩体逐渐变成细小的颗粒。化学风化是指岩体与空气、水和各种水溶液相互作用过程，这种作用不仅使岩石颗粒变细，更重要的是使岩石成分发生变化，形成大量细微颗粒和可溶盐类。 3、搬运、沉积： 4、土的组成：是由固相、液相、气相组成的三相分散体系。 5、土中三相：固相、液相、气相 6、粒径、粒组：土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示。介于一定粒度范围内的土粒，称为力组。 7、级配指标：不均匀系数、曲率系数 8、矿物成分：原生矿物、次生矿物、有机质、粘土矿物、无定形氧化物胶体、可溶盐 9、粘土矿物：由原生矿物经化学风化后所形成的新矿物。 10、结合水：当土粒与水相互作用时，土粒会吸附一部分水分子，在土粒表面形成一定厚度的水膜，成为结合水。 11、自由水：自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。 12、土的结构：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构 13、土的结构性： 14、粘性土灵敏度：是指粘性土的原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度比值。 15、土的触变性：土受到剪切时，稠度变小，停止剪切时，稠度又增加或受到剪切时，稠度变大，停止剪切时，稠度又变小的性质，即一触即变的性质。 《非饱和土力学课程作业》 授课教师：詹良通 姓名：穆青翼 学号：21112085 日期：2012/6/25 非饱和土力学土坝渗流稳定分析 问题描述： 4m 10m 42m 14m 3m 大坝截面图（1） 有一水库土坝，尺寸如图所示。现在水库中的水位从4m 升至10m ，整个水位上升用时100个小时，水位上升高度随时间函数关系如下图。 时间（小时） 水位高度（米） 100小时4m 10m 19656小时 图（2）大坝水位上升时间曲线 大坝土吸力-体积含水量，吸力-渗透系数曲线如下图所示： 图（3）吸力-渗透系数曲线 图（4）吸力-体积含水量图 大坝土的力学参数指标如下表所示： 表1、大坝土物理参数指标 重度（kN/m3） 粘聚力（Kpa ） 内摩擦角（°） 17 20 20 试分析当水位由4m 升至10m 时，土坝中浸润面的变化情况，以及该土坝的稳定性？ 0.050.10.150.20.250.30.350.40.450.1 1 10 1001000100001000001000000 体积含水量 吸力（Kpa ） 问题求解 一、渗流分析求解： 1、4m 初始水位稳态分析 （1）建模、网格划分及材料性质输入： 图1.1.1 最终建模结果 图1.1.2 吸力—渗透系数关系 图1.1.3 吸力—体积含水量关系 依据题述模型尺寸建立如上模型,其中材料土水特性如上图所示，网格为四边形—三角形混合形式，大小为1m 。模型边界条件为左端红色线总水头4m ，右边蓝色线边界条件为总流量0m 3/s ，右端底坡脚点边界条件为总水头0m ，其余边界条件为软件默认不透水边界。 （2）模型计算结果： Distance 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 E l e v a t i o n Distance E l e v a t i o n 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。 名词解释 1?土力学一利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素 作用下工程性状的应用科学。它是力学的一个分支。 2?地基：为支承基础的土体或岩体。在结构物基础底面下，承受由基础传来的荷载，受建筑物影响的那 部分地层。地基分为天然地基、人工地基。 3?基础：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。基础依据埋置深度不同划分为浅基础、 深基础 2 土的性质及工程分类 1. 土的三相：水（液态、固态）气体（包括水气）固体颗粒（骨架） 2. 原生矿物。即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。 3. 次生矿物。系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物 4. 粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝 一硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所 组叠而成。 5. 粒组：介于一定粒度范围内的土粒。 界限粒径：划分粒组的分界尺寸称为 颗粒级配：土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。（ d > 0.075mm 时，用筛分法；d <0.075，沉降 分析） 颗粒级配曲线：曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。 不均匀系数：C u =d 60/d 10 ,反映土粒大小的均匀程度，C u 越大表示粒度分布范围越大，土粒越不均 匀，其级配越 好。 曲率系数：C c =d 302/（d 60*d 10），反映累计曲线的整体形状， C c 越大，表示曲线向左凸，粗粒越多。 （d60为小于某粒径的土重累计百分量为 60%，d30 、d11分别为限制粒径、中值粒径、有效 粒径） ① 对于级配连续的土： Cu>5,级配良好；Cu<5级配不良。 ② 对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，采用单一指标 Cu 难以全面有效地判断 土级配好坏，需同时满足 Cu>5和Cc=1~3两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。 6. 结合水一指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。 这种电分子吸引力高达几千到几万个大 气压，使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起。结合水分为强结合水和弱结合水两种。 强结合水：紧靠于土颗粒的表面，受电场作用很大，无安全不能移动，表现出固态特性 弱结合水：强结合水外，电场作用范围内的水， 是一种粘质水膜，受力时可以从水膜厚处向薄处移 动，也可因电场引力从一个土粒周围转移到另一个土粒周围，担在重力作用下不会发生移动。 毛细水：受到水与空气交界面处表面张力的作用 ，存在于地下水位以上透水层中的自由水。 毛细现象：指土中水在表面张力作用下，沿细的孔隙向上及其它方向移动的现象。 重力水：地下水面以下，土颗粒电分子引力范围以外的水 ，仅受重力作用.传递静水压力产生浮托力. 7. 土的结构：指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构和 构造对土的性质有很大影响。 （单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构） 土的构造：物质成分和颗粒大小等都相近的同一土层及其各土层之间的相互关系的特征称之。 理构 造、裂隙构造、分散构造） 8. 相对密实度：D r =「e 二] e m ax —e min \ d max — dmin [ d 界限含水量：粘性土由一种状态转到另外一种状态的分界含水量。 液限（? 'L ）:粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。 塑限（「p ）:粘性土由半固态转到可塑状态的界限含水量。 e max e （层 计算科学导论读书报告刘青山 引言：刚入大学不长时间，我自己对专业的认识不足，不知道自己应该重点学 什么，朝着什么方向发展，甚至更不知道从何学起。但是，经过将近半年的时间对计算科学导论这一课程的学习，我受益匪浅。导论老师教给了我们学什么，怎么学，这对我们计算机科学与技术专业的学生有着至关重要的影响。在老师的带领下，我们对这一专业有了清醒的认识，并对今后的发展方向有了初步的认识。 一、对计算机科学与技术学科的初步认识 （1）对计算机发展的初步认识 计算机的发展不是一蹴而就的，而是经过漫长的历史过程。1946年由冯诺依曼发明的ENIAC是世界上第一台电子计算机，它的产生明确了计算机的五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，并使用二进制运算代替了原来十进制运算，对今后计算机的发展有着巨大的影响。随后又经历了第一代计算机（电子管1951—1959）、第二代计算机（晶体管1959—1963）、第三代计算机（集成电路1964—1975）、第四代计算机（超大规模集成电路式微处理器1975—至今）的四次改革，使得计算机走进寻常人家，适应了社会的需要。 （2）主要课程 所谓的计算机技术包括文字处理，信息管理，多媒体，网络管理等在内的计算机应用技术。而所谓的计算机科学，一般指的是数据结构，组成原理，操作系统，编译原理等计算机内部实现机制。而我们这个专业的主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识，接受应用计算机的基本训练，具有开发计算机系统的基本能力。而我校制定的我们这一专业的发展特色是软件开发。以下是我们的主要课程：C语言程序设计、计算机组成原理、编译原理、离散数学、数字逻辑、数值分析、数据结构、操作系统、微机原理及汇编语言、计算机网络、计算机系统结构、软件工程、面向对象程序设计电路原理、计算机英语等。 （3）计算学科的发展主线 第一层面是计算科学应用层包括人工智能与应用与系统，信息、管理与决策系统，移动计算，计算可视化，科学计算等计算机应用的各个方向；第二层面是计算科学的专业基础层，它是为应用层提供技术和环境的一个层面，包括软件开发方法学，计算机网络与通信技术，程序设计科学，计算机体系结构，电子计算机系统基础；第三层面是计算科学的基础层，它包括计算的数学理论，高等逻辑等内容。这三个层面构成的计算科学发展的历程中，创造出了各种计算机系统，扩展了计算机的应用领域和应用水平。我们应正确的认识到计算机的发展主线。 （4）计算机产业发展前景 计算机产业作为工业革命的产物，在20世纪的出现已经极大地改变了整个世界的面貌，深刻影响并仍将继续影响世界各国政治、经济、军事、文化、环境格局，人类的生存前景和生活质量。而在我国主要是软件的发展，下面我们重点讨论软件产业在中国的发展前景。众所周知，软件的开发首先是一项高智力的活动，软件产业的发展既有生产成本低，产品高附加值，高收益的特点，也有产品寿命短，升级代换快，市场变化快，投资风险大的特点。总结过去我们在发展软件产业方面的经验和教训，对今后更好的发展软件产业是十分有益的。我们过去的主要问题是没有按照软件产业发展的规律行事，过多的依赖科研机构。现在，越来越多土力学及其工程应用A
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