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土力学全套精品课件
2005年7月21日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑南边发生滑坡
绪论
绪论
比萨斜塔是意大利 比萨城大教堂的独 立式钟楼，位于比 萨大教堂的后面
钟楼始建于1173年， 设计为垂直建造，但 是在工程开始后不久 便由于地基不均匀和 土层松软而倾斜
绪论
比萨 Pisa) 斜塔
绪论
墨 西 哥 城 的 下 沉
绪论
Santa Tecla 滑坡
2001年1月13日，萨尔 瓦多发生了7.6级的强震， 震中位于Santa Miguel 西南60英里。因此在 Santa Tecla 造成 山体 滑坡，最终导致700多人 遇难
舟曲泥石流
绪论
舟曲泥石流
绪论
绪论
舟曲发生泥石流的主要因素：
一、是三眼峪沟内部有滑坡、崩塌等大量的松散固体物质存 在，为泥石流的发生提供了充分的物质条件，其中多数为 1879年7月1日甘肃文县8级地震所诱 发。同时舟曲位于龙 门山地震活动带北缘，又临近天水地震活动带，此前也曾受 汶川地震波及，土质相对疏松，一遇强降雨容易形成泥石流。 二、是三眼峪沟流域上游植被以幼林为主，灌草比例高，局 部裸露，储水能力较弱，在经历今年入夏以来长时间严重干 旱后，表层土变得更加干松。 三、是在近期强降雨作用下，土体强度极大地降低，形成坡 面泥石流，并逐步带动沟坡崩滑岩土形成冲击力巨大的泥石 流，在从中上游汇流至中下游过程中，使得因地震形成的天 然堆石坝逐级溃决，并最终导致泥石流流量的增大和破坏力 的增强。
§1.2 土的三相组成
土粒粒组的划分
粒组名称
漂石或块石 卵石或碎石 圆砾或 角砾 粗 中 细 粗 中 细 极细
表1-1
粒径范围 (mm)
> 200 200~60 60~20 20~5 5~2 2~0.5 0.5~0.25 0.25~0.1 0.1~0.05
土力学 (2)ppt课件
gg
g：重力加速度，取10m/s2。
• 单位：kN/m3
• 在计算土的应力时，将采用重度g 指标。
• 土的四个密度：、 d 、 sat 、 ’ ，与之相对应 四个重度指标： g 、 g d 、 g sat 、 g ’。
sa t d'
gsa t ggdg'
28
3. 反映土的孔隙特征、含水程度的指标
小结
22
第二章 土的物理性质及分类
§ 2.1 土的三相比例指标 § 2.2 粘性土的物理特性 § 2.3 无粘性土的密实度 § 2.4 土的分类
23
2.1.1 土的三相比例关系图
2.1 土的三相比例指标
ma=0
m
mw
Air Water
ms
Soil
质量
Va
Vv
Vw
V
Vs
体积
24
2.1.2 指标的定义 1. 三个基本的三相比例指标
1.2.2 土粒的矿物成分 1. 矿物成分分类 原生矿物 （物理风化）
次生矿物 （化学风化）
高岭石
石英 长石 云母
9克蒙脱土的总表面积大约与一 个足球场一样大
粗粒土
性质稳定
高岭石 伊利石 蒙脱石
伊利石
细粒土
性质不稳定 亲水性
蒙脱石
13
2. 粘土矿物的结晶结构 （1）粘土矿物单元
铝片的结构
硅片的结构
80 70 60 50
• 曲率系数
40
30
Cc
d2 30
d10 d60
20
10 0
d60
d30 d10
10 5.0 1.0 0. 5 0.10 0.0 5 0.01 0.005 0.001
土力学1
原生矿物 在物理风化作用下，土粒保持与
成土原岩相同的矿物成分。
如：长石、石英、云母颗粒
次生矿物 在化学风化作用下，由于改变了
成土原岩原来的矿物成分，形成 了新矿物。主要是粘土矿物。 如：蒙脱石、伊利石、高岭石
土的三相组成
粘土矿物:
一9面. 克积固蒙大体脱约颗土粒与的一总个表 足球场一样大
高岭石
伊利石
便于研究和应用
变形特性 强度特性 渗透特性
土的组成 土体
固相 + 液相 + 气相
土粒
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
思考
1.土是如何产生的?
2.土由哪几部分组成?
土的三相组成
一. 固体颗粒
1. 土的固体颗粒（固相）
颗粒形状
矿物成分
颗粒级配
物理状态 力学特性
土的三相组成
一. 固体颗粒
1) 土粒的矿物成分
90
80
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d30
d10
粒径(mm)
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
斜率: 某粒径范围内颗粒的含量 陡—相应粒组质量集中 缓--相应粒组含量少 平台--相应粒组缺乏
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
2
0.075 0.005
土的三相组成
一. 固体颗粒
颗粒级配
——土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重量百分数来表示
•确定方法 颗粒分析试验
•
筛分法：适用于粗粒土 (>0.075 mm或>0.1 mm)
土力学-第一章(1)PPT课件
1.在填土工程中注意控制土的含水量，在土较干 或较湿时都不容易将土击实到最密实状态。 2.含水量过高或过低对填土工程都是不利的。
（二）击实功能的影响： 同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密 也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到 的最大干密度也大，最优含水率小
.
52
（三）土类和级配的影响
同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指 数越大，越难于压实。
.
4
2.土的粒径分组 粒度:颗粒粒径的大小; 粒组:把粒度相近的颗粒合为一组。
《铁路桥涵地基和基础设计规范》 （TB1002.5-99）对粒组的划分见表1—1。
圆粒 卵石 漂石
黏土粒 粉粒 砂粒 角粒 碎石 块石 粒径
0.005 0.05 2
20 200 单位：mm
.
5
(二)用筛析法作土的颗粒大小分析
强度、节理
级配、形状
塑性指数 或塑性图
46
二、特殊土
红黏土：易引起不均匀沉降
湿陷性黄土：遇水易引起湿陷
特殊土
软土：压缩性高承载力与强度低 膨胀土：遇水膨胀，失水收缩
冻土：冻胀融沉
三、特殊土的野外鉴别方法
.
47
三、特殊土的野外鉴别方法
.
48
第六节 土的压实性
一、概述
土的压实性指在一定的含水率下，以人工或 机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度 的性质。 土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用 土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足 够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中 常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀 性。填土的密实度常以其干密度来表示。 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验 进行的。
孔隙中充满水时为饱和土，为二 相体系；
（二）击实功能的影响： 同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密 也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到 的最大干密度也大，最优含水率小
.
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（三）土类和级配的影响
同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指 数越大，越难于压实。
.
4
2.土的粒径分组 粒度:颗粒粒径的大小; 粒组:把粒度相近的颗粒合为一组。
《铁路桥涵地基和基础设计规范》 （TB1002.5-99）对粒组的划分见表1—1。
圆粒 卵石 漂石
黏土粒 粉粒 砂粒 角粒 碎石 块石 粒径
0.005 0.05 2
20 200 单位：mm
.
5
(二)用筛析法作土的颗粒大小分析
强度、节理
级配、形状
塑性指数 或塑性图
46
二、特殊土
红黏土：易引起不均匀沉降
湿陷性黄土：遇水易引起湿陷
特殊土
软土：压缩性高承载力与强度低 膨胀土：遇水膨胀，失水收缩
冻土：冻胀融沉
三、特殊土的野外鉴别方法
.
47
三、特殊土的野外鉴别方法
.
48
第六节 土的压实性
一、概述
土的压实性指在一定的含水率下，以人工或 机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度 的性质。 土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用 土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足 够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中 常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀 性。填土的密实度常以其干密度来表示。 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验 进行的。
孔隙中充满水时为饱和土，为二 相体系；
《土力学》教案.ppt
3．成层性：土粒在沉积过程中，不同阶段沉积物成分、颗粒大 小及颜色等不同，而使竖向呈现成层的特征。
4. 变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿 物组合体，性质复杂，不均匀，且随时间还在不断变化。
§2.2 土的三相组成
土体中由土的颗粒形成骨架，骨架之间存在孔隙，孔隙中存 在着液态水和空气。
《土力学》教案
主要内容：土的生成与特性；土的三相组 成；土的三相比例指标
重点内容：土的三相组成；土的三相比例 指标及其相互关系
教学方法：精讲启发式与逻辑推理式
第二章 土的物理性质与工程分类
§2.1 土的生成与特性
一、土的生成
土是由岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积等过程后的产物，土的 来源是岩石。地球表面30～80km范围是地壳，地壳原来是坚硬 的岩石。 完整岩石 风化和剥蚀 不同粒度的固体颗粒 搬运和沉积 土（第四纪沉积物）成岩作用 岩石。
（2）沉降分析法，包括比重计法和移液管法。可参考有关《土 工试验规程》 ，留在试验课讲解。
所以，在地壳变动的亿万年历史长河中，岩石和土可能交替地 反复形成，周期性的破碎和集合。
二、土的特性
在土力学中，将土作为一种工程材料来研究。与其它材料相 比，土有如下特性：
1．散体性（压缩性大、强度低、透水性大）：颗粒之间无粘结 或弱粘结，存在大量孔隙，可以透水、透气。
2．多相性：土往往是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系， 三相之间质和量的变化直接影响它的工程性质。
（3）《土的分类标准》（GBJ145-90）的划 分标准（表2－3）。
表1-1为《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的划分标准
粒组统称 巨粒组
粗粒组
细粒组
粒组名称
4. 变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿 物组合体，性质复杂，不均匀，且随时间还在不断变化。
§2.2 土的三相组成
土体中由土的颗粒形成骨架，骨架之间存在孔隙，孔隙中存 在着液态水和空气。
《土力学》教案
主要内容：土的生成与特性；土的三相组 成；土的三相比例指标
重点内容：土的三相组成；土的三相比例 指标及其相互关系
教学方法：精讲启发式与逻辑推理式
第二章 土的物理性质与工程分类
§2.1 土的生成与特性
一、土的生成
土是由岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积等过程后的产物，土的 来源是岩石。地球表面30～80km范围是地壳，地壳原来是坚硬 的岩石。 完整岩石 风化和剥蚀 不同粒度的固体颗粒 搬运和沉积 土（第四纪沉积物）成岩作用 岩石。
（2）沉降分析法，包括比重计法和移液管法。可参考有关《土 工试验规程》 ，留在试验课讲解。
所以，在地壳变动的亿万年历史长河中，岩石和土可能交替地 反复形成，周期性的破碎和集合。
二、土的特性
在土力学中，将土作为一种工程材料来研究。与其它材料相 比，土有如下特性：
1．散体性（压缩性大、强度低、透水性大）：颗粒之间无粘结 或弱粘结，存在大量孔隙，可以透水、透气。
2．多相性：土往往是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系， 三相之间质和量的变化直接影响它的工程性质。
（3）《土的分类标准》（GBJ145-90）的划 分标准（表2－3）。
表1-1为《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的划分标准
粒组统称 巨粒组
粗粒组
细粒组
粒组名称
土力学课件PPT课件
第15页/共139页
(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物
(Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
第16页/共139页
1-3 土 的 组 成
一 土的固体颗粒 · 土中的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、 矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性 质的重要因素。
第13页/共139页
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
第14页/共139页
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
形成电场，在土粒电场范围内的水分子和水溶液中的阳离
子(如Na’、Ca”、A1”等)一起吸附在土粒表面。因为水分
子是极性分子(氢原子端显正电荷，氧原子端显负电荷)，
它被土粒表面电荷或水溶液中离子电荷的吸引而定向排列
(图1—13)。
双电子层
第22页/共139页
第23页/共139页
(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的 顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地 层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩 风化产物（碎屑物质），经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称
(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物
(Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
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1-3 土 的 组 成
一 土的固体颗粒 · 土中的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、 矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性 质的重要因素。
第13页/共139页
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
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1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
形成电场，在土粒电场范围内的水分子和水溶液中的阳离
子(如Na’、Ca”、A1”等)一起吸附在土粒表面。因为水分
子是极性分子(氢原子端显正电荷，氧原子端显负电荷)，
它被土粒表面电荷或水溶液中离子电荷的吸引而定向排列
(图1—13)。
双电子层
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(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的 顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地 层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩 风化产物（碎屑物质），经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称
土力学课程讲解PPT学习教案
土力学
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A B
8.3 朗肯土压力
一、基本假设与适用条件 二、无粘性土的土压力 三、粘性土的土压力 四、例题
土力学
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二、无粘性土的土压力
1 主动土压力
土力学
z
z
x M
x
z
土体处于极限平衡状态时， 无粘性土处主动土压力时，1 ＝z，c ＝0代 入上式 中，知
p zp K 2 C K p 1 . 5 8 3 2 . 7 2 7 1 1 . 6 0 1 6 . 0 8 4 k 7 7 pa
P p1 2 (3.2 3 8 1.8 0) 7 3 3.3 4k0 5 /N m y 3 .2 3 3 8 1 .5 ( 1.0 8 3 7 7 .2 ) 3 3 8 0 .5 1 1 .1 m 5
kat g2(452)
主动土压力为
a zka H
总土压力为
Ea 12H2ka
Ea H/3
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土力学
二、无粘性土的土压力
2 被动土压力
土体在水平方向压缩，z不变，x不断增大，直至到达极限平衡状态。莫尔 圆III与抗剪强度曲线相切于T2。
由极限平衡条件知：
3＝z，c＝0，
1 3 t2 g ( 4 5 2 ) 2 c t( 4 g 5 2 )
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三、粘性土的土压力
填土面无荷载的条件下，z=0，土不能抗拉，会出现裂缝，可认为此部分土 压力为零。
土Байду номын сангаас学
2c
z0 ka
时，a＝0。
深度z0是a由负变正的界限， 常称为 临界深 度。
由上图三角形分布，可计算处土压力 ：