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粘性土平面应变试验颗粒流模拟可行性研究_廖雄华

第20卷第2期佛山科学技术学院学报(自然科学版)　Vol.20No.2 2002年6月　Jo urnal o f Foshan Univer sity(Natural Science Editio n)Jun.2002

文章编号:1008-0171(2002)02-0033-06

粘性土平面应变试验颗粒

流模拟可行性研究

廖雄华1,周　健1,吴世明1,徐建平2

(1.同济大学地下建筑与工程系,上海200092;2.武汉轨道交通有限公司总工办,湖北武汉430017)

摘要:对四组P FC2D的数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比,研究表明利用颗流理论所建立起来的PF C2D数值仿真试验模型是能够通过改变计算模型中颗粒单元的性质颗粒集合体的级配特征等,针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究,并揭示了一些规律。

关键词:颗粒流理论;粘土;平面应变试验;本构行为

中图分类号:T U411 文献标识码:A

在数字信息技术高速发展的背景下,作为对土工试验技术的一种补充,数值仿真试验具有低成本、可重复性、试验条件的理想性和精确性等等优点。颗粒流理论及其数值方法(如PFC)作为一种特殊的离散单元法,单元是刚性的且几何性态均为纯粹的球形或圆盘形,尤其适用于散粒介质的力学分析。作为颗粒流理论实际应用的可行性研究,对岩土材料室内试验结果的仿真就是一个不可逾越的前期基础性研究。文献[1]对砂土的平面应变试验进行了颗粒流模拟,研究结果表明颗粒流方法对于无凝聚力的一类内摩擦材料砂性土的室内试验应力应变关系模拟是可行的。本文针对一类具有凝聚力的内摩擦材料粘性土进行试样的室内平面应变试验的颗粒流仿真。

1　粘性土平面应变试验的颗粒流仿真过程

1.1　颗粒流试样的准备

本文所选择的粘性土为上海地区原状土,为第2层褐黄色粉质粘土,其物理力学性质指标以及试验结果可参见文献[2,3]。

收稿日期:2001-11-13

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50178054);上海市博士后科学基金资助项目(沪科2000[478号])作者简介:廖雄华(1969-),男,安徽芜湖人,同济大学博士后,主要从事岩土工程数值分析和散体介质力学方面的研究工作。

1.1.1　计算参数的选择

根据文献[2,3]的试验条件,试样的尺寸取为70m m×25mm。为了更好地逼近原土样在微观上的各向异性和不均匀性,在生成PFC2D试样时设定颗粒试样是由不同半径的颗粒单元所组成,颗粒半径R的分布采用从R min到R max的均匀分布。经过大量PFC试样的仿真试算,对于文献[2]的试验情况仿真试样均取R min=0.5m m,R max/R min=2.7。

PFC2D颗粒试样是通过颗粒间的相互作用来表达整个宏观试样的应力响应的,对于粘性土颗粒试样PFC2D所定义的颗粒间相互作用有:在接触处的法向接触力F n ij、切向接触力F s ij,接触摩擦力F f ij,下标表示力由第i个颗粒单元通过接触作用于第j个颗粒单元上;根据颗粒流理论的接触本构假设,上述各个相互作用力分量可分别通过法向刚度K n ij、切向刚度K s ij和摩擦系数L ij和法向相对位移U n ij和切向相对位移U s ij按下式计算[4]

F n ij=K s ij U s ij,F s ij=K s ij U s ij,F f ij=L ij K n ij U n ij。(1)其中,法向接触力沿两颗粒单元圆心的连线,切向接触力与摩擦力则与之垂直。对于粘性土颗粒试样PFC2D给定颗粒之间的接触模量E c以及定义法向刚度、切向刚度之比k n/k s,在本文的计算中,K n ij=k和u j j=u。另外对于粘性土还需在PFC试样的颗粒间定义法向、切向连接强度R c和t t以及各自的标准偏差。最后颗粒的比重可根据实际土样的干容重取为1.89kN/m3。

1.1.2　PFC2D试样的颗粒生成过程

首先定义墙体,共4道,其包围的矩形为70mm×25mm。接着PFC2D在上述给定的墙体范围内生成颗粒,把半径在指定区间[R min,R max]的颗粒往区域内填充,如果没有已生成颗粒与之重叠,则生成此颗粒,否则,改变颗粒的位置重试,最后通过循环来消除试样内部非均匀应力。与无粘性的砂土颗粒试样不同,粘性土颗粒试样的孔隙比是不能人为给定的,而是由程序自动设定一个值如n=16%,由此可以近似计算出试样的颗粒数目[4]

N=bh(1-n)

P R2, R

-=R min+R max

2。(2)

式中,b为试样的宽度,h为试样的高度,N为颗粒单元总数。

此外,对于粘性颗粒试样,为了消除试样内部可能存在的初始应力集中的不合理现象,需要在试样加载之前先对试样施加一个初始的锁定应力,并在该应力作用下使试样达到初始的均匀应力状态,R x=R y=R0,一般R0的取值大小相对于试样材料的峰值强度应该足够小[3],如小于单轴强度的1%。

经过上述工作就基本上建立起一个能够和实际粘土试样比拟的PFC2D数值仿真试样。

1.2　颗粒流数值仿真试验的实现

1.2.1　载荷与围压的施加和保持

PFC2D是通过一套数值伺服系统让顶部和底部墙体作相对运动来施加试样荷载的,同时调整两侧墙体的位移,保持试样的围压恒定。

1.2.2　应力和应变的计算

在整个加载、卸载和再加载的过程中,PFC2D程序可以自动记录试样的水平E x和E y竖向应变,以及R x和R y。R x和R y由墙体和颗粒的接触力的总和除以颗粒和墙体接触的面积,即颗粒试样的侧面面积和顶底部面积来计算

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R x =∑f x /2r -h , R y =∑f y /2r -b 。

(3)式中,f x 为左侧或右侧墙体与颗粒单元的x 方向接触力,f y 为顶部或底部墙体与颗粒单元的y 方向接触力,r -为颗粒球体的平均半径,在PFC 2D 中则r -取单位厚度。应变按下式计算

E x =$b /b , E y =$h /h 。

(4)

式中,$b 和$h 分别为试样的x 和y 方向变形,可以由墙体的位置来计算。

以(R y -R x )和E y 的记录作图便可得到试样的应力-应变关系曲线。2　粘土本构行为的颗粒流仿真研究

由于颗粒流试样实际上都是基于散粒介质本身微观特性基础上建立的,故PFC 2D 数值模型内颗粒间所发生的相互作用反映了散粒介质骨架的细观力学行为,即基于颗粒流试样所模拟出的粘土介质宏观应力应变响应特性其实就是土体骨架所具有的本构行为。在本文的加载方式下,可以不考虑瞬态流-固耦合问题,颗粒流仿真试样得出的应力应变曲线就是有效应力与应变的关系曲线。

2.1　轴向应力-应变关系曲线的PFC 仿真结果

本文以文献[2,3]

上海粘土固结不排水平面应变实验的部分数据结果为仿真对象,给出了25kPa ,100kPa ,150kPa ,250kPa 四种围压下的应力应变曲线,如图1～4

所示。图1　围压为25kP a 时的应力应变曲线对比图2　围压为100kPa

时的应力应变曲线对比图3　围压为150kPa 时的应力应变曲线对比图4　围压为250kPa 时的应力应变曲线对比从图1～4可以看出:围压25kPa 的PFC 2D 的数值仿真结果与实际试验实测曲线吻合得很好。细观颗粒各项指标相同的试样却无法得到较为理想的仿真结果,这说明,颗粒流试35第2期廖雄华等:粘性土平面应变试验颗粒流模拟可行性研究

样尚不能很好地反应物理试样客观上的惟一性,不同的颗粒试样得到相似仿真曲线的数值试验从问题的另一个角度更进一步表明了该点。

2.2　颗粒流模型若干参数对粘土本构行为影响的仿真研究

所谓的颗粒流数值仿真试样其实就是通过不断改变颗粒单元及其集合体组构方面的细观力学性质,从而使之逼近真实材料的宏观力学响应。因此,颗粒流理论对岩土试样的数值仿真过程就是一个不断修改、调试各项细观力学参数(包括颗粒粒径、)的过程,现就此做若干参数研究如下(假定围压为25kPa)。

2.2.1　摩擦系数f 对试样本构行为的影响

图5给出颗粒间摩擦系数在0.1～0.9,9组颗粒流试样应力应变本构行为的仿真曲线。从不同摩擦系数应力-应变关系曲线的对比可以发现,在其它因素不变的情况下随摩擦系数的增加,应力-应变关系曲线的峰值会提高,并且初始弹性模量也有一定的提高。从图中还可以发现,最大轴向允许应变随着摩擦系数的增加而提高。另外,摩擦系数越大,软化现象越明显,且有小的摩擦系数对应理想弹塑性关系,而提高摩擦系数导致软化现象。

2.2.2　墙体移动速率v 对试样应力应变曲线的影响

从图6中可以看出,颗粒流试验仿真过程中墙体的移动速率v (加载速率)对仿真试样的应力应变曲线影响不大,尤其是对峰值强度以前的曲线部分几乎没有任何影响。而在峰值强度以后对渐进破坏部分的曲线以及允许应变有些程度不大的影响,并且对于一组确定的颗粒流试样,

似乎存在一个最优的墙体移动速率。

图5　f 对试样应

力应变曲线的影响图6　v 对试样应力应变仿真曲线的影响

36佛山科学技术学院学报(自然科学版) 第20卷

2.2.3　颗粒接触刚度E c 对试样应力应变曲线的影响从图7可以看出,颗粒间接触刚度E c 对仿真试样的应力-应变曲线有较大的影响。显然,随着E c 的增加,试样的初始弹性模量增大,其出现峰值强度对应的应变将降低;E c 对试样的峰值强度影响不大。另外颗粒间接触刚度的大小对仿真试样应力-应变曲线的峰后形态以及允许应变也有一定的影响,但并不象颗粒间摩擦系数那样具有本质性的影响。

2.2.4　最大/最小颗粒粒径之比R max /R min 对试样应力应变曲线的影响

仿真试样的最大/最小颗粒粒径比(与试样的孔隙比呈函数关系),从图8可以看出,对仿真试样应力应变曲线的峰值强度及其对应的应变,以及允许应变都有较大的影响。比值越大峰值强度越高、软化现象也越明显;而对于允许应变来说,最大/最小颗粒粒径比的影响是非线性的,

在其它因素确定的情况下同样存在一个最优值。

图7　E c

对试样应力应变仿真曲线的影响

图8　R max /R min 对颗粒流应力应变仿真曲线的影响

3　结论和前景展望

本文以文献[2]为依据,利用颗粒流计算机仿真程序对文献[2]的粘土平面应变试验结果进行了部分仿真,并针对颗粒流试样的微观参数进行了多组试样的参数研究,关于岩土试样宏观力学响应问题的颗粒流细观力学途径方面取得了以下研究结论,如表1所示

研究还揭示出,岩土试样本构响应问题的颗粒流仿真研究中存在的部分问题,例如颗粒流细观力学模型的的非惟一性;以及粘土试样固结问题的颗粒流仿真途径还尚待解决,这包括流固耦合、孔压和排水边界条件等若干细节的颗粒流仿真。本文的工作只是一个初步的可行性研究,更进一步的研究还有待深入。

第2期廖雄华等:粘性土平面应变试验颗粒流模拟可行性研究

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表1　岩土试样宏观力学响应PF C2D数值仿真的参数研究结果

初始弹性模量理想塑性→软化最大轴向允许应变峰值强度峰值强度对应的应变f增大(小幅)趋势明显降低(大幅)增大(大幅)无影响

v无影响无影响有非线性影响无影响无影响

R max/R min无影响有趋势有非线性影响增大(大幅)有非线性影响

E c增大(大幅)影响不大降低(小幅)影响不大降低(大幅)

参考文献:

[1]　周　健,池毓蔚,池　永,等.砂土双轴试验的颗粒流模拟[J].岩土工程学报,2001,23(6):701-704.

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[3]　李　蓓.平面应变仪的研制及上海地区粘性土剪切带形成的试验研究[D].上海:同济大学,1999.

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[9]　周　健,池　永,池毓蔚,等.颗粒流方法及PF C2D程序[J].岩土力学,2000,21(4):67-71. Feasibility study of the simulation of plane strain test by particle flow code on clay LIAO Xiong-hua1,ZHOU Jian1,WU Shi-ming1,XU Jian-ping2

(1.D epar tment o f Geo technical Engineer ing,T o ngji U niv ersit y,Shang hai200092,China;

2.G eneral O ffice of the L imited Railw ay T r affic Co mpany of W uhan City,W uhan430017,China)

Abstract:Four sets o f PFC2D numerical simulatio n r esults have been compared w ith the lab plane strain test results o f clay,it indicates the strong possibility of using PFC2D model based on particle flow theo ry to numerically sim ulate the lab plane strain tested co nstitutiv e behavior of real geo-materials by adjusting quality of particles and particle assem bly in the model.The m ost pr im e m eaning o f this research lies in the fact that the num erical sim ulation test by PFC2D m odel can break through the limits of real lab tests on so ils caused by equipm ent capacity and exper im ent conditio ns,ultimately the model can pr edict som e constitutive behav iors o f soil and hence is valuable to the study of this aspect. Some law s,w hich w ill be referential to the study of the application of PFC to the geotechnical problems,are disco vered.

Key words:particle flow theory;clay;plan strain test;constitutive behavior

平面应变问题实例

、问题描述：一天然气输送管道，内表面承受气体压力P 的作用,分析管道的应力分布。因为管道长度很长,可以作为平面应变问题处理，建模时只需要建立其横截面就可以了. 管道几何参数：外径：0。6m ，内径0.4m ，壁厚0.2m 管道材料参数: 弹性模量: E=200GPa，泊松比v=0.26 载荷：P=1MPa 二、建模过程 1 、定义单元类型：选择Solid 8 2 单元, 然后在单元类型对话框中点击Options.。. 按钮，弹出如下对话框：

K3选项选为:PIane Strain ，其他两个保持默认就可以.如上图所示。 2、定义材料性质 3、创建几何模型 LtJ 3*XJ LHJIl?曰ModeImg B Create θ Keypoints [±j LiIIeS EJ Area,s 田ArbrtrarV Q ReCtangle 3.1 选择PartiaI AnnUIUS 命令 3.2在弹出的对话框中输入如下图所示参数：

单击Ok按钮即可生成如下所示图形：

3。3对上述模型分别沿yz平面和XZ平面镜像,生成完整的几何模型。完成后的模型如下图所示: 3。4合并重复的关键点和线 IL^—］r rκιerE∣κ—κs □ PreProCeSSOr 国EIement TVPe 田RealCOf 田 Hater?alPr?ρ?E SeCtionS 田HodeUng [+] MeShmg E CheCking CtiIS E NUnIbermg CtTIS 从如下菜单中选择Merge ItemS 从弹出的如下所示的对话框中，选择all ,然后单击Ok按钮退出。

弹性力学的平面问题解法

弹性力学的平面问题解法发表时间：2018-10-22T13:37:54.003Z 来源：《防护工程》2018年第14期作者：朱曼丽 [导读] 文从弹性力学最基本的平面问题出发，通过求解平面问题的解析法、数值法和试验方法来感受弹性力学研究问题的手段朱曼丽哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江哈尔滨 150000 摘要：本文从弹性力学最基本的平面问题出发，通过求解平面问题的解析法、数值法和试验方法来感受弹性力学研究问题的手段、方法，体会弹性力学的魅力，并为其它力学学科的学习打下基础。着眼于弹性力学求解方法中一些方法，通过其在平面问题中的应用来介绍几种方法的研究思路，研究方法以及优缺点。弹性力学作为固体力学的一个重要分支，它的研究对象是板、壳、实体以及单根杆件,它是研究弹性固体由于受外力作用，边界约束或者温度改变及其他一种或多种外界条件作用下产生的应力、应变和位移。它的研究对象是板、壳、实体以及单根杆件。关键词：弹性力学；平面问题；解法前言：弹性力学是材料力学问题的精确解，是结构力学，塑性力学等力学学科的基础，其广泛应用于土木工程、航空航天工程及机械工程等多个学科领域。并且随着科学技术手段的进步，电子计算机得以应用到弹性力学的计算分析中，这极大地促进了弹性力学问题的分析计算更加深入，促使了有限单元法得以实现。本文从弹性力学最基本的平面问题出发，通过求解平面问题的解析法、数值法和试验方法来感受弹性力学研究问题的手段、方法，体会弹性力学的魅力，并为其它力学学科的学习打下坚实的基础。 1 问题解法 1.1解析法解析法是根据研究对象在结构中的静力平衡条件，几何关系和物理关系建立边界条件，平衡微分方程，几何方程和物理方程，并以此求解应力分量，应变分量和位移分量的一种平面问题的精确解法。按求解时的基本未知量选取不同可分为按位移求解的位移法和按应力求解的应力法。第一个位移法：以位移为基本未知量时的基本方程如下：位移边界条件如下从上面的公式可以看出位移法求解平面问题时的基本未知量只有两个，与应力法的三个基本未知量相比求解简单很多，并且不但能求解位移边界条件，还能求解应力边界条件与混合边界条件。第二个应力法：应力法以应力分量作为基本未知量，由此平面问题的平衡微分方程，几何方程，物理方程以及边界条件经过推导可变为如下形式：基本方程：应力边界条件：值得注意的是按应力求解时边界条件应全部为应力边界条件。对于位移边界条件，虽然在局部边界上可用圣维南定理转化为应力边界条件，但此时得到的解答已不是精确解，同时上述推导过程是基于平面应力问题的，对于平面应变问题应把弹性常数作相应调整。 1.2 数值解法弹性力学平面问题的解法虽然针对某些问题来说可以得到精确解，但是其不适合实际工程中复杂问题的计算。相反的，数值分析方法虽然只是对实际问题的近似解答，但其求解时的过程清晰，步骤明确，便于编程，并且工程上常有安全系数的保证，因此近似解与不会对实际工程造成太大影响。从而使数值分析方法在工程问题中得到大量应用。数值分析方法有以下三种：差分法：用差分方程替代平衡微分方程，将求解微分方程变为求解代数方程，简化了计算。变分法：变分法其实是一种能量法，以外力所做的功及弹性体的应变势能来建立弹性力学的求解方程。其中基本未知量为弹性体的虚位移，运用的基本原理为虚位移原理和最小势能原理。有限单元法：在力学模型上进行近似将弹性体简化为有限个单元体，且各单元体之间仅在有限个结点处交铰结而成的结构物。然后进行单元分析，形成单元刚度矩

《土工试验规程》(SL237-1999)土力学简版要点

土力学实验指导书目录土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (5) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (11) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12) 八、固结试验（快速法） (13) 九、直接剪切试验 (15) 十、相对密度试验 (16) 十一、无侧限抗压强度试验 (18) 十二、无粘性土休止角试验 (19) 十三、三轴压缩试验 (20)

土力学实验指导书《土力学实验》的目的土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。《土力学实验》的内容及要求土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。也可根据实验学时选做。一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛分法（一）试验目的测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。（二）试验原理土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。（三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。（四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。（五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至 2g。（六）计算及制图 1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：

理想刚塑性平面应变问题

理想刚塑性平面应变问题滑移线作为一种分析和作图相结合的方法是首先由Bat-dorf 和Budiansky 在1949年提出的。由于它对于求解理想刚塑性平面应变问题的方便和有效。滑移线理论在塑性力学中占有很重要的地位，一直得到较快的发展。除了对理想刚塑性平面应变问题例如机械加工，金属成型等冲压，轧锟和锻造等生产上广泛应用之外，近年来对平面应力问题，各向异性材料等也提出了滑移线理论和求解方法。应当说理想刚塑性平面是一种假设，因为真实材料在塑性加工和变形过程中，往往存在加工硬化影响。蠕变和应变率效应，惯性力的影响等，滑移线理论是在忽略这些因素，把问题作为“准静态”处理，从而导致理想化的理论模式。自然这样的理想化的理论计算给出工程上的很好近似，方便求出极限载荷，与实验也比较相符，因而滑移线理论是值得深入研究和进一步发展的塑性力学重要内容。刚塑性平面应变问题的基本方程一、不可压缩条件平面应变的位移满足关系： ),(y x u u x x = ),(y x u u y y = 0=z u （1）其速度场满足： ),(y x v dt du x x = ),(y x v dt du y y = 0==z z v dt du （2）其应变率张量为： ????? ???? ? ? ????? ? ? ? ?????+????+????=00 00) (210)(21y v x v y v y v x v x v y y x x y x ij ε （3）

不可压缩条件表示为： 0=++z y x εεε （4）因为0=z ε ，故有: 0=??+??y v x v y x （5）二、Levy —Mises 关系由于 )2(y x x x S σσλλε-== )2 (x y y y S σσλλε-== xy xy τλγ 2= 故有 xy x y xy x y x y x y y v x v x v y v τσσγεε2-= -=??+????- ?? 三、平衡条件和屈服条件不考虑体积力,平衡条件为: 0=??+??y x xy x τσ (6.1) 0=??+ ??y x y xy στ (6.2) Mises 屈服条件: 022=-=k J f 由正交流动法则,并知0=z ε ,则有:

土力学习题及答案第十章.

第10章土坡和地基的稳定性 1.简答题 1.土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的因素有哪些? 2.何为无黏性土坡的自然休止角？无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关？ 3.简述毕肖普条分法确定安全系数的试算过程？ 4.试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条分法的异同？ 5.分析土坡稳定性时应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数？ 6.地基的稳定性包括哪些内容？地基的整体滑动有哪些情况？应如何考虑？ 7.土坡稳定分析的条分法原理是什么？如何确定最危险的圆弧滑动面？ 8.简述杨布(Janbu)条分法确定安全系数的步骤。 2.填空题 1.黏性土坡稳定安全系数的表达式为。 2.无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为。 3.瑞典条分法稳定安全系数是指和之比。 4.黏性土坡的稳定性与土体的、、、和等5个参数有密切关系。 5.简化毕肖普公式只考虑了土条间的作用力而忽略了作用力。 3.选择题 1.无粘性土坡的稳定性，（）。 A.与坡高无关，与坡脚无关 B.与坡高无关，与坡脚有关 C.与坡高有关，与坡脚有关 D.与坡高有关，与坡脚无关 2.无黏性土坡的稳定性（）。 A.与密实度无关 B.与坡高无关 C.与土的内摩擦角无关 D.与坡角无关 3.某无黏性土坡坡角β=24°，内摩擦角φ=36°，则稳定安全系数为( ) A.K=1.46 B. K=1.50 C.K=1.63 D. K=1.70 4. 在地基稳定性分析中，如果采用分析法，这时土的抗剪强度指标应该采用下列哪种方法测定？（） A.三轴固结不排水试验 B.直剪试验慢剪 C.现场十字板试验 D.标准贯入试验 5. 瑞典条分法在分析时忽略了（）。 A.土条间的作用力 B.土条间的法向作用力 C.土条间的切向作用力

土力学试题

一、填空题 1．库仑所提出的粘性土抗剪强度表达式是 2．某一粘性土，若其含水量增大，则其抗剪强度会_减小_。 3．原状土与重塑土无侧限抗压强度的比值称为土的_灵敏度__ 4．一般情况下，确定单桩竖向承载力最可靠的方法是_静载荷实验_。 5．用压缩系数a1-2评价土的压缩性时，若a1-2≥0.5MPa-1，则该土应定为_高压___。6．按地基承载力确定基础底面积时，传至基础底面上的荷载应采用正常使用极限状态下荷载效应的_标准组合___。 7．地基基础设计中，除应对地基承载力进行验算外，对甲、乙级的建筑物以及一些特殊情况，均应对地基进行_变形—验算 8.有效应力原理阐明饱和土体中的总应力包括两部分，即有效应力和_空隙水压力。 10.竖向荷载作用下地基的破坏形式有三种，它们是整体剪切破坏、局部剪切破坏和_冲切破坏_。 11.无粘性土的天然休止角，即为其在松散状态时的_内摩擦角_。 12．用分层总和法计算地基最终沉降量，确定地基沉降计算深度时，一般要求基础中心线上压缩层底面处的竖向附加应力与__地基的自重应力的比值小于0.2 13、桩按受力分为摩擦型桩和端承型桩。 14、《建筑抗震设计规范》将建筑场地根据场地类型和场地覆盖层厚度分为四种类型。 15、砂土密实度的评价指标主要有孔隙比、相对密度和颗粒级配二、填空题 1．单元土体在σ1和σ3作用下，若产生剪切破坏，破坏面与σ1作用面的夹角大小为（A）A．45°+φ／2 B．45°-φ／2 C．φ／2 D．45° 2、某工程中心受压基础,采用下列何项公式确定地基承载力方为正确?（B ） (A)临塑压力P cr (B) 临塑压力P1/4 (C) 临塑压力P1/3 (D) 极限压力P u 3、下列何项土类不以塑性指数I P来定名？（ D ）（A）粘土（B）粉质粘土（C）粉土（D）砂土 4、下列确定地基承载力标准值的方法哪种方法不适用于粘性土地基？（C ）（A）现场载荷试验（B）室内试验（C）轻便贯入试验（D）野外鉴别 5、控制砌体承重结构建筑物的地基变形特征指标是( C) （A）沉降量（B）沉降差（C）局部倾斜（D）倾斜 6．通常情况下，全部由砂粒或更粗颗粒沉积所形成的土往往具有(A) A．单粒结构 B．蜂窝结构 C．絮状结构 D．絮凝结构 8．反映粘性土处于可塑状态时含水量变化范围的指标是(C) A．塑限 B．液限 C．塑性指数 D．液性指数

休止角仪的仪器校准标准与方法

休止角仪的仪器校准标准与方法
休止角仪又称天然坡度仪、天然坡角仪。休止角是无粘性土在松散状态堆积时，其坡面与水平面所形成的最大倾角。休止角 α 按下式计算:
式中 α 为无粘性土的休止角，° ;H 为试样堆积圆锥高度，cm; D 为圆锥底面直径，cm。影响休止角测量结果的设备因素，主要有竖直标尺的刻度与标称值的误差，竖直标尺的倾角。由于 SI,237 一 1999 土工试验规程列有圆盘直径，所以，应视作一项要求。实际上，只要圆盘直径不是显著地小于标称直径，就不会对试验结果构成实质性影响。但是，如果竖直标尺标注的是休止角的值，那么，圆盘直径与其标称直径的差值就应有所限制。此外，由于竖直标尺的存在，计算休止角时，应考虑竖直标尺直径的影响。
仪器校准标准休止角仪如图 1 所示。

差。 SI,237 一 1999 土工试验规程规定，无粘性土休止角测量结果，是采用 2 次测量结果的平均值，以整数(“)表示。换言之，休止角的测量结果不确定度应不大于 0.50° ，单次测量结果的不确定度应不大于 0.71° 。休止角仪的竖直标尺最小分度一般为 0.5～1mm(或 0.5° ～1° )。
休止角仪的仪器校准圆盘及竖直标尺的直径校验采用百分卡尺:量程为 0～300 mm，分度值为 0.1mm;竖直标尺刻度校验采用深度卡尺:量程为 0～ 200mm，分度值为 0.1mm;竖直标尺倾角校验采用分度为 1° 的量角器。为安全起见，以下凡用到圆盘直径，如无特别说明，均以小圆盘 (直径为 10cm)为准。如用到无粘性土休止角值，均以 28° 为例。 1.圆盘直径休止角仪有两个圆盘，其直径的标称值分别为 10cm 和 20cm。对圆盘 8 等分，分别测量圆盘直径(共测量 4 次)，其均值作为圆盘直径的估值(实测值)。直径测量所用的卡尺最小分度为 0.1 mm，单次测量的不确定度不大于 0.02 mm， 4 次测量结果的均值的不确定

休止角仪如何进行仪器校准

休止角仪如何进行仪器校准？休止角仪又称天然坡度仪、天然坡角仪。那么休止角仪如何校准？带着这个问题笔者咨询了东莞市世通仪器检测服务有限公司总经理高军先生，以下为正文。休止角是无粘性土在松散状态堆积时，其坡面与水平面所形成的最大倾角。休止角α按下式计算: 式中α为无粘性土的休止角，°;H为试样堆积圆锥高度，cm; D为圆锥底面直径，cm。影响休止角测量结果的设备因素，主要有竖直标尺的刻度与标称值的误差，竖直标尺的倾角。由于SI,237一1999土工试验规程列有圆盘直径，所以，应视作一项要求。实际上，只要圆盘直径不是显著地小于标称直径，就不会对试验结果构成实质性影响。但是，如果竖直标尺标注的是休止角的值，那么，圆盘直径与其标称直径的差值就应有所限制。此外，由于竖直标尺的存在，计算休止角时，应考虑竖直标尺直径的影响。仪器校准标准-休止角仪如图1所示。

由于休止角仪的竖直标尺影响了无粘性土的堆积高度，所以，应考虑竖直标尺直径对休止角测量结果的影响，于是式中h为试样堆积高度，cm; d1为圆盘上底直径，cm; d2为竖直标尺直径，cm。就休止角仪而言，影响休止角测量结果的因素就是其校验的内容。因此，休止角仪的校验内容包括圆盘直径、竖直标尺直径、竖直标尺各刻度(高度或休止角的值)、竖直标尺的倾角等。仪器合格标准影响休止角测量结果的因素可分为设备因素(因休止角仪有关指标与其标称值存在误差)和进行休止角测量时，竖直标尺读数存在误差。SI,237一1999土工试验规程规定，无粘性土休止角测量结果，是采用2次测量结果的平均值，以整数(“)表示。换言之，休止角的测量结果不确定度应不大于0.50°，单次测量结果的不确定度应不大于0.71°。休止角仪的竖直标尺最小分度一般为0.5～1mm(或0.5°～1°)。休止角仪的仪器校准圆盘及竖直标尺的直径校验采用百分卡尺:量程为0～300 mm，分度值为0.1mm;竖直标尺刻度校验采用深度卡尺:量程为0～200mm，分度值为0.1mm;竖直标尺倾角校验采用分度为1°的量角器。为安全起见，以下凡用到圆盘直径，如无特别说明，均以小圆盘(直径为10cm)为准。如用到无粘性土休止角值，均以28°为例。 1.圆盘直径休止角仪有两个圆盘，其直径的标称值分别为10cm和20cm。对圆盘8等分，分别测量圆盘直径(共测量4次)，其均值作为圆盘直径的估值(实测值)。直径测量所用的卡尺最小分度为0.1 mm，单次测量的不确定度不大于0.02 mm，4次测量结果的均值的不确定度小于0.01mm。经计算，圆盘直径测量不确定度致休止角测量不确定度小于001°。但是，由于圆盘的圆度可能并不太好，

弹性力学

1平面应变问题的无限长柱形体，以任一横截面为xy面，任一纵向为z轴，试简述z面上的应力情况及原因。 Z面上由于z方向的伸缩杯阻止，所以所有一切应力分量，形变分量和位移分量都不沿z方向变化，所以σz不等于0，由于对称条件τzx=0，τzy= 0. 2、在什么条件下平面应力问题和平面应变问题的3个应力分量σxσy和τxy与材料特性无关？并简述原因当体力为常量事，在单连体的应力边界问题中，如果两个弹性体具有相同边界形状，收到同样的分布外力，那么句不管这两个弹性体的材料是否相同，在平面应力或平面应变情况下σxσy 和τxy的分布是相同的，因为在体力为常量的情况下，平衡微分方程，相容方程，和应力便捷条件中都不包含弹性常数 3、弹性力学平面问题的求解中，平面应力问题与平面应变问题的三类基本方程（平衡方程、几何方程、物理方程）哪些相同，哪些不同？并简述原因平衡方程，几何方程相同，物理方程不同。在平面问题中，因为物体的搜有各点都不沿z方向移动即w=0，多亿z方向的线段都没有伸缩，即εz=0， σz=μ（σx+σy）带入其中可得 4、在建立弹性力学平衡微分方程、几何方程、物理方程时分别应用了哪些基本假定？连续性、均匀性、完全弹性、各向同性、小变形 5、有限单元法中，位移模式应满足什么条件？下列位移函数甜=aix+a2y+a3x2v=blx+b2y+b3y2能否作为三结点三角形单元

的位移模式？简要说明理由。位移模式必须能反应单元的钢铁位移， 6弹性力学建立的基本方程多是偏微分方程，最后需结合（B．边界条件）求解这些微分方程，以求得具体问题的应力、应变、位移。 7弹性力学平面问题的求解中，平面应力问题与平面应变问题的三类基本方程具有下列关系(平衡方程、几何方程相同，物理方程不同) 8根据圣维南原理，作用在物体一小部分边界上的力系可以用下列( A．静力上等效)的力系代替，则仅在近处应力分布有改变，而在远处所受的影响可以不计 9三结点三角形单元中的位移分布为( B．线性分布)。 10在什么条件下，平面应力问题的仃。，仃，，T_与平面应变问题的仃。，a，，T可是相同的？边界相同，外力相同 11有限单元法中选取单元位移模式应满足什么条件？反应刚体位移，反应应力常量，反应位移连续性。

土力学

1 浅基础：埋置深度不大于3~5m，只需要经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础。 2 深基础：浅层土质不良，埋置深度大于5m，需要借助特殊的施工方法建造起来的基础。3土的结构：指土颗粒或集合的大小和形状、表面特征、排列形式以及它们直接的连接特征。4土的构造：指土层的层理、裂缝和大孔隙等宏观特征，亦称宏观结构。 5黏性土的界限含水量：黏性土从一种状态转变另一种状态的分界含水量。 6灵敏度：当土体受到外部扰动作用，其结构遭受破坏时，土的强度降低，压缩性增高。工程上用灵敏度来衡量黏性土结构性对强度的影响。 7土的抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力。 8 触变性：与结构性相反的是土的触变性。 9特殊土：是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土，在工程中需要特别加以注意。 10土的液化：是指饱和状态砂土或粉土在一定强度的动荷载作用下表现出类似液体性质而完全丧失承载能力的现象。 11主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时。作用在墙背上的土压力称为主动土压力。一般用Ea表示。 12被动土压力：当挡土墙在外力作用下，向土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称被动土压力。 13静止土压力：当挡土墙静止不动。墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力称谓静止压力，用Eo表示。 14简单土坡：指土坡的坡度不变，顶面和底面水平，且土质均匀，无地下水。 15桩基础可以采用单根桩的形式承受和传递上的结构的荷载，这种独立基础称为单桩基础。16由两根或两根以上桩数组成的桩基础称为群桩基础，群桩基础中的单桩称为基桩。 17桩土之间相对位移的方向决定了桩侧摩阻力的方向，当桩周土层相对于桩侧向下位移时，桩侧摩阻力方向向下，称为负摩阻力。 19 单桩的破坏模式：屈曲破坏，整体剪切破坏，刺入破坏。 20单桩承载力是指单桩在外荷载作用下，不丧失稳定性不产生过大变形的承载能力。单桩在竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载，称为单桩竖向极限承载力。 21沉井的作用及适用条件：1 沉井作用：带刃脚的井筒状构造物，用人工或机械方法清除井内土石，主要借助借助自重或添加压重等措施克服井壁摩阻力逐节下沉至设计标高，再浇筑混凝土封底并填塞井孔，成为建筑物的基础。2 适用条件：1上部荷载较大，表层地基土承载力不足，一定深度下有较好持力层，且与其他基础方案相比较为经济合理。 2 在山区河流中，冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工。 3岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基坑施工围堰有困难。 22 井壁受力验算：1）沉井井壁竖向拉力验算；2）井壁横向受力计算。 23 墩基础：墩是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔后灌注混凝土形成的长径比较小的大直径桩基础，由于其直径大如墩，故称为墩基础。 24 基坑工程的概念和特点：1）概念：为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构，降火和土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工和检测等，称为基坑工程。2）特点：1）支护结构通常是临时性结构，一般情况下安全储备相对较小、风险性较大。2）由于场地的工程水文地质条件、岩土的工程性质以及周边环境条件的差异性，基坑工程往往具有很强的地域性特征，因此，他的设计施工必须因地制宜，切记生搬硬套。3）基坑工程一项综合性很强的系统工程4）具有较强的时空效应5）对周边环境影响较大。

土力学实训报告

园林学院土力学实验报告学生姓名学号 2009041001 专业班级土木工程091 指导教师李西斌组别第三组成绩实验目录前言 ............................................................................. (1) 实验一含水量试验 ...................................................................... 2 实验二实验三实验四实验五密度实验 (5) 液限和塑限试验 (7) 固结试验 ........................................................................ 13 直接剪切试验 ................................................................ 18 前言土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体，其物理力学性质与其他材料不同；土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律性的一门应用学科。土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的四大问题，他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问题，因此在工程中作好土料的指标实验，确定出相应标对水利工程具有十分重要的意义。实验一含水量试验一、概述土的含水率是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。二、实验原理土样在在105℃～110℃温度下加热，土中自由水会变成气体挥发，土恒重后，即可认为是干土质量ms，挥发掉的水分质量为mw?m?ms。三、实验目的测定土的含水量，供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力

弹性力学部分简答题

1、简述材料力学和弹性力学在研究对象、研究方法方面的异同点。在研究对象方面，材料力学基本上只研究杆状构件，也就是长度远大于高度和宽度的构件；而弹性力学除了对杆状构件作进一步的、较精确的分析外，还对非杆状结构，例如板和壳，以及挡土墙、堤坝、地基等实体结构加以研究。在研究方法方面，材料力学研究杆状构件，除了从静力学、几何学、物理学三方面进行分析以外，大都引用了一些关于构件的形变状态或应力分布的假定，这就大简化了数学推演，但是，得出的解答往往是近似的。弹性力学研究杆状构件，一般都不必引用那些假定，因而得出的结果就比较精确，并且可以用来校核材料力学里得出的近似解答。 2、简述弹性力学的研究方法。答：在弹性体区域内部，考虑静力学、几何学和物理学三方面条件，分别建立三套方程。即根据微分体的平衡条件，建立平衡微分方程；根据微分线段上形变与位移之间的几何关系，建立几何方程；根据应力与形变之间的物理关系，建立物理方程。此外，在弹性体的边界上还要建立边界条件。在给定面力的边界上，根据边界上微分体的平衡条件，建立应力边界条件；在给定约束的边界上，根据边界上的约束条件建立位移边界条件。求解弹性力学问题，即在边界条件下根据平衡微分方程、几何方程、物理方程求解应力分量、形变分量和位移分量。 3、弹性力学中应力如何表示正负如何规定答：弹性力学中正应力用σ表示，并加上一个下标字母，表明这个正应力的作用面与作用方向；切应力用τ表示，并加上两个下标字母，前一个字母表明作用面垂直于哪一个坐标轴，后一个字母表明作用方向沿着哪一个坐标轴。并规定作用在正面上的应力以沿坐标轴正方向为正，沿坐标轴负方向为负。相反，作用在负面上的应力以沿坐标轴负方向为正，沿坐标轴正方向为负。 4、简述平面应力问题与平面应变问题的区别。答：平面应力问题是指很薄的等厚度薄板，只在板边上受有平行于板面并且不沿厚度变化的面力，同时，体力也平行于板面并且不沿厚度变化。对应的应力分量只有x σ，y σ，xy τ。而平面应变问题是指很长的柱形体，在柱面上受有平行于横截面并且不沿长度变化的面力，同时体力也平行于横截面并且不沿长度变化，对应的位移分量只有u 和v 5、简述圣维南原理。！如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受的影响可以不计。 6、简述按应力求解平面问题时的逆解法。答：所谓逆解法，就是先设定各种形式的、满足相容方程的应力函数；并由应力分量与应力函数之间的关系求得应力分量；然后再根据应力边界条件和弹性体的边界形状，看这些应力分量对应于边界上什么样的面力，从而可以得知所选取的应力函数可以解决的问题。 1．试简述力学中的圣维南原理，并说明它在弹性力学分析中的作用。圣维南原理：如果物体的一小部分边界上的面力变换为分布不同但静力等效的面力（主矢与主矩相同），则近处的应力分布将有显著的改变，但远处的应力所受影响可以忽略不计。作用：（1）将次要边界上复杂的面力（集中力、集中力偶等）作分布的面力代替。

无粘性砂性土土坡的稳定分析

第二节无粘性（砂性土）土坡的稳定分析一、无渗流作用的无粘性土坡处于不渗水的砂、砾、卵石组成的无粘性土坡，只要坡面上颗粒能保持稳定，那么整个土坡便是稳定的。有均质无粘性土坡，坡角为β，自坡面上取一单元土体，其重量为W ，由W 引起的顺坡向下的滑力为αsin ?=W T ，对下滑单元体的阻力为?αtg W T f ??=cos ， (式中?为无粘性土的内摩擦角)，因此，无粘性土坡的稳定系数为： α ?α?αtg tg W tg W T T K f ===sin cos 由此可得如下结论：当?α=时，K ＝1，土坡处于极限稳定状态，此时的坡角α为自然休止角；无粘性土坡的稳定性与坡高无关，仅取决与f α角，当?α<时，K ＞1，土坡稳定。当βα=时，滑动稳定安全系数最小，也即土坡面上的一层土是最易滑动的，则砂性土的土坡滑动稳定安全系数为： β ?tg tg K = 从上式可以看出，砂性土坡的坡角不可能超过土的内摩擦角，砂性土坡所能形成的最大坡角就是砂土的内摩擦角，根据这一原理，在工程上就可以通过堆砂锥体法确定砂土的内摩擦角（此时也称为砂土的自然休止角）。【讨论】无粘性土土坡的稳定性与坡高无关，仅取决于坡角β。二、有渗流作用的无粘性土坡有渗流作用的无粘性土坡，因受到渗透水流的作用，滑动力加大，抗滑力减小，见图沿渗流逸出方向的渗透力为w i J γ?= 由J 对单元土体产生的下滑分力和法向分力分别为 )cos(θβγ-w i ；)sin(θβγ-w i 其中：i ：为渗透水力坡降；

w γ：为水的重度； θ：渗流方向与水平面的夹角。因土渗水，其重量采用浮重度γ'进行计算，故其稳定系数为 ) cos(sin ')]sin(cos '[θββ?θββ-+--=w w ir r tg ir r K 当渗流方向为顺坡时，βθ=，βsin =i ，则其K 为 β ?tg r tg r K sat '= 式中 1'≈s a t r r ，说明渗流方向为顺坡时，无粘性土坡的稳定系数与干坡相比，将降低2 1。当渗流方向为水平逸出坡面时，0=θ，βtg i =,则K 为 β ?βtg r r tg tg r r K w w )'(_)'(2+-= 式中 2 1''2<+-w w r r tg r r β，说明与干坡相比下降了一半多。上述分析说明，有渗流情况下无粘性土坡只有当坡角?β≤时，才稳定。

ansys平面应力和平面应变问题接触分析有限元模型装配技术

ansys平面应力和平面应变问题：如果能将三维问题简化为二维问题，将大大节约计算时间。对于平面应力和平面应变问题就可以实现这种简化，本问将介绍一下平面应力和平面应变的概念。平面应力：只在平面内有应力，与该面垂直方向的应力可忽略，例如薄板拉压问题。平面应变：只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变可忽略，例如水坝侧向水压问题。

具体说来：平面应力是指所有的应力都在一个平面内，如果平面是OXY平面，那，τyz，σz 没有，)它们都在一个平面内τxy(剪应力，σy，σx 么只有正应力 τzx。平面应变是指所有的应变都在一个平面内，同样如果平面是OXY平面，则只有正应变εx，εy和剪应变γxy，而没有εz，γyz，γzx。举例说来：平面应变问题比如压力管道、水坝等，这类弹性体是具有很长的纵向轴的柱形物体，横截面大小和形状沿轴线长度不变；作用外力与纵向轴垂直，并且沿长度不变；柱体的两端受固定约束。平面应力问题讨论的弹性体为薄板，薄壁厚度远远小于结构另外两个方向的尺度。薄板的中面为平面，其所受外力，包括体力均平行于中面面内，并沿厚度方向不变。而且薄板的两个表面不受外力作用在ANSYS有限元分析中，设置平面应变和应力的命令流方法有两种

形式： A. ET,1,PLANE2,,,2 !定义单元类型和属性，设定平面应变问题keyopt(3)＝2 B. ET,1,PLANE2 !定义单元类型 KEYOPT,1,3,2 !设定平面应变问题keyopt(3)＝2 KEYOPT,1,5,0 KEYOPT,1,6,0 ANSYS接触分析：刚性目标面-导向节点 1、缺省时，程序自动约束刚性目标面。也就是说，自动地将目标的位移和转动设定为零。 2、要模拟刚性目标的更复杂行为，可以创建一个特殊的单节点目标

无粘性土和少粘性土压实系数的修正系数问题

采用无粘性土或少粘性土粗粒料（砂砾石、砂砾土、碎石土、山渣石等）进行地基换填处理和基坑、房心回填及坝体、路基填筑等工程施工作业时，相对密度或压实系数试验检测问题的探讨：经各类工程项目施工现场试验检测统计和比较、总结，换填（填筑）料含石量（5mm~100mm）一般为25%~75%（50%~70% 时压实效果最佳）,粗粒料粒径小于5mm者含量不宜大于15% （不应大于20%）。如果出现压实“超标”或者压实遍数满足和目测轮迹凸出（凸起高差）不超过10mm（目测平整、密实），而测试数据也略小于（接近）设计要求压实系数（已达到 0.92~0.94）。可分别取含石量n%为30%和50%~60%，按经验计算公式p dmax=2.05+0.0052n计算出两个值，其比值分别可视为现场测试干密度和压实系数的最小修正系数和最大修正系数（修正后仍“超标”时，再乘以0.98二次修正和调整，以接近和真实反映压实情况。即：最小修正系数取 0.93~0.96，最大修正系数取1.04~1.05）。也可采用灌水法选取6~8个测试点（坑洞）的干密度值（或相对密度值），去掉最小和最大值，计算出“最小平均值”和“最大平均值”，则二者的比值分别就是“最小修正系数”和“最大修正系数” （乘以压实系数小于0.95而大于0.92的目测“合格”点进行修正和填报资料）。（石块粒径大于60mm者应回坑处理，不计算其质量）（注：最小干密度p dmin=2.05-0.0052n，n%取60%~70%。p dmax/p dmin=1.30。最优含水率6.0%~12.0%，9%土3%。）

一般按含石量n%=50%计算（估算）填筑料最大干密度值，且不应超过：1.90+0.0143*n-(n%)2。式中1.90为压实度达到85%（或以上）至中密程度时的干密度值，砂砾土最小干密度的“最大值”；砂砾土中粒径小于5mm的土料的最小干密度取1.43，或者取1.90/1.33值。砂砾料松实系数1.25和砂土料松实系数1.40的平均值为1.33。现场压实（夯实）作业，检测压实系数、相对密度Dr时，如需“修正”，可分别乘以0.93~0.96或1.04~1.05。最大干密度计算（经验公式）： p dmax=2.05+0.0052n......（1）（试样含较大粒径石块、60mm以上者）p dmax=2.15+0.0032n......（2）（试样含较大粒径石块、60mm以下者）(n：粒径5mm~100mm（碎）砾石含量n%；50%~70%为宜。）p dmax=A*p水*Gs/(1+w。%*Gs)......（3）（p水取1.0）（按第3式计算时，试样中石块最大粒径不宜超过60mm，而且粒径50mm以上石块含量不应超过填筑料总含石量的三分之一。）经验系数A：0.95~0.985（粘性土取较小值）；w。%为最优含水率。无粘性土和少粘性土w。%一般取值9.0%士3.0%，粘性土取20.0%士3.0%，砂性土取15.0%士3.0%；Gs为表观密度、视密度值或土（石）粒料相对密度值（2.68~2.75，粘性土取较大值）。例：当砂砾土填筑料n%取60%，A取0.98，Gs取2.70，w。%取7.50%时，按以上三式计算最大干密度值分别为：2.362、2.342、2.20。再按p dmax=1.90+0.0143*n-(n%)2计算（n%=50%）得：p dmax=2.365，此为第4式。（1）、（2）、（4）三式计算结果较大，现场试验检测时，试样中含较大粒径或超粒径石块（较吻合）；如果将较大粒径或超粒径石块回坑处理（不称重量），则与（3）式计算结果较吻合。

土力学试验报告(教学参考)

土力学实验指导书

目录土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (4) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (12) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (12) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (14) 八、固结试验（快速法） (16) 九、直接剪切试验 (18) 十、相对密度试验 (20) 十一、无侧限抗压强度试验 (22) 十二、无粘性土休止角试验 (24) 十三、三轴压缩试验 (25)

土力学实验指导书《土力学实验》的目的土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。《土力学实验》的内容及要求土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛析法（筛分法）（一）试验目的测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。（二）试验原理土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。（三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。（四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。（五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。