第一章土力学与基础工程概论
土力学与基础工程
土力学与基础工程
土力学与基础工程是一门研究岩石、土壤以及土-结构物系统结构性能和反应研究的重要
领域。
它有助于更好地了解岩土体和基础的性质、变形、破坏机制，并将其有效地应用于工程设计和施工管理控制中。
土力学的研究应用于土木、城市道路、桥梁、港口、绿化等
基础工程中。
早期的土力学研究更多的是以试验的形式进行，通过物理试验室试验研究岩土的物理性质，进而通过实验数据推导岩土构件的变形及破坏机制，并以此利于工程设计和施工管理控制。
现阶段，土力学研究不断突破试验界限，结合计算机建立仿真实验，既具有直观性又具有可靠性，通过模拟和数据库，使现代工程建设工作能更好地获取到材料土木施工中的变形
和破坏特性。
土力学被广泛应用于基础工程的性能设计、分析、施工实施和整体维修中，不仅能大大提
高工程施工和检测的质量，而且能实现从技术上节约资源，提高工程安全性等。
总之，土
力学与基础工程是一种极具前景的技术，具有广阔的应用前景。
土力学与地基基础
地基与基础 示意图（ 示意图（一）
地基与基础示意图（ 地基与基础示意图（二）
（续） 土的抗剪强度和地基承载力 土压力和土坡稳定 岩土工程勘察概述 浅基础设计 桩基础 基坑工程 地基处理
1.8 实验教学内容
土的含水量、重度，土的液限与塑限 土的含水量、重度， 土的侧限压缩试验（固结试验） 土的侧限压缩试验（固结试验） 土的直接剪切试验，土的三轴剪切试验（演示） 土的直接剪切试验，土的三轴剪切试验（演示）
2、土的三相组成及土的结构
土的固体颗粒（固相） 2.1 土的固体颗粒（固相） 2.2 土中水和气 2.3 土的结构与构造
土的固体颗粒（固相－骨架） 2.1 土的固体颗粒（固相－骨架）
水（液态、固态） 液态、固态） 土的三相 气体（包括水气） 气体（包括水气） 固体颗粒（骨架） 固体颗粒（骨架）
图2.1 土的三相组成示意图
粘土矿物
粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝 硅酸盐晶体 硅酸盐晶体， 粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体， 颗粒成片状，是由硅片 铝片构成的晶胞所组叠而成 硅片和 构成的晶胞所组叠而成。 颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。 硅片的基本单元是硅 氧四面体。它是由1 是硅—氧四面体 硅片的基本单元是硅 氧四面体。它是由1个居中的硅离 子和4个在角点的氧离子所构成，如图2.2(a)所示。 2.2(a)所示 个硅— 子和4个在角点的氧离子所构成，如图2.2(a)所示。由6个硅 氧四面体组成一个硅片，如图2.2(b)所示。 2.2(c)为简化图 2.2(b)所示 氧四面体组成一个硅片，如图2.2(b)所示。图2.2(c)为简化图 形。
（4）颗粒分析试验
颗粒分析试验：确定土中各个粒组相对含量的方法。 颗粒分析试验：确定土中各个粒组相对含量的方法。 试验方法： 试验方法： 筛分法。适用于粒径大于0.075mm的粗粒土。 0.075mm的粗粒土 ①筛分法。适用于粒径大于0.075mm的粗粒土。用一套标 准筛（筛子孔径分别为60 40、20、10、 60、 0.5、 准筛（筛子孔径分别为60、40、20、10、5、2、1、0.5、 0.25、0.1、0.075mm）， ），将分散了的有代表性的试样倒入标 0.25、0.1、0.075mm），将分散了的有代表性的试样倒入标 准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出 准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重， 各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。 各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。 沉降分析法。适用于粒径小于0.075mm的细粒土。 0.075mm的细粒土 ②沉降分析法。适用于粒径小于0.075mm的细粒土。具体 有密度计法（也称比重计法）和移液管法（也称吸管法）。 有密度计法（也称比重计法）和移液管法（也称吸管法）。
土力学与基础工程复习重点
土力学与基础工程复习重点第一章绪论（1）地基：支承基础的土体或岩体。
（2）天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基。
（3）人工地基：若地基软弱、承载力不能满足设计要求，则需对地基进行加固处理。
（4）基础：将结构承受的各重作用传递到地基上的结构组成部分.第二章土的性质及工程分类（1）土体的三相体系：土体一般由固相(固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成.（2）粒度：土粒的大小。
（3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。
（4）颗粒级配：土中所含各粒组的相对量，以土粒总重的百分数表示。
（5）土的颗粒级配曲线。
（6）土中的水和气（p9)（7）工程中常用不均匀系数和曲率系数来反映土颗粒级配的不均匀程度.不均匀系数反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数描述了级配曲线分布整体形态。
工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断：1.对于级配连续的土：，级配良好：，级配良好。
2.对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状（见图2.5曲线C），采用单一指标难以全面有效地判断土的级配好坏，同时需满足和两个条件时,才为级配良好,反之则级配不良。
颗粒分析实验：确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析实验。
对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。
对于粒径小于0。
075mm的细粒土，则可用沉降分析法（水分法）。
（7）土的物理性质指标三个基本实验指标1.土的天然密度土单位体积的质量称为土的密度(单位为），即。
（2。
10）2.土的含水量土中的水的质量与土粒质量之比（用百分数表示）称为土的含水量，即。
（2。
11）3.土粒相对密度土的固体颗粒质量与同体积4时纯水的质量之比，称为土粒相对密度，即（2。
12）反映土单位体积质量（或重力）的指标1.土的干密度土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度,并以表示：。
（2。
13)2.土的饱和密度土孔隙中充满水的单位体积质量,称为土的饱和密度，即，（2。
14）式中为水的密度，近似取3.土的有效密度(或浮密度）在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量，称为土的有效密度，即。
土力学与地基基础
基础应埋置在良好的持力层 上。
地基的分类
按地质情况分
土基
岩基 天然地基 人工地基
按现场施工分
建筑物地基应满足的两个基本条件：
地基的强度条件。要求建筑物的地基应有 足够的承载力，在荷载作用下，不发生剪切 破坏或失稳 地基的变形条件。要求建筑物的地基不产 生过大的变形（包括沉降、沉降差、倾斜和 局部倾斜），保证建筑物正常使用。
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地基与基础
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地基基础是建立在土力学基础上的设计 理论与计算方法，和土力学密不可分的。 研究地基基础工程，必然涉及到大量的 土力学问题。 地基与基础是两个完全不同的概念。
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地 基
建筑物下方承受建筑物全部 荷载的地层称为地基。
位于基础底面下方的土层称 为持力层。
持力层以下的土层称为下卧 层，强度低于持力层的下卧 层称为软弱下卧层。
基本概念
重力水－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。 毛细水－受到水与空气交界面 处表面张力的作用、存在于地 下水位以上的透水层中自由水 （图2.4所示）。 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。
基础的分类
• 按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛 石基、混凝土基础、钢筋混凝土基础； • 按埋置深度可分为：浅基础、深基础； • 按受力性能可分为：刚性基础和柔性基础； • 按构造形式可分为：条形基础、独立基础、 满堂基础和桩基础。
2、土的三相组成
土是岩石经风化、剥 蚀、破碎、搬运、沉积 等过程的产物，是由固 体颗粒、水和气体组成 的三相分散体系。 固体颗粒（骨架）
矿物质 固体颗粒 有机质
土力学(Soil Mechanics ).
2.3展望
1.土力学基本理论和计算方法的研究不断深入
土的随机性研究、土工数值分析、反馈分析、信息
化施工等
2.重视现场原位测试技术和基础工程质量的检 测方法。
3.深基础、基坑工程倍受重视 4. 软弱地基处理方兴未艾 5.关于区域性土的工程问题 其次，还有土动力学，海洋土动力学，环境岩
总之,以本构模型为核心的现代土力学的基本框架已见雏形.
2019/9/8
2.2现状
国 际 ： 自 从 1 9 2 5 年 ， K.terzaghi 的 第 一 本 《Principles of Soil Mechanics》 问世以来，迄今已召开了十多届国际土力学基础工程学术
会议，还召开了多次区域性或专题性的土力学或基础工程学术会议。
Engineering, Fourth Edition, PWS Publishing Company, 1998 先修课程：理论力学、材料力学、结构力学、
弹（塑）性力学、工程地质
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土力学—基本理论部分
绪论（第一章） – 工程地质概论（第二章） – 土的物理力学性质及工程分类（第二章） – 土的渗透性和渗流（第三章） – 土的压缩与地基沉降计算（第四、五章） – 土的抗剪强度与地基承载力计算（第六、
和剪胀性的数学模型,标志着现代土力学的开端. 经过近40年的努力,现代土力学已越过重要阶段并渐趋成熟. 1)非线性模型和弹性模型的深入研究和大量应用 2)损伤模型的引入和结构性模型的初步研究 3)非饱和固结理论的研究 4)砂土液化理论的研究 5)剪切带理论及渐进破损问题研究 6)土的细观力学研究
(可归结为一个模型、三个理论、四个分支. ) 本构模型; 非饱和固结理论和液化破坏理论和渐进破坏理论; 理论土力学、计算土力学、实验土力学、应用土力学
土力学与地基基础
1975年8月，淮河板桥石漫滩水库因老化而垮坝决口，狂泻的大水夺走了万余条猝不及防的性命。 垮坝的重大事故提醒人们，必须重视对岩土工程结构物生命周期与老化规律的研究。
1985年6月12日凌晨，在长江西陵峡上段，兵书宝剑峡出口处发生总体积为2×107m3的新摊滑坡。 新滩古镇滑入长江，古镇全部被毁。由于自1968年以来对该滑坡进行了深入的研究与地表位移 的长期监测，在滑坡发生以前及时发出临滑警报，由于紧急疏散人员而全镇1371人无一伤亡。 这一大灾无人员伤亡的事例说明只要重视岩土工程工作，加强监测和预报，地质灾害是可以预 测、预报，可以减少损失的。
2．基础工程：
基础工程学涵盖各种类型建筑物、构筑物的各类基础 及地基处理的设计与施工技术，其研究领域非常广泛。 基础工程服务于各种类型建筑物与结构物，包括建筑 工程、桥梁工程、水工建筑物、港工建筑物、海上平 台等各种陆上、水上、水下和地下的结构物。基础工 程的研究内容包括浅基础、深基础和桩基础、地基处 理、支挡结构物、基坑工程以及现场监测技术、地基 与基础的共同作用分析技术等，几乎囊括了所有与土 有关的结构工程的设计、计算技术，以及实施设计意 图的施工技术和施工组织管理。
上述事故实例说明，岩土工程方面的事 故具有突发性、灾害性和全局性的特点， 不仅使工程全军覆没，而且常殃及四邻， 危害环境。为了防止工程事故的产生， 在重要工程的各个阶段都应十分重视岩 土工程的勘察、设计、施工和检测。
《土力学与地基基础》
绪 论---土力学及其相关学科
§0 -1 土力学与基础工程
一．土力学及基础工程的基本概念
1．土力学
土力学是从力学与工程的角度研究土的一门学科。 即：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 素作用下工程性质的应用科学。它主要研究土的应 力、变形与强度、稳定性。也研究土——结相互作 用的规律，也是工程力学的一个分支。
土力学讲义
土力学讲义适用范围:本课程为大学课程,一般适用于本科、专科以及自考类同学。
参考教材:中南大学土力学及基础工程38讲哈工大土力学及基础工程58讲齐加连主讲讲义大纲:第一章土的组成1土的定义：土是岩石风化的产物。
常见的化学风化作用：水解作用，水化作用，氧化作用。
2土是由固体颗粒，水，和气体组成的三相体系。
3固体颗粒:岩石风化后的碎屑物质简称土粒，土粒集合构成土的骨架4土具有三个重要特点：散体性；多相性；自然变异性5粒组：介于一定粒度范围内的土粒。
土粒的大小叫做粒度。
6采用粒径累计曲线表示土的颗粒级配；不均匀系数Cu：反映大小不同粒组分布的均匀程度，Cu越大，越不均匀。
曲率系数Cc:反映了d10、d60之间各粒组含量的分布连续情况。
Cc过大或过小，均表明缺少中间粒组。
7土粒大小：也称为粒度，以粒径表示；8土体：9粘土矿物10液相11强结合水是指紧靠土粒表面的结合水膜，亦称吸着水弱结合水紧靠强结合水的外围而形成的结合水膜，也称薄膜水。
12自由水指土粒表面引力作用范围之外的水.自由水分为：重力水，毛细水。
重力水是存在于地下水位以下的透水土层中的自由水。
毛细水存在于地下水位以上，受水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
13土的构造：指同一土层中的物质成分和颗粒大小都相近的各部分之间的相互关系的特征。
有层理构造，裂隙构造，分散构造14土的结构：指土粒大小、形状、相互排列及其联结关系、土中水性质及孔隙特征等因素的综合特征。
有单粒结构，蜂窝结构，絮状结构15承压水16潜水：17排水距离18双面排水19电泳：在电场作用下向阳极移动；电渗：水分子在电场作用下向负极移动，因水中含有一定量的阳离子（K+，Na+等），水的移动实际上是水分子随这些水化了的阳离子一起移动。
20双电层：反离子层与土粒表面负电荷层组成双电层。
第二章土的物理性质及分类1重度：单位体积土的重量，用γ表示密度：单位体积土的质量，用ρ表示2干密度ρd 干容重γd ：单位体积内土粒的质量或重量饱和密度ρsat 与饱和容重γsat ：土中孔隙完全被水充满，土处于饱和状态时单位体积土的质量或重量浮密度与浮容重：单位体积内土粒质量与同体积水质量之差3土粒相对密度:土的质量与同体积4℃时纯水的质量之比4土的含水率w :土中水的质量与土粒质量之比.测定方法：烘干法。
土力学、地基及基础
绪论一、土力学、地基及基础1、土力学：土力学的研究对象是“工程土”。
土是岩石风化的产物，是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的松散堆积物，颗粒之间没有胶结或弱胶结。
土的形成经历了漫长的地质历史过程，其性质随着形成过程和自然环境的不同而有差异。
因此，在建筑物设计前，必须对建筑场地土的成因、工程性质、不良地质现象、地下水状况和场地的工程地质等进行评判，密切结合土的工程性质进行设计和施工。
否则，会影响工程的经济效益和安全使用。
土力学是工程力学的一个分支，是利用力学原理研究土的应力、应变、强度和稳定性等力学问题的一门应用学科。
由于土的物理、化学和力学性质与一般刚体、弹性固体和流体有所不同，因此，土的工程性质必须通过土工测试技术进行研究。
2、地基：建筑物都是建造在土层或岩层上的，通常把直接承受建筑物荷载的土层或岩层称为地基。
未经人工处理就能满足设计要求的地基称为天然地基；需要对地基进行加固处理才能满足设计要求的地基称为人工地基。
3、基础：建筑物上部结构承受的各种荷载是通过基础传递给地基的，所谓基础是指承受建筑物各种荷载并传递给地基的下部结构。
通常情况下，建筑物基础应埋入地面以下一定深度进入持力层，即基础的埋置深度。
按照基础的埋置深度的不同，基础可分为浅基础和深基础。
在建筑物荷载作用下，地基、基础和上部结构三部分是彼此联系、相互影响和共同作用的，如图1所示。
设计时应根据场地的工程地质条件，综合考虑地基、基础和上部结构三部分的共同作用和施工条件，并通过经济、技术比较，选取安全可靠、经济合理、技术可行的地基基础方案。
二、土力学的发展简史生产的发展和生活的需要，使人类早就懂得了利用土进行建设。
西安半坡村新石器时代的遗址就发现了土台和石础；公元前两世纪修建的万里长城及随后修建的京杭大运河、黄河大堤等都有坚固的地基与基础。
这些都说明我国人民在长期的生产实践中积累了许多土力学方面的知识。
十八世纪产业革命以后，随着城市建设、水利工程及道路工程的兴建，推动了土力学的发展。
土力学与基础工程参考答案
土力学与基础工程参考答案1. 引言土力学是土木工程中非常重要的学科，它研究土体的物理特性和力学行为。
基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
本文将介绍土力学和基础工程的基本概念，讨论相关的理论和方法，并提供一些参考答案，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
2. 土力学基本理论土体是一种复杂的多相材料，它的物理特性和力学行为受到多种因素的影响。
土力学的基本理论提供了一种理解和描述土体行为的框架。
2.1 土体物理性质土体的物理性质包括土粒的颗粒大小分布、孔隙度、含水量等。
这些性质直接影响土体的力学行为。
例如，土粒的大小分布决定了土体的孔隙结构，进而影响了土体的透水性和渗透性。
2.2 应力和应变土体受到外部荷载的作用时会发生变形，这种变形可以通过应力和应变来描述。
应力是单位面积上的力，应变是长度的变化与原始长度的比值。
根据土体的不同行为特点，可以将应力和应变分为弹性、塑性和黏弹性等不同阶段。
2.3 孔隙水压力和饱和度土体中普遍存在着水分，水分对土体的力学行为有很大的影响。
孔隙水压力是指土体中水分的压力，它取决于土体的饱和度和水分的渗透能力。
饱和度是指土体中孔隙空间被水填充的程度。
2.4 土体的力学行为土体在受到外部作用时会发生变形，这种变形可以分为弹性、塑性和流变等。
弹性变形是指土体在外力作用下能够恢复原状的变形，塑性变形是指土体在外力作用下不能恢复原状的变形，流变是指土体在外力作用下发生流动的变形。
3. 基础工程基本理论基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
基础工程的基本理论包括基础类型、基础设计和基础施工等。
3.1 基础类型常见的基础类型包括浅基础和深基础。
浅基础是指基础底部与地面之间的深度较小的基础，包括承台、独立柱基、隔震基础等。
深基础是指基础底部与地面之间的深度较大的基础，包括桩基、井基等。
3.2 基础设计基础设计是根据建筑物或结构的荷载要求和土壤的力学特性来确定基础的尺寸和形式。
岩土力学01绪论土力学与地基基础
1.3 本学科发展概况
1.3 本学科发展概况
本学科研究领域
20世纪60年代～70年代
区域性土分布和特性 地基处理技术
水利、铁道和 矿井等工程建 设
70年代～801.52m •上部钢混筒仓完好无损
加拿大特朗斯康谷仓
2653
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔 -4.27
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。
• 深基础 ——借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、 墩基、沉井和地下连续墙。
地基与基础设计的基本条件
➢ 作用于地基上的荷载效应不得超过地基容 许承载力值。
➢ 基础沉降不得超过地基变形容许值。 ➢ 具有足够防止失稳破坏的安全储备。
1.2 本课程的特点和学习要求
本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，涉及 地质学、结构设计和施工等几个学科领域。 1. 相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、建筑
北引桥 主桥
航道桥
苏通长江公路大桥
南京地铁火车站基坑施工现场
原基础 Old foundation
新基础 New foundation
盾构隧道 Shield tunnel
楼房 building
基础托换 UNDERPINING
1 绪论土、土力学、地基及基础的概念
大气圈
地下水
风化物 水圈
岩石圈
土壤是岩石圈、大气圈、水 圈和生物圈综合作用形成的 产物。其上界通常是绿色植 物层顶，下界达植物根分布 层。其垂直范围，恰好是岩 石圈的上层、大气圈的下层、 水圈及生物圈相互接触的地 方，是生物生命及人类生产 活动最集中的地方。 “地者，万物之本原，诸生 之根苑也” - 管仲
处理方法 —卸荷处理
（1838年至1839年） 为了减轻钟塔 地基荷重，在钟塔 周围开挖一个环形 基坑。北侧深0.9m ，南侧深2.7m。
防水与灌水泥浆1933—1935年
为防止雨水下渗，对环型基坑做防水处理，同时对基础四周用 水泥浆加强。
为防止比萨斜塔 散架，于1992年7月开 始对塔身加固。
思考： 1.为什么老华侨的楼房会出现 沉降和裂缝，问题究竟在哪里 呢？ 2.老华侨能否打赢这场官司？ 3.在工程建设中，我们应该遵 循哪些工程原则？
大量事故充分表明，必须慎 重对待基础工程，只有深入地了 解地基情况，掌握勘察资料，经 过精心设计与施工，才能保证基 础工程经济合理，安全可靠。
⑷课程内容多、涉及的范围广。 需要工程地质学、土力学的基本理论。地 基的勘察、基础的设计和施工方面知识。 本书分两大部分 第一章～第七章为土力学部分 第八章～第十二章为地基基础的勘探、设计和施工 方法。运用土力学理论解决工程设计的地基问题。
2、学习本课程的任务
学习土力学的基本原理和主要概念，运用这些 原理和概念并结合建筑结构设计方法和施工知识， 会分析和计算地基基础问题。
这场官司谁打赢
广州某百货公司，将原来二层的职工宿舍拆建后拟建成八层的宿舍楼， 邻近约1米多处有一栋移居国外老华侨的三层楼房。当百货公司的职工宿舍 楼建到四层的时候，老华侨的楼房先后出现地面沉降，楼面倾斜，墙身开裂 等现象。老华侨找百货公司的基建负责人反映问题并提出赔偿，遭到了拒绝 。他们认为老华侨的楼房年久失修，出现沉降和开裂是正常现象，与他们没 有任何关系，最后老华侨上诉并委托律师打官司。
武汉理工大学网络考试土力学与基础工程1
一、推断题(共8道小题，共40.0分)1.黏性土的软硬程度取决于含水量的大小，无黏性土的疏密程度取决于孔隙比的大小。
()A.正确B.错误学问点：第一章 同学答案：[B;] 标准答案：B 得分： [5] 试题分值：5.0提示：2.任何一种土只要渗透坡降足够大就可能发生流土和管涌◊()A.正确B.错误3.任何状况下，土体自重应力都不会引起地基沉降。
()A.正确B.错误第一章 [B ；] [5]标准答案：B 试题分值：5.04.(错误)当土层的自重应力小于先期固结压力时，这种土称为超固结土。
()A.正确B.错误学问点：第一章 同学答案：[B;] 得分： [0] 提示：标准答案：A 试题分值：5.05.(错误)肯定刚性基础在中心荷载作用下各点的沉降量相同，所以基础底面的实际压力分布是匀称分布。
()A.正确B.错误6 .对于高灵敏度饱和软土，室内试验测得的强度值明显地小于原位土强度◊()A.正确B.错误学问点：第一章 同学答案：[A;] 得分： [5] 提示：7 .(错误)库仑士压力理论的计算公式是依据滑动土体各点的应力均处于极限平衡状态而导出的。
()A.正确B.错误8 .墙后填土中有地下水时，地下水位以下填土采纳其浮重度计算土压力。
()A.正确B.错误学问点：第一章 同学答案：[A;] 得分： [5] 提示：9.二、单项选择题(共12道小题，共60.0分)1 .(错误)若土的颗粒级配曲线很平缓，则表示A.不匀称系数较小B.粒径分布不匀称C.粒径分布较匀称D.级配不好2 .无黏性上的分类是按标准答案：A 试题分值：5.0标准答案：A 试题分值：5.0A.矿物成分B.颗粒级配C.液性指数D.塑性指数3 .（错误）某房屋场地土压缩系a 1.2=0.56 MPa-1,该土属于A.非压缩性B.低压缩性C.中压缩性D.高压缩性4 .对施工速度较快，而地基土的透水性差和排水不良时，计算抗剪强度可采纳的试验是A.固结排水试验B.固结不排水剪C.不固结排水试验 D.不固结不排水剪（错误）朗肯土压力理论是建立在肯定的假定基础上的，所以其计算结果与实际有出入，所得的主6.（错误）某黏性上的液性指数I L =0∙5,则该土的软硬状态为A.硬塑B.可塑C.软塑5. 动土压力偏、被动土压力偏小大大小7. D.流塑学问点：第一章 同学答案：[A;] 得分： [0] 提示：标准答案：B 试题分值：5.0（错误）衡量土的颗粒级配是否良好，常用的判别指标是A. 不匀称系数B. 含水量C. 标贯击数D. 内摩擦角8.（错误）库仑土压力理论假定滑动面为平面，造成被动土压力计算值 A.偏大 B.偏小 C.无偏差D.小于实际主动土压力 标准答案：A试题分值：5.0 9.某饱和黏土无侧限抗压强度试验的不排水抗剪强度为60 kPa,假如对同一土样进行三轴不固结 不排水试验，施力口 140 kPa 的围压，则土样发生破坏时的轴向压力等于 o A. 140 kPa B. 200 kPa C. 260 kPa D. 400 kPa学问点：第一章同学答案：[C;] 得分： [5] 提示：10.（错误）±的压缩变形主要是A.弹性变形B.残余变形C.固结变形D.蠕动变形标准答案：C 试题分值：5.011 .地基中的超静孔隙水压力由 引起。
土力学与地基基础
土力学与地基基础2篇1. 土力学土力学是研究土壤力学性质及其在土木工程中应用的学科。
它通过研究土壤力学特性，预测和分析土壤的力学行为，以便优化土木工程的设计和施工过程。
本文将进一步探讨土力学的重要性以及其在地基基础工程中的应用。
土力学对土壤的力学行为进行研究，其中关键的参数包括土壤的粒度分布、密实度、压缩性和剪切强度等。
通过对这些参数的分析，可以预测土壤的承载能力、变形特性和稳定性。
这些预测结果对于土木工程的设计和施工至关重要。
在土木工程项目中，地基基础是最重要的一环。
地基的良好设计和施工对建筑物的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
通过土力学的研究，工程师可以确定土壤的承载能力，为建筑物提供足够的支撑。
此外，土力学还可以帮助工程师设计修筑地基的方法和材料选择，以保证工程的长期稳定性。
土力学在地基基础工程中的应用还包括土壤加固和地下结构设计。
当土地条件不理想或工程要求特殊时，土力学可以提供一系列的土壤加固方法，如挤密、灌浆和土体置换等。
这些方法可以增加土壤的承载能力，从而满足工程的需求。
另外，土力学也为地下结构的设计提供了重要的依据。
地下结构包括地下室、地下管道和隧道等。
这些结构在地下环境中承受着巨大的压力和荷载。
通过土力学的研究，工程师可以预测土壤对地下结构的影响，并采取相应的设计和施工措施，保证这些结构的安全性和持久性。
综上所述，土力学作为土木工程的重要学科，在地基基础工程中起着举足轻重的作用。
通过对土壤力学性质的研究，可以预测土壤的力学行为，为工程提供可靠的设计和施工方案。
因此，对土力学的深入了解和应用有助于确保土木工程的稳定性和长期可持续发展。
2. 地基基础地基基础是土木工程中的重要部分，它为建筑物提供了稳定的支撑和承重能力。
本文将介绍地基基础的定义、类型以及在建筑工程中的重要性。
地基基础是指建筑物或其他结构直接安放在土壤上的部分。
它的主要作用是将建筑物的重力通过合理的转移和分布，传递到地下土壤中，以保证建筑物的稳定性和安全性。
土力学与地基基础
塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案，是 一座宏伟而精致的艺术品。1590年伽利略 一座宏伟而精致的艺术品。1590年伽利略 在此塔做落体实验，创建了物理学上著名 的落体定律。斜塔成为世界上最珍贵的历 史文物，吸引无数世界各地游客。全塔总 重约145MN，基础底面平均压力约50kPa。 重约145MN，基础底面平均压力约50kPa。 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。 目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m， 目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m， 塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5° 塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°，成 为危险建筑。1990年 为危险建筑。1990年1月4日被封闭。除加 固塔身外，用压重法和取土法进行地基处 理。目前已向游人开放。
与其它经验科学一样，土力学是人类在工 程实践的成功与失败中，不断总结与积累 经验而逐步发展起来的一门学科，目前已 形成了系统的理论体系。在此我们首先回 顾一下土力学的 发展历史，再通过一系列 发展历史，再通过一系列 的工程实例 来认识一下学习该课程的意义 和作用，最后让我们了解一下该课程的 学 习内容 。
（ 2）1925年至1960年左右的《古典土力学》 1925年至1960年左右的《古典土力学》 （以有效应力原理为核心） 1925年太沙基( 1925年太沙基( Terzaghi )出版的第一本《土 )出版的第一本《 力学》 力学》专著标志着土力学学科的形成，之后 世界许多学者对土 的抗剪强度 、土的变形、 土的渗透性、土的应力应变关系和破坏机理 进行了大量的研究工作，并逐渐将土力学的 基本理论普遍应用于解决各种不同条件下的 工程问题。
土力学是利用力学知识和土工试验技术来 研究土的强度、变形及其规律并将其应用到生 产实践中的一门科学, 产实践中的一门科学,它既是一门古老的工程技 术，又是一门年轻的应用科学。古人兴建的堤 坝、桥梁、蜿蜒的万里长城、大运河等，都为 本学科的发展积累了丰富的经验，17、18世纪 本学科的发展积累了丰富的经验，17、18世纪 众多学者的研究为土力学的发展奠定了理论基 础，1925年，土力学的奠基人太沙基归纳前人 础，1925年，土力学的奠基人太沙基归纳前人 的成就，发表了《土力学》 的成就，发表了《土力学》一书，系统介绍了 土力学的基本内容，土力学得以成为一门独立 的学科。20世纪60 的学科。20世纪60
土力学与基础工程第四版教学设计
土力学与基础工程第四版教学设计一、教学目标•理解土力学和基础工程的基本概念和理论•掌握土体力学性质及其变形规律•掌握土壤的固结、沉降及其预测方法•掌握基础工程的设计方法和施工技术•培养学生独立思考和解决实际问题的能力二、教学内容及进度安排第一章：土体的物理力学性质•土体的物理特性•土的孔隙、水分及渗透力•土的应力状态•土的应变规律第二章：土体的力学性质与变形规律•土体的内摩擦角、剪力强度及其影响因素•土的固结与压缩•土的剪切与应变规律第三章：土的液态性质及其变形规律•土的渗透力学性质•土的动力力学特性•土体的地震反应第四章：土壤的固结沉降及其预测•不排水塑性固结及其数学模型•压缩指数的测定及影响因素•土的沉降规律及其预测方法第五章：基础工程的力学分析和设计•基础工程的基本概念•基础的类型及其适用范围•基础的承载能力•基础的设计方法和施工技术第六章：基础工程的施工管理•基础工程施工的基本要求•基础工程施工中的质量控制•基础工程施工过程中的安全管理三、课程评估方式•平时成绩占总成绩的50%•课堂作业、小组讨论、实验报告等，平时成绩会综合考虑•期末考试占总成绩的50%四、教学方法•讲授法：讲解土力学和基础工程的理论知识及其应用，提供相关的例题和作业。
•实验法：通过实验和实车操作，加深学生对理论知识的理解，并提高学生的动手操作能力。
•课程设计：让学生通过阅读有关文献，选择自己感兴趣的选题，撰写相关的研究报告和论文。
五、教材及参考资料教材•《土力学与基础工程》第四版，作者：罗华明参考资料•《岩土工程原理》•《岩土工程概论》•《软土工程导论》•《地基基础》六、总结通过本课程的学习，学生将会掌握土力学和基础工程的基本概念和理论，并通过实践和实验，将理论运用到实际工程中。
同时，学生还将培养独立思考和解决实际问题的能力，在未来的工作和学习中，可以更加自信和从容地应对各种问题和挑战。
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学习方法
• • • • 土力学的研究必须注意土的本质特性。 土力学的研究必须注意实践性。 土力学的研究必须注意工程实用性。 土力学是一门偏于计算的学科。
学习要求
• 牢固掌握有效应力原理的本质及其在土力学中的 应用。 • 重点掌握三大理论的实质及其应用。 • 掌握土体变形与强度指标的测定方法及在工程实 践中的应用。 • 掌握土的动力特性的基本概念。
事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822Ｔ谷物时， •1小时竖向沉降达30.5cm •24小时倾斜26°53ˊ •西端下沉7.32m 东端上抬1.52m •上部钢混筒仓完好无损
加拿大特朗斯康谷仓
加拿大特朗斯康谷仓
2653
失事后 1913.10.18
-0.61
1952.10.3 试验孔 填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土 -4.27
本学科研究领域
20世纪60年代～70年代
区域性土分布和特性
水利、铁道和 矿井等工程建 设
地基处理技术
70年代～80年代
基础工程、围护体系的稳定 和变形 复合地基新技术的开发和应用 地基基础施工质量检测及 岩土工程测试技术 建筑工程、市 政工程和交通 工程建设
90年代后
岩土工程计算机分析 城市地铁、越 江越海地下隧 道、超高层建 筑超深基础及 特大桥超深基 坑工程建设等
• 人工地基 ——地层承载力不能满足设计要求，需进行加 固处理的地基。
基础种类
• 浅基础 ——埋深3～5m,只需挖槽、排水等普通施工 程序即可建造的基础。
• 深基础 ——借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、 墩基、沉井和地下连续墙。
地基与基础设计的基本条件
作用于地基上的荷载效应不得超过地基容
一、变形问题 ——意大利比萨斜塔
——是意大利比萨城大教堂的 独立式钟楼，是比萨城的标志。 比萨斜塔是举世闻名的建 筑物倾斜的典型实例。 在建筑的过程中就已出现 倾斜，原本是一个建筑败笔， 却因祸得福成为世界建筑奇观。 伽利略的自由落体试验更 使其蜚声世界，成为世界著名 旅游观光圣地。
比萨斜塔-不均匀沉降的 典型
失事现场目前的状况 12：00过 后坍塌口 加宽
案例总结
加拿大特朗斯康谷仓地基失稳 香港宝城滑坡 阪神等大地震中地基液化
强度问题
意大利比萨斜塔 苏州虎丘塔 日本关西机场
美国Teton坝失事
变形问题
渗透问题
目 录
1、绪论
2、土的物理性质及工程分类
3、土中应力计算 4、土的压缩性和地基沉降计算 5、土的抗剪强度 6、土压力和土坡稳定 7、浅基础设计 8、桩基础和深基础
坝 （ 美 国 ）
Teton
原因
渗透破坏：冲蚀— —水力劈裂 造成土体管涌或直 接对槽底松土产生 管涌
1976 年 6 月 5 日上午 10:30左右，下游坝 面有水渗出并带出 泥土。
11:30洞口继 续向上扩大， 泥水冲蚀了坝 基，主洞的上 方又出现一渗 水洞。流出的 泥水开始冲击 坝趾处的设施。
土力学与基础工程
Soil Mechanics and Foundation Engineering
地基基础的重要性
地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽工 程，它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑 物的安危!
与土有关的典型工程失败案例
• 一、与土或土体有关的变形问题 • 二、与土或土体有关的强度问题 • 三、与土或土体有关的渗透变形问题
加拿大特朗斯康谷仓
某水泥仓的倾覆
1940年在软粘 土地基上的某 水泥仓的倾覆
水泥仓地基 整体破坏
办公楼外墙
黄粘土 蓝粘土 地基土可能的滑动方向 岩石
石头和粘土
香 港 宝 城 滑 坡
1972年7月某日清晨， 香港宝城路附近，两 万立方米残积土从山 坡上下滑， 巨大滑动体正好冲过 一幢高层住宅--宝城 大厦， 顷刻间宝城大厦被冲 毁倒塌并砸毁相邻一 幢大楼一角。 死亡６7人。
阪神大地震中的地基液化
地基液化造成的路面塌陷
1964年日本新泻地震地基的大面积液化
三、渗透问题 ——Teton坝渗流破坏过程
土坝， 高90m， 长1000m， 1975年建成 次年6月失事
损失
直接8000万美元， 起诉5500起， 死14人， 受灾2.5万人，60 万亩土地， 32公里铁路被冲
边坡支护工程照片
1、绪论
1.1 土力学、地基及基础的定义 1.2 本课程的内容、学习方法和要求
1.3 本学科发展概况
1.4 与土力学有关的工程问题
1.1 土力学、地基及基础概念
土力学——工程力学的一个分支，用于
研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期 稳定性的一门学科。
地 基 种类
• 天然地基 ——未经人工处理就可满足设计要求的地基。
面积：4370m×1250m
填筑量：180×106m3 平均厚度：33m
日本 关西机场
世界最大的人工岛
关西机场
问题：沉降大且不均匀
• 设计沉降：5.7-7.5 m
• 完成时(1990年)实际沉降： 8.1 m，5cm/月
• 预测主固结需：20年 • 比设计多超填：3m
上海展览中心
地基严重下沉
墨西哥市艺术宫
1952.10.5 试验孔
-12.34
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查，只根 据邻近结构物基槽开挖取土试 验结果，计算地基承载力应用 到此谷仓。1952年经勘察试验 与计算，地基实际承载力远小 于谷仓破坏时发生的基底压力。 因此，谷仓地基因超载发生强 度破坏而滑动。
处理： 事后在下面做了70多个支撑于基岩上的混凝土墩。 使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来。 但其位置比原来降低了４米。
许承载力值。
基础沉降不得超过地基变形容许值。
具有足够防止失稳破坏的安全储备。
1.2 本课程的内容、学习方法和要求
本课程是土木工程专业的一门主干专业
课程，涉及地质学、结构设计和施工等几个
学科领域。
1. 相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、
建筑材料、建筑结构、工程地质 2. 研究对象：各向异性土体 3. 研究重点：土的变形、强度、稳定性
1.3 本学科发展概况
《土力学》学科发展概况
• 18世纪 • 1773年 • 1857年 • 1885年 • 1925年 土力学理论的产生和发展 法国的库仑（Coulomb）--砂土抗剪强度理论 与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论 法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解 美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理
北引桥
主桥
航道桥
苏通长江公路大桥
润阳大桥
国 家 大 剧 院
墙下条形基础
南京地铁火车站基坑施工现场
建成后的盾构隧道
原基础 Old foundation
新基础 New foundation
楼房 building
盾构隧道 Shield tunnel
基础托换 UNDERPINING
原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗 使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土 的强度，于是山坡土体发生滑动。
Early 1972 滑坡前
July 1972 滑坡后
阪神大地震中的地基液化 液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的
一种现象
神户码头：
地震引起大面积砂 土地基液化后产生 很大的侧向变形和 沉降， 大量的建筑物倒塌 或遭到严重损伤
研究内容
• 研究与工程建筑有关的土的变形和强度特性，并据此计 算土体的固结与稳定，为各项专门工程服务。
有效应力原理
应力分布理论
渗透固结理论
强度破坏理论
地基变形计算
土压力计算 土坡稳定性分析 地基承载力计算
学习方法
注意土的基本特点：通过与其它材料对比 注重理论联系实际：通过现场观察与试验 注重正确学习方法 - 概念，原理，方法 - 内容间联系 - 要记忆，但不能死记
问题：塔身向东北方向严重倾斜，
塔顶离中心线达2.31m，底层塔 身发生不少裂缝，成为危险建筑 物。
原因：坐落于不均匀粉质粘土层，
产生不均匀沉降。
处理：在四周建造圈桩排式地下
连续墙并对塔周围与塔基进行钻 孔注浆和打设树根桩加固塔身。
1986年：开工
1990年：人工岛完成 1994年：机场运营
1、土三个方面的应用
建筑物地基 土作为构筑物的环境 土工建筑材料
2、与土有关的工程
建筑 桥梁 地铁隧道 边坡 道路 大坝
土
台北101 目前 为世界上最高 建筑，高 508m，共101 层，位于台北 信义区。
迪拜大厦
阿联酋迪拜正兴 建一幢全球最高 的“迪拜大厦”， 楼高至少690米， 预计于2008年完 工。迪拜大厦不 仅是全球最高建 筑物，也将是最 高的人工塔。
岩土工程可靠度分析
环境岩土工程
特殊岩土工程问题
近年来
随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、
新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进展
以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规程 日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、经
济合理、确保质量提供了理论与实践依据。
1.4 与土力学有关的工程问题
地基土为超高压缩性土。 天然孔隙比7～12，天 然含水量150％～600 ％，为世界罕见的软弱 土，层厚25m。 下沉达4m，旁边的道 路下沉2m。
广州地铁三号线 附近居民楼倾斜
一、强度问题 ——加拿大特朗斯康谷仓
概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。 1911年动工，1913年完工，自重20000T。