2011中南大学土木工程博士入学考试专业课试题及答案

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资源描述

一、综述影响土强度的因素答:影响土的因素很多,土的抗剪强度及其影响因素的关系可以定性地用以下公式表示:根据其公式,可将其影响因素分为两大类,一类是土本身的因素即内因;另一类是外界条件,主要是应力应变条件,即外因。内部因素:土的组成、状态和结构。其中土的组成是影响土强度的最基本因素;土的状态是影响土强度的重要因素,土的结构本身也受土的组成影响。外部因素:应力状态(围压、中主应力)、应力历史、主应力方向、加载速率以及排水条件,这些外部因素主要是通过改变土的物理性质而影响土的强度。二、将下面的土力学概念译成中文(1)whatisconsolidation?Consolidationisatime-relatedprocessofincreasingthedensityofthesaturatedsoilbydrainingsomeofthewaterourofthevoids.固结是通过孔隙水被挤出从而使饱和土趋于密实且与时间有关的一个过程。(2)theshearstrengthofasoil()atapointonaparticularplanewasoriginallyexpressedbyCoulomasalinearfunctionofthenormalstressontheplaneatthesamepointbywherec’iscohesionandΦ’isinternalangleoffriction.特殊平面上一点处的抗剪强度用库仑理论表示,通过该平面同一点的正应力线性方程的库仑理论表示,其中,c为粘聚力,Φ为内摩擦角。(3)Ultimatebearingcapacityisdefinedasthemacimumpressurewhichwouldcauseshearfailureofthesupportingsoilimmediatelybelowandadjacenttoafoundation极限承载力是指建筑物基础以下地基土将要发生剪切破坏而能承受的最大压力。(4)allowablebearingcapacityisdefinedasthemaximumpressurewhichmaybeappliedtothesoilsuchthattheabovetworequirementsaresatisfied.Fromfirstrequirement,qaisdefinedas:Qa=Qu/Fs容许承载力是指地基在荷载作用下满足上述两个要求所能承受的最大压力。据要求一可知,其计算公式如下:Qa=Qu/Fs。(5)afoundationmustsatifytwofundamentalrequirments:(a)thefactorofsatifyFsagainstshearfailureofthesupportingsoilmustbeadequate,avaluedbetween2and3normallybeingspecified(b)thesettlementofthefoundationshouldbetolerableand,inparticular,differentialsettlementshouldnotcauseanyunacceptabledamageofthestructure.基础一般必须满足两个基本要求:(a)对于基础发生剪切破坏时所选取的安全系数Fs必须合理,通常取值2~3;(b)基础的沉降量不应过大,特别是不同等级的沉降不可引起结构物所不允许的破坏。三、在土的弹塑性本构关系中,屈服准则、硬化准则、流动准则起什么作用答:屈服准则是材料在复杂应力状态下产生塑性变形的判据,一般表示为应力分量和材料屈服应力的函数。在土的弹塑性本构关系中,屈服准则可用于判断弹塑性材料被施加一应力增量后是加载还是卸载,或是中性变载,亦即是判断是否发生塑性变形的准则,加载时dξe和dξp都会产生,卸载时仅产生dξe。流动准则用以确定应变增量的方向或塑形应变增量张量的各个分量间的比例关系。加工硬化定理是用以计算一个给定的应力增量引起的塑形应变大小的准则。一般情况下的增量弹塑性模型中dλ可根据屈服准则、流动准则、和硬化定理来推导。四、剑桥模型的试验基础及基本假定是什么?说明该模型各参数的意义及确定方法。答:剑桥模型:英国剑桥大学ROSCOE等在正常固结粘土和超固结粘土试样的排水和不排水三轴试验的基础上,发展了由REENDULIC提出的饱和粘土有效应力和孔隙比成唯一关系的概念,提出完全状态边界面的思想。其假定是假设土体是加工硬化材料,服从相关联流动准则,根据能量方程而建立的剑桥模型。这个模型从理论上阐明了土体弹塑性变形特性,标志着土的本构理论发展新阶段的开始。有三个参数:Μ、Γ、λ和κ其中M是土体临界状态线的斜率Γ的定义为临界状态线当围压为1时的土体比容;λ和k是等应力比的正常压缩曲线与等应力比的回弹曲线在e-lnp平面上的斜率。各个参数的确定可以通过实验的方式获得:1)静水压力试验:确定弹性体积模量系数,屈服应力,土体的初始和再压缩率。2)剪切盒试验:确定土体的临界状态线和体积模量。然而,该试验必须靠一定的数值模拟来进行矫正。3)三轴剪切实验:可以避免以上两个试验而获得以上的参数,目前应用广泛。五、简述静力场和机动场的基本条件,并求不排水条件下饱和粘土上地基上条形基础极限承载力。答:静力场的基本条件:(1)在物体的体积V内满足平衡方程。(2)在体积V内不违反屈服条件。(3)在边界上满足边界条件。机动场满足的基本条件:(1)在体积V内满足几何方程。(2)在边界条件上满足位移边界条件或位移速率边界条件并使外力做正功。

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