土力学课件(清华大学)土力学绪论
土力学_第1章(序论)
目的是为工程设计、施工和科学研究提供 基础知识。
6
如何学好《土力学》?
一、掌握土力学的特点及研究方法
1. 土是天然介质:种类多 ,变化大,分布形态复杂。 2. 三相体散体介质:颗粒、水、空气,性质复杂。 3. 研究方法:理论+试验+经验。
非常重要
如何学好《土力学》?
二、课前、课堂和课后
(1)课前:预习,提前预习上课的内容,有哪些难的,自己没有看懂的?
为什么要学习《土力学》?
③地下(开挖)工程(采矿、交通、人防、水利等)
Foundation
Soil/ rock slope Borehole /shaft Underground excavation
为什么要学习《土力学》?
④钻探与竖井工程(石油(气)、地质、采矿等)
Foundation
Soil/ rock slope Borehole /shaft Underground excavation
(2)课中:听讲,思考。看看是否有什么不同的想法和看法?
(3)课后:复习,做习题。查找相关文献资料,进行更深层次的探讨。
到实验室,做好相应的土工实验!
结合导师的课题,多参加现场项目,增加实际工程方面的感性认识!!
附1:土力学理论的形成和发展中的著名人物
Charles- Auguste de Coulomb (1736~1806) 法国科学家
(2010年5月5日于中科院力学所)
为什么要学习《土力学》?
前国家主席胡锦涛与《土力学》
来源:清华大学土木水利学院岩土工程研究所 于玉贞教授的《土力学》PPT
5
什么是《土力学》?
定义
土力学:是利用力学的知识和土工试验技术来研究土的强度、变 形和渗透性规律的一门科学。(《土力学》—冯国栋)
土力学土力学绪论
结构力学 若干弹性杆件组成的杆件结构 连续固体 弹性力学 弹性实体结构或板壳结构
水力学 不可压缩的连续流体(水) 连续流体
土力学 天然的三相碎散堆积物
碎散材料
土力学与其他学科的比较
连续介质力学 的基本知识
描述碎散体 特性的理论
实验规律及工 程实践经验
土力学
研究土的渗透、变形和强度特性以及 与此有关的工程问题
课程绪论:土力学及其特点
什么是土? 土及土力学有哪些特点? 为什么要学习土力学? 土力学包括哪些内容? 如何学好土力学?
土,地之生万物者也。‘二’象地之 上,地之中;‘|’物出形也。
- 《说文解字》 土字包括:地上植物部分、表土层、 植物地下部分和底土层四个层次。 土地系指由地形、水文、局地气候、 岩石圈的上层、土壤和生物有机体等 相互作用组成的自然地域综合体,是 地球表层历史发展的产物。
一般固体:
可保持固定的形状
液体:
不具有特定的形状
土体(散粒体):
具有一定但不固 定的形状
土体的特点
• 碎散性 岩石风化或破
碎的产物,是 非连续体
• 受力以后易变形,强度低 • 体积变化主要是孔隙变化 • 剪切变形主要由颗粒相对
位移引起
• 三相性 固相-土骨架
液相-水
气相-空气
• 受力后由土骨架、孔隙 介质共同承担
1925 Terzaghi :出版《土力学》
典
土力学成为一门独立学科的标志
时
1936 第一届国际土力学及基础工程会议
期
1960’s后 现代土力学
现
代
土力学发展的历史
是公认的土力学之父(1883-1963) 国际土力学与地基基础学会从第一 届(1936)到第三届的主席(1957) 两部经典名著:《理论土力学》、 《工程实用土力学》
教学课件:第0章-土力学绪论
02
土力学的重要性在于,它是工程 实践中不可或缺的基础学科,对 于保障工程安全、提高工程质量 、降低工程风险具有重要意义。
土力学的研究内容与特点
土力学的研究内容包括土的物理性质 、力学性质、变形特性、强度理论等 ,以及土体在各种外力作用下的稳定 性分析。
掌握土力学的基本原理和方法对 于土木工程师来说是必不可少的。
课程目标与内容
01
02
03
04
掌握土力学的基本概念、 原理和方法。
了解土的物理性质和工 程分类。
熟悉土的应力、应变和 强度等基本力学性质。
掌握土压力、地基承载 力和边坡稳定性等工程 问题分析方法。
02 土力学简介
土力学的定义与重要性
01
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感谢您的观看
01
基础工程
土力学在土木工程中广泛应用于基础设计,如桩基、扩基、土钉墙等。
它提供了土的力学性质和行为的知识,帮助工程师更好地理解和设计基
础结构。
02
边坡工程
土力学在边坡工程中发挥着关键作用,涉及到边坡的稳定性分析、加固
设计等方面。通过土力学理论,工程师可以评估边坡的稳定性,并采取
适当的措施来确保安全。
土力学的基本假设与简化
连续性假设
土体被视为连续介质,物质无 穷小部分之间无空隙。
各向同性假设
土体的物理力学性质在不同方 向上相同。
均匀性假设
同一类型的土体具有相同的物 理力学性质。
确定性假设
土体的物理力学性质可以用确 定的数值表示,不考虑随机性
土力学 全套课件
• (3)土中气体
• 1.3 土 的 结 构
• 1.3.1 土的结构
• 土的结构分为3种:
图1.3 单粒结构
• ①单粒结构
(a)松散的单粒结构 (b)密实的单粒结构
• ②蜂窝结构
• ③絮状结构
• 1.3.2 土的构造
• (1)层状构造
• 1)常水头试验
• 2)变水头试验
图2.3 常水头渗透系数测定装量
图2.4 变水头渗透系数测定装量
• (2)现场测定法
• 现场测定渗透系数的方法有野外注水试验 和野外抽水试验。
• 1)抽水试验井点布置
图2.5 现场抽水试验 (a)平面图 (b)剖面图 1—主井;2—观测井
• 2)渗透系数计算 • 分离变量积分:
• 1.1 土 的 形 成 • 1.2 土的三相组成 • 土的三相组成是指土由固体矿物颗粒(固
相)、水(液相)、气体(气相)三部分 组成。 • (1)固体矿物颗粒 • 1)土粒的成分 • 2)颗粒级配
• 3)级配曲线 • 不均匀系数Cu定义为 • 曲率系数Cc定义为
图1.1 颗粒级配曲线图
• (2)土中水 • 1)强结合水 • 2)弱结合水(也称薄膜水) • 3)重力水 • 4)毛细水
• ④毛细水的上升还可能引起土的沼泽化、 盐渍化,对道路、桥梁、水利工程等可能 造成影响。
• 2.2 土的渗透性
• 2.2.1 土的层流渗透定律
• 法国学者达西(H.Darcy),利用图2.1所示的 装置进行了的土透水性试验研究,于1856 年得出结论:流量Q与过水断面A和水头 (h1-h2)成正比与渗流路径L成反比,即达西 定律:
土力学课件清华大学-5土压力与边坡稳定
5 土压力与边坡稳定
pp zKp
Kp
1 sin 1 sin
tan 2
π 4
2
●被动土压力分布
●总被动土压力
●总被动土压力作用点ຫໍສະໝຸດ 9土力学与地基基础
5 土压力与边坡稳定
5.3.2 粘性土的土压力
(1)主动土压力 ●主动土压力计算公式
41
土力学与地基基础
(3)边坡失稳分类
5 土压力与边坡稳定
●旋转型(rotational)滑坡 ★圆弧(circular)滑裂面 ★非圆弧(non-circular)滑裂面
●平面型(plane)滑坡 ●复合型(compound)滑坡
42
土力学与地基基础
5.7.3 土坡稳定分析圆弧法 (1)基本原理
5 土压力与边坡稳定
Ea
H
HKa
25
土力学与地基基础
5 土压力与边坡稳定
例:某挡土墙如图示,求墙背主动土压力分 布,绘图于墙背上。
3m 2m
A
γ1 =19.0kN/m3
B
1=30°c1 =20kPa
γ2 =21.0kN/m3
C
2=34°c2 =15kPa
γ3 =20.0kN/m3
4m
3=38°c3 =0
5 土压力与边坡稳定
(2)计算公式 作用于墙背的侧向压力即静止土压力强度为
p0 zK0
(5-1)
式中, K0 为静止土压力系数,即侧压力系数,无因次,一 般小于1.0,不同的土按表可查。
K0 1
式中, 为泊松(Possion)比,或按经验公式计算,如
土力学(清华大学)
小于某粒径之土质量百分数P(%) 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g筛土余 P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
土的形成与风化作用
§1.1土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
风化母所岩形表成层的经土风颗化粒作,用受破自碎然成力的 作用岩搬屑运或到细远小近颗不粒同后的,地未点经所搬沉积 的堆运积残物留在原地的堆积物
• 坡积土:土粒粗细不同,性质不均
• 洪积土残:积有分土选性,近•粗颗远粒细表面粗糙
• 冲积土强:风浑圆化度分选性•明多显棱,土角层交迭
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
度量, Cc=1~3时为连续级 配, >3或<1为不连续级配
土的粒径级配累积曲线
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10 0
d60 d50 d30
d10
粒径(mm)
固体颗粒 – 级配曲线
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
小于某粒径之土质量百分数(%) 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
第一章:土的物理性质与工程分类
Physical Conditions and Engineering Behavior of a Soil Mass
本章提要
• 对土的特点进行详细解释 • 对土的组成和和状态进行定量描述
土力学绪论
•散粒性:
岩石风化或破 碎的产物,是
非连续体
• 受力以后易变形,强度低 • 体积变化主要是孔隙变化 • 剪切变形主要由颗粒相对 位移引起
•
三相性:
固相-土骨架 液相-水
气相-空气
• 受力后由土骨架、孔隙 介质共同承担
• 相间存在复杂的相互作用 • 孔隙流体可以流动
•
天然性:
自然界的产物, 存在自然变异性
砂性土
管 砂涌 环口
长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图
管涌:在渗流作用下,无粘性土体中的细小颗粒, 通过土的孔隙,发生移动或被水流带出的现象。
以上2个例子可归结为与土有关的渗透问题
5.土力学包括哪些内容防?灾 科 技 学 院
本课程主要内容
基础 物理性质
先导 土中 应力
核心 强度特性 变形特性 渗透特性
土木工程建筑材料 建筑物基础的地基 建筑环境
二、 存在大量与土有关的工程问题:
▪强度问题 ▪变形问题 ▪渗透问题
土力学可以解决工程实践问题,确保工程正常安全的 使用,这正是土力学存在的价值以及我们学习土力学 的目的。
与土强度有关防 灾的科工技 学程院问题
例1.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2万T。
1998年8月7日13:10发生管涌 险情,20分钟后,在堤外迎 水面找到2处进水口。 又过20分钟,防水墙后的土 堤突然塌陷出1个洞,5 m宽 的堤顶随即全部塌陷,并很 快形成宽约62m的溃口。
溃口原因:堤基管涌
焦点词汇:豆腐渣工程
堤基管涌
渗水
清华大学土力学课件
三、剥蚀
风化后的岩石产物在冰川、风、水和重力作用下,从母岩分离 的现象称为剥蚀。
四、搬运
岩石碎块或岩屑从母岩分离后到达新的平衡位置,称为搬运。 1.搬运方式 (1)风; (2)流水; (3)冰川; (4)雪崩; (5)自然起伏地形形成高差,在自重作用下由高处向低处; (6)人工填运。
2.伴随现象 (1)磨园; (2)进一步的破碎或开裂,这是由于相互碰撞、磨擦或冰
五、海相沉积物
海洋按海水深度不同划分为四个区域,滨海地区是指涨潮时 淹没、落潮时落出的地带;浅海地区称为大陆架,水深0~ 200m,宽度100~200km;陆坡地区水深200~1000m,宽度 200~300km;当水深超过1000m时,为深海地区。不同地区 的沉积物不同。
(1)滨海沉积物:主要由卵石、圆砾和砂等组成,具有基本水 平或缓倾斜的层理构造,其强度较高,在砂层中常有波浪作 用留下的痕迹。
(7)稳定土是比较经济的基层材料,他是根据土的物理化学性质提出 的一种土质改良措施;道路一般在车辆的重复荷载作用下工作, 因此需要研究土在重复荷载作用下的变形特性。
(8)在建筑物、桥梁等工程中,地基与基础是建筑物的根基,又属于 地下隐蔽工程,经济、合理的基础工程设计需要依靠土力学基本 理论的支持。
作用;第四系沉积物 教学方法:精讲启发式
绪论
一、土力学的研究对象
土力学是一门研究土的学科,主要解决工程中的土的性质、 强度及稳定性问题。
在工程建设中,土往往做为不同对象来研究。如在土层上修 建房屋、桥梁、道路、铁路时,土是用来支撑上部建筑传来 的荷载,这时土被用作地基;路堤、土坝等土工构筑物,土 又成为建筑材料;地铁、隧道、涵洞等地下工程,土又是地 下结构物周围的介质或环境。
《土力学》 0 绪论
土力学1绪论《土力学》第1课绪论一、关于土的概念1、土的定义:土是地表岩石经长期风化、搬运和沉积作用,逐渐破碎成细小矿物颗粒和岩石碎屑,是各种矿物颗粒的松散集合体。
2、土的特点:(1)散体性(2)多孔性(3)多样性(4)易变性3、土在工程中的应用(1)作为建筑物地基(2)作为建筑材料(3)建筑物周围环境4、地基与基础的概念(1)、基础:1)定义:建筑物的下部结构,将建筑物的荷载传给地基,起着中间的连接作用。
2)分类:按埋深可分为:浅基础:埋深较小,可采用深基础:桩基础、地下连续墙(2)地基1)定义:基底以下的土体中因修建建筑物而引起的应力增加值(变形)所不可忽略的那部分土层。
持力层:直接与基础接触,并承受压力的土层下卧层:持力层下部的土层2)分类:天然地基:在天然土层上修建,土层要符合修建建筑物的要求(强度条件、变形条件)人工地基:经过人工处理或加固地基:二、与土有关的工程问题(一)变形问题1、意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔举世闻名的意大利比萨斜塔就是一个典型实例。
因地基土层强度差,塔基的基础深度不够,再加上用大理石砌筑,塔身非常重,1.42万吨。
500多年来以每年倾斜1cm的速度增加,比萨斜塔向南倾斜,塔顶离开垂直线的水平距离已达5.27m,比萨塔的倾斜归因于它的地基不均匀沉降。
比萨斜塔全景2、苏州市虎丘塔:虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶,原名云岩寺塔,落成于宋太祖建隆二年(公元961年),距今已有1000多年悠久历史。
1980年6月虎丘塔现场调查,当时由于全塔向东北方向严重倾斜,不仅塔顶离中心线已达2.31m,而且底层塔身发生不少裂缝,成为危险建筑而封闭、停止开放。
虎丘塔地基为人工地基,由大块石组成,块石最大粒径达1000mm。
人工块石填土层厚1-2m,西南薄,东北厚。
下为粉质粘土,呈可塑至软塑状态,也是西南薄,东北厚。
塔倾斜后,使东北部位应力集中,超过砖体抗压强度而压裂。
3、上海锦江饭店1954年兴建的上海工业展览馆中央大厅,因地基约有14m厚的淤泥质软粘土,尽管采用了7.27m的箱形基础,建成后当年就下沉600mm。
土力学-基本理论
某地基基础设计:
上部荷载 P=200kN 上部荷载 P=200kN
500mm
1000mm
2017/9/20
地基承载力: [f]=200kN/m2
b:增加建筑物或构筑物的稳定性 高层建筑或构筑物要抵抗风荷载;地震 区建筑或构筑物还将承受地震荷载,这两 种荷载都将以水平力的形式出现,基础愈 深,则整个建筑物会和地面之间产生的嵌 固作用就愈大,抵抗水平力能力进一步增 强,因此高层建筑或构筑物的设计中,往 往要求基础有一定埋深(D≥H/12),以增加 其稳定性;多层建筑也应埋入地下一定深度, 不允许在地表面直接修建建筑物或构筑物.
(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 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.
2017/9/20
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。 国内:我们国家自1962年至今,也先后召开了8届土力学基础工程学术会 议。 第一届(1962年)天津;第五届(1987年)厦门 第二届(1966年)武汉;第六届(1991年)大连 第三届(1979年)杭州;第七届(1995年)北京 第四届(1983年)武汉;第八届(1999年) 此外还召开了一系列专题学术会议,推动了土力学的发展,国家这几年已 先后颁发了许多有关规范、规程,例: 《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77) 《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89) 《湿陷性黄土地区建筑规范》(GJ25-78)等等 上述许多规范仍在修订,而且需要继续编制和颁布一些新规范,如: 《建筑地基处理技术规范》。此外,各省市,地区也都根据本地区发展, 编制了地区性的规定,规程,极大的推动了土力学的理论及应用。 2017力学(1963----2023?)
土力学(清华大学)5课件
11
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
5530 高程(m)
2000年西藏易贡巨型滑坡
立面示意图
坡高 3330 m 堆积体宽 约2500m 总方量 约3亿方
4000
2200 0
2000
4000
6000
8000
滑距(学习m交)流PPT
12
学习交流PPT
20
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
三、土的强度的机理
直剪试验
库仑(1776)
试验原理 施加 σ(=P/A),S
量测 (=T/A)
P
σ = 100KPa S
上盒
A
S
下盒
T
学习交流PPT
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
三、土的强度的机理
N
T
T= N
滑动摩擦
学习交流PPT
24
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
三、土的强度的机理
1. 摩擦强度 tg
(2)咬合摩擦引起的剪胀
滑动摩擦 咬合摩擦引起的剪胀
学习交流PPT
25
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
三、土的强度的机理
1. 摩擦强度 tg
N T
学习交流PPT
3
§5 土的抗剪强度
§5.1 土体破坏与土的强度理论
一、土的强度特点 二、工程中土体的破坏类型 三、土的强度的机理 四、摩尔-库仑强度理论
学习交流PPT
4
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
土力学(全套318页PPT课件)
苏州名胜虎丘塔
土 • 虎丘塔共七层,高47.5m,底层直径13.7m。 呈八角形,全为砖砌,在建筑艺术风格上有独 特的创意,被国务院公布为全国重点文物保护 单位。
力 • 目前该塔倾斜严重塔顶偏离中心线2.31m。经 勘探发现,该塔位于倾斜基岩上,复盖层一边 深3.8m,另一边为5.8m。由于在一千余年前
土 • 作为建筑地基、建筑介质或建筑材料的地壳表 层土体是土力学的研究对象。
• 土力学不仅研究土体当前的性状,也要分析其 性质的形成条件,并结合自然条件和建筑物修
力 建后对土体的影响,分析并预测土体性质的可 能变化,提出有关的工程措施,以满足各类工 程建筑的要求。
学 • 土力学是一门实践性很强的学科,它是进行地 基基础设计和计算的理论依据。
• 土力学研究对象:与工程建设有关的土
上部结构、基础和地基三者之间的关系
土 • 地基(Ground) 由于建筑
物的修建,使一定范围内土层
的应力状态发生变化,这一范
力
围内的地层称为地基。
• 基础(Foundation)指与地基
接触的建筑物下部结构。
学 • 一般建筑物由上部结构 (Superstructure)和基础两 部分组成。
坏或不能正常使用,这类问题在土力学中叫做 变形问题。
力 • 如果土受力超过了它所能承受的能力,土便要 被破坏,建筑物将随之倒毁或不能使用。土体 的破坏,在力学中亦称为稳定性丧失。研究土
学 体是否会破坏这一类问题称为稳定问题,土的 稳定性取决于它的强度。
二、土力学研究特点.内容与方法
土 • 土力学是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。
学 • 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。来自三、土力学发展简史与趋势
清华大学版土力学课件ppt
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神, 充分发 挥中小 学图书 室育人 功能
土的结构与构造
(1)单粒结构;(2)蜂窝结构;(3)絮 状结构
量为各层沉降量之和:
SSi
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神, 充分发 挥中小 学图书 室育人 功能
计算步骤
(a)计算原地基中自重应力分布 (b)基底附加压力p0 (c)确定地基中附加应力分布
地面
(d)确定计算深度zn
自重应力
(e)地基分层Hi
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神, 充分发 挥中小 学图书 室育人 功能
土的工程特性
(1)压缩性高; (2)强度低; (3) 透水性大
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神, 充分发 挥中小 学图书 室育人 功能
孔压系数
土体在不排水和不排气条件下,由外荷载 引起的孔隙压力增量与应力增最的比值。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神, 充分发 挥中小 学图书 室育人 功能
固结过程孔压系数的变化
外荷载 附加应力σz
土骨架:有效应力
孔隙水:孔隙水压力
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神, 充分发 挥中小 学图书 室育人 功能
土的抗剪强度
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- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。1913年完工,自重2万T。
事故:
1913年9月开始装谷物, 至10月17日共装入3万多T 谷物,但此时发生破坏: • 1小时竖向沉降达30.5cm • 24小时倾斜26°53ˊ • 西端下沉7.32m
描述碎散体 特性研究土的渗透、变形和强度特性以及 与此有关的工程问题
土力学的特点 13
1773 Coulomb(后Mohr发展):摩尔-库仑强度
理论 有关土力学的第一个理论
1776 Coulomb:库仑土压力理论 1856 Darcy:达西渗流 定律 1857 Rankine :朗肯土压力理论 1920 Prandtl:普朗特极限承载力公式 1921-1923 Terzaghi:有效应力原理及固结理论 1925 Terzaghi :出版《土力学》
土力学成为一门独立学科的标志
1936 第一届国际土力学及基础工程会议 1960’s后 现代土力学
土力学发展的历史
萌 芽 时 期
古 典 时 期
现 代
14
是公认的土力学之父(1883-1963) 国际土力学与地基基础学会从第一 届(1936)到第三届的主席(1957) 两部经典名著:《理论土力学》、 《工程实用土力学》
土壤的剖面和形成 4
风蚀蘑菇 高山下的冲积锥群
岩石因物理 风化作用破 碎,在重力 作用下堆积 到山脚
黄河冲积三角洲
土的形成过程 5
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用 而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
砾石料 卵 石
砂
(人工破碎)
粘土
工程与土力学中的土
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- 管仲
土壤在自然界的位置 3
土壤带
腐殖质层 淀积层 母质层
土壤有非常复杂的形成过程,并具有独特的 层状构造。土壤剖面一般包含枯枝落叶层、 腐殖质层、淀积层和母质层四个基本层次。
传统岩土工程的范畴
风化、搬运、沉积
地质大循环: 岩石
土壤
地质成岩作用
生物小循环: 生物活动所造成的土壤 有机质的循环
处理:事后在下面做了七十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。
加拿大特朗斯康谷仓 19
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约五层住宅。死亡67人。
位移引起
• 三相性 固相-土骨架
液相-水 气相-空气
• 受力后由土骨架、孔隙 介质共同承担
• 相间存在复杂的相互作用 • 孔隙流体流动
• 天然性 自然界的产物, • 非均匀性
存在自然变异性 • 各向异性 • 时空变异性
土体的特点 10
• 碎散性 • 三相性 • 天然性
• 渗透特性 • 变形特性 • 强度特性
土的一般概念 2
生物圈
大气圈
土壤圈
风化物
地下水 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”
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。
香港宝城滑坡 20
现香 场港
宝 城 滑 坡
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Early 1972 滑坡前 July 1972 滑坡后
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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:
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 18
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
2653
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔 -4.27 -13.72
原因:谷仓的地基承载力 按邻近结构物基槽开挖取 土试验结果计算。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。
课程绪论:土力学及其特点
什么是土? ✓ 土及土力学有哪些特点? 为什么要学习土力学? 土力学包括哪些内容? 如何学好土力学?
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一般固体:
可保持固定的形状
液体:
不具有特定的形状
土体(散粒体):
具有一定但不固 定的形状
土体的特点 9
• 碎散性 岩石风化或破
碎的产物,是 非连续体
• 受力以后易变形,强度低 • 体积变化主要是孔隙变化 • 剪切变形主要由颗粒相对
课程绪论:土力学及其特点
什么是土? 土及土力学有哪些特点? 为什么要学习土力学? 土力学包括哪些内容? 如何学好土力学?
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土,地之生万物者也。‘二’象地之 上,地之中;‘|’物出形也。
- 《说文解字》
土字包括:地上植物部分、表土层、 植物地下部分和底土层四个层次。 土地系指由地形、水文、局地气候、 岩石圈的上层、土壤和生物有机体等 相互作用组成的自然地域综合体,是 地球表层历史发展的产物。
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
土力学发展的历史
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课程绪论:土力学及其特点
什么是土? ✓ 土及土力学有哪些特点?✓ 为什么要学习土力学? 土力学包括哪些内容? 如何学好土力学?
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土是工程中应用最广泛的建筑材料。由土层所 构成的广袤大地
是工程建设的基地 是建筑物的地基 是地下建筑的环境 为土工构筑物提供填筑材料 因此,对土工程性质认识的偏差可能会导致损 失巨大的事故。
物理力学 特性复杂
土体的特点 11
学科
研究对象
理论力学 质点或刚体
材料力学 单个弹性杆件(杆、轴、梁)
结构力学 若干弹性杆件组成的杆件结构 连续固体 弹性力学 弹性实体结构或板壳结构
水力学 不可压缩的连续流体(水) 连续流体
土力学 天然的三相碎散堆积物
碎散材料
土力学与其他学科的比较 12
连续介质力学 的基本知识