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1、高等土力學歷年真題一、黃土濕陷性機理與處治方法。(2010年)1、黃土的濕陷性是指黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉的現(xiàn)象。黃土濕陷現(xiàn)象是一個復雜的地質(zhì)、物理、化學過程，對于濕陷的機理目前國內(nèi)外有多種假說，歸納起來可分為內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)在原因是黃土的結(jié)構(gòu)特征和其物質(zhì)成分。黃土形成初期，季節(jié)性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起來，而長期的干旱使水分不斷蒸發(fā)，于是少量的水分以及溶于水中的鹽類都集中到較粗顆粒的表面和接觸點處，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而成為膠結(jié)物。同時隨著含水量的減少，土顆粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細水的聯(lián)結(jié)力逐漸加大，這
2、些因素都增強了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體在自重壓力下壓密的作用，從而形成以粗粉粒為主體骨架的蜂窩狀大孔隙結(jié)構(gòu)。外在條件是水的浸濕。當黃土受水浸濕或在一定外部壓力作用下受水浸濕時，土體自身摩擦力降低，結(jié)合水膜增厚并楔入顆粒之間，于是結(jié)合水聯(lián)系減弱，鹽類溶于水中，各種膠結(jié)物軟化，結(jié)構(gòu)強度降低或失效，黃土的骨架強度降低，土體在上覆土層的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同作用下，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，大孔隙塌陷，導致黃土地基附加的濕陷變形。2、黃土地基處理方法地基處理的目的是改善土的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，減小土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發(fā)生，部分或全部消除它的濕陷性。地基處理時應考慮濕陷
3、性黃土層的厚度、濕陷性類型、等級等后，結(jié)合建筑的工程性質(zhì)和施工條件等因素選取合適的處理方法。濕陷性黃土地基處理的主要方法如下：灰土墊層法是處理濕陷性黃土地基的傳統(tǒng)方法，用于高層建筑更能發(fā)揮其作用，它具有一定的膠凝強度和水穩(wěn)定性，在基礎(chǔ)壓力作用下以一定的剛性角向外擴散應力，因而常用作剛性基礎(chǔ)的底腳。砂石墊層用于處理地下水位較高的軟弱土層，厚度約1-3m，其下為工程性能良好的下臥層。強夯法是處理濕陷性黃土地基最經(jīng)濟的一種方法，重錘從高空自由落下，形成巨大的沖擊能和沖擊波，反復多次夯擊地面，能有效消除黃土的濕陷性。灰土擠密樁法是處理大厚度濕陷性黃土地基方法之一，其作用是擠密樁周圍的土
4、體，降低或者消除樁深度內(nèi)地基土的濕陷性，提高承載力。振沖碎石樁主要用于飽和黃土的地基處理，它以振沖置換作用為主。打入混凝土預制樁錘擊沉入的鋼筋混凝土預制樁，質(zhì)量穩(wěn)定，工藝簡便，是目前高層建筑基礎(chǔ)應用較廣的一種。灌注樁主要用于飽和黃土填土地基，他是利用挖空或沉樁機將鋼制樁管沉入土中成孔再向樁孔中放置鋼筋網(wǎng)，然后在向樁管內(nèi)灌入流動性的混凝土或粉煤灰混凝土，并逐漸慢速提升樁管，在土中形成剛勁混凝土樁體。深層水泥攪拌樁加固軟土地基在沿海地區(qū)及南方地區(qū)已大量使用，工藝也相當成熟。也用于處理飽和黃土地基取得了顯著成效，它具有無振動，無污染，功效高，成本較低的優(yōu)點。大直徑擴底灌注樁多用于高層
5、和高聳構(gòu)筑物，技術(shù)經(jīng)濟效果好，解決了大荷載下的基礎(chǔ)工程。二、論述土的本構(gòu)關(guān)系分類，并舉例說明。(2010年、2013年)1、彈性本構(gòu)關(guān)系彈性本構(gòu)關(guān)系可分為線彈性本構(gòu)關(guān)系和非線性彈性本構(gòu)關(guān)系。線彈性本構(gòu)關(guān)系即一般的彈性力學，其應力—應變關(guān)系服從廣義胡克定律。非線性本構(gòu)關(guān)系的應力—應變曲線是非線性的，但是加卸載仍然沿著一條曲線。該本構(gòu)關(guān)系未考慮土的塑性變形，因而僅當受力體各點都是加荷條件時，才近似符合實際，而且也沒有考慮應力路徑和中主應力的影響。代表性模型鄧肯一張(Duncan-Chang)模型以虎克定律為基礎(chǔ)，假定模型中的參數(shù)（彈性模量E、泊松比μ、體積變形模量K和剪切模量G）是
6、應力狀態(tài)的函數(shù)，與應力路徑無關(guān)，利用土體常規(guī)三軸試驗得到的應力一應變曲線建立了模型參數(shù)關(guān)系。Duncan-Chang模型能較好地反映土體的主要變形規(guī)律及非線性，將總的變形中的塑形變形部分當作彈性變形來處理，通過彈性常數(shù)的調(diào)整來近似考慮這部分塑形變形，采用不同的加載模量Et和卸載模量Eur來考慮土的非線性變形特性。模型中參數(shù)的物理意義明確，同時可以通過常規(guī)三軸試驗確定其模型參數(shù)，因而在工程中得到了廣泛的應用。但是,該模型不能反映土體的剪脹性及中主應力對模量的影響。模型只考慮硬化，不反應軟化和各向異性。2、彈塑性本構(gòu)關(guān)系彈塑性模型則把總的變形分成彈性形變和塑性形變兩個部分，用胡克定
7、律計算彈性變形部分，用塑性理論來解塑性變形部分。對于塑性變形，要做三方面假定：破壞準則和屈服準則；硬化規(guī)律；流動法則。該本構(gòu)關(guān)系可分為剛性理想塑性本構(gòu)關(guān)系、理想彈性塑性本構(gòu)關(guān)系和彈塑性應變硬化（或軟化）型本構(gòu)關(guān)系。代表性模型劍橋模型英國劍橋大學提出的用于正常固結(jié)或弱超固結(jié)粘土的模型，能較好地反應土的變形特性。模型中假定土體為加工硬化材料，服從相關(guān)流動法則和能量守衡方程，又稱為臨界狀態(tài)模型，它從理論上闡明了土體的彈塑性變形特性。3、流變型本構(gòu)關(guān)系該本構(gòu)關(guān)系考慮應力、應變隨時間變化的本構(gòu)關(guān)系，是
