高等岩土力学重点

2011年工程硕士《高等岩石力学》试题

一、名词解释（10题*3分=30分）

1）、岩石的疲劳强度 2）、本构方程 3）、剪胀角an 4）、Griffith强度理论 5）、岩石的崩解性 6）、粘滑 7）、长期强度 8）、刚性压力机 9）、扩容 10）、脆性破坏与延性破坏 二、简答题（5题×8分＝40分）

1、什么是岩石、岩体、结构面，并说明三者之间的关系。 2、岩体的工程复杂性主要表现在哪几个方面？ 3、简述岩石的流变力学特性。

4、根据你的经验谈谈获取岩石抗剪强度指标的方法。 5、简述莫尔强度理论，并指出其优缺点。

三、论述和计算题（2题×15分＝30分）

1、解释岩石应力－应变全过程曲线各阶段的特点。（15） 2、有一圆形硐室顶部围岩处于σ1、σ

3

应力场作用下，其中σ1＝

61.2Mpa，σ3＝－19.1Mpa，岩石抗拉强度σt＝－8.7Mpa，内聚力c＝50Mpa，内摩擦系数f＝tanφ＝1.54，试采用莫尔－库仑强度理论和格里菲斯强度理论评价硐顶围岩稳定性，并分析计算结果。（15分）

2011年工程硕士《高等岩石力学》试题答案

一、名词解释（10题*3分=30分）

1）、岩石的疲劳强度

岩石在循环荷载作用下的衰减称为岩石的疲劳

计算岩土力学现有软件及其应用情况

1. 简介

岩体是一种具有不连续性、非均质性、各向异性和非线性的天然地质体[1],由于岩体介质的复杂性, 分析边界和工况的多变, 用经典力学求解复杂的岩体工程问题的解析解已经很难, 甚至不可能。随着计算机科学的进步，数值计算方法也不断发展，并且在岩土工程领域得到了广泛的应用。例如，20世纪60年和70年代开始出现用于岩土工程稳定性计算的数值计算方法，主要是有限元法；20世纪80年代有限元、边界元及其混合模型得到广泛应用[2]；20世纪90年代以来，离散元法、DDA法等方法层出不穷。随着数值计算方法的百花齐放，计算岩土力学也从无到有发展起来，并且根据不同的计算方法形成了众多的计算软件，本文主要介绍较为常见且使用较广的几款计算软件。

数值计算方法大致分为连续变形分析方法和非连续变形分析方法两大类[3]。连续变形分析方法主要有：有限单元法（FEM）、有限差分法（FDM）、边界单元法（BEM）等，其中以有限单元法应用最为广泛；非连续变形分析方法主要有：离散元法（DEM）、非连续变形分析（DDA）、流形元法（MM）、无单元法（EFM）等。[4]

2. 有限单元法

有限元分析中最基本的思想就是单元离散，即将求解区域剖分为

《高等土力学》

1 什么是材料的本构关系？土的强度和应力-应变有什么联系？

材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式，表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也成为本构定律，本构方程。

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，它实际上是土的本构关系的一个组成部分。

2 土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别？

金属材料符合弹性力学中的五个假定：连续性、线弹性、均匀性、各向同性和小变形。而土体应力应变与金属材料完全不同，具体表现在：

（1）土体应力应变的非线性

金属材料的应力应变在各个阶段呈线性；而由于土体是由碎散的固体颗粒组成，其变形主要是由于颗粒间的错位引起，颗粒本身的变形不是主要因素，因此在不同应力水平下由相同的应力增量引起的变形增量不同，表现出应力应变关系的非线性。

（2）土体应力应变的弹塑性

金属材料的应力应变在屈服强度以内呈线弹性特征；而土体在加载后再卸载到原有的应力状态时，其变形一般不会恢复到原来的应变状态，其中有部分应变是可恢复的，部分应变是不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大比例，因此体现出土体变形的弹塑性。

（3）土体应力应变的各向异性

一般认为金属

《高等土力学》

1 什么是材料的本构关系？土的强度和应力-应变有什么联系？

材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式，表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也成为本构定律，本构方程。

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，它实际上是土的本构关系的一个组成部分。

2 土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别？

金属材料符合弹性力学中的五个假定：连续性、线弹性、均匀性、各向同性和小变形。而土体应力应变与金属材料完全不同，具体表现在：

（1）土体应力应变的非线性

金属材料的应力应变在各个阶段呈线性；而由于土体是由碎散的固体颗粒组成，其变形主要是由于颗粒间的错位引起，颗粒本身的变形不是主要因素，因此在不同应力水平下由相同的应力增量引起的变形增量不同，表现出应力应变关系的非线性。

（2）土体应力应变的弹塑性

金属材料的应力应变在屈服强度以内呈线弹性特征；而土体在加载后再卸载到原有的应力状态时，其变形一般不会恢复到原来的应变状态，其中有部分应变是可恢复的，部分应变是不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大比例，因此体现出土体变形的弹塑性。

（3）土体应力应变的各向异性

一般认为金属

复习提纲

1. 何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？

岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。

2. 岩体力学采用的研究方法有哪些？

(1)工程地质研究法。(2)试验法。(3)数学力学分析法。(4)综合分析法。

3. 何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。

岩块指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。 岩体是指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。

相同点：岩石和土一样，也是由固体、液体和 气体三相组成的。

4. 何谓结构面？从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类？各有什么特点？

结构面指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。（一）地质成因类型 原生结构面 构造结构面 次生结

内容比较详细全面,可以作为学习资料研读。

一、填空题（本大题共5小题，每小题3分，总计15分）

1、工程上常用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成情况，这种指标称为粒度成分。 2、土层中的毛细水带分：正常毛细水带、毛细网状水带、毛细悬挂水带三种。 3、粘性土可塑性大小可用塑性指数来衡量。用液性指数来描述土体的状态。

4、有效应力原理指：土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力；土的有效应力控制了土的变形及强度性能。

5、动水力指水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力。

二、选择题（在每个小题四个备选答案中选出一个正确答案，填在下面表格中） （本大题共5小题，每小题3分，总计15分））

1、已知土的 17KN/m3、 s 27.2KN/m3、w 10%，则孔隙比为（ ）

（A）0.66 （B）0.76 （C）0.86 （D）0.96

2、已知某粘性土的液限为42%，塑限为22%，含水量为52%，则其液性指数、塑性指数分别为：

（A） 20、1.5 （B） 20、30 （C） 1.5、20 （D） 1.5

内容比较详细全面,可以作为学习资料研读。

一、填空题（本大题共5小题，每小题3分，总计15分）

1、工程上常用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成情况，这种指标称为粒度成分。 2、土层中的毛细水带分：正常毛细水带、毛细网状水带、毛细悬挂水带三种。 3、粘性土可塑性大小可用塑性指数来衡量。用液性指数来描述土体的状态。

4、有效应力原理指：土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力；土的有效应力控制了土的变形及强度性能。

5、动水力指水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力。

二、选择题（在每个小题四个备选答案中选出一个正确答案，填在下面表格中） （本大题共5小题，每小题3分，总计15分））

1、已知土的 17KN/m3、 s 27.2KN/m3、w 10%，则孔隙比为（ ）

（A）0.66 （B）0.76 （C）0.86 （D）0.96

2、已知某粘性土的液限为42%，塑限为22%，含水量为52%，则其液性指数、塑性指数分别为：

（A） 20、1.5 （B） 20、30 （C） 1.5、20 （D） 1.5

1. 土是由土粒（固相）、土中水（液相）、土中气（气相）组成。

2．由粒径累计曲线推断出土颗粒的均匀程度或级配是否良好，如果曲线较陡，则粒径大小相差不多，级配不良；反之，则粒径大小相差较大，级配良好。

3．土由可塑状态转换为流动状态的界限含水量称为液限WL（17mm）；土由可塑状态转换为半固体状态的界限含水量称为塑限WP（2mm）；土由半固体状态不断失水缩小直到不再缩小的界限含水量称为缩限WS。塑性指数：土处于可塑状态的界限含水量变化范围。 (IP表示)；液性指数：粘性土的天然含水量与塑限的差值除以塑性指数。

土的密实度：Dr=(Emax-E)/(Emax-Emin)

1

4．水在土中的渗透是由水力梯度或水头差引起的。h=P/γw+z（+v2/2g） 水力梯度i=△h/L

5.（达西定律）平流条件下，单位时间内的渗水量q与圆筒断面积A和水力梯度i成正比，且与土的透水性质有关。q=KAi v=q/A=Ki 6.对于成层土，如果各土层的厚度大致相近。而渗透却相差悬殊时，与层向平行的平均渗透系数将取决于最透水土层的厚度和渗透性，并可近似的表示为k’H’/H，式中k’和H’分别为最透水土层的渗透系数和厚度；而与层面垂直的平均渗透系数则取决于最不

10 岩土力学复习题

一、本课程答疑时间：

（1）周4下午 土木工程教研室

（2）实验课时间：1. （周/星期/节/日期）：12/2/5-10(5月14日)

2. 13/2/5-10(5月21日)，14/1/5-10 (5月27日)，

15/1/5-10 (6月3日) 15/2/5-10 (6月4日)

（3）其余时间可通过QQ, 短信，或电话答疑

（4）若需统一答疑，请各班班长定好时间地点后通知我

老师联系方式： 1051525841@qq.com 复习可参考题库:已经发给各班长 二、时间、地点

15周三上午3~4节： 交土1-2：L2205

建工1-4： L2211 L2305

一、名词解释

土的孔隙比 渗透性 有效应力 欠固结土 岩石的软化性

基底压力 粉土 不固结不排水试验 . 角点沉降系数 .主动土压力 瞬时沉降 欠固结土 压缩曲线 原始压缩曲线 应力路径 固结度 饱和度 水力坡降 塑性指数 极限承载力

二、填空题

1、三相比例指标及其测量方法

2．

研 究 生 结 课 论 文

性 质 国家统招（√ ）单 考（ ）

工程硕士（ ）同等学力（ ） 科 目 高等土力学 成 绩

关于膨胀土研究的读书报告

1 膨胀土的概念

膨胀土指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。一般于建筑物完工后半年到五年出现。

膨胀土的分布广泛，世界各国都有，我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一。20多个省、市、自治区（包括北京、河北、山西、山东、陕西、河南、安徽、江苏、四川、湖北、湖南、云南、贵州、福建、广西等）发现有膨胀土的