土力学与地基基础课件1-144页PPT
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土力学与地基基础1 ppt课件
四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、特点：（1）本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个 学科领域，内容广泛、综合性强。 （2）课程理论性和实践性均较强。
项目一土的物理性质及工程分类
能力目标
➢ 掌握土的物理性质与土的工程分类 ➢ 了解土的三相组成 ➢ 掌握土的物理性质指标及三相比例指标之间的换算关系 ➢ 熟悉无钻性土、钻性土的物理状态指标 ➢ 掌握相对密度、塑限、液限、塑性指数和液性 指数等基本概念 ➢ 熟悉规范对地基土的工程分类方法 ➢ 掌握砂土、钻性土的分类标准
如前所述，土由固体颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)组 成。为了便于说明和计算，通常用土的三相组成图来表示它们 之间的数量关系，如上图所示。三相图的右侧表示三相组成的 体积关系，左侧表示三相组成的质量关系。
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-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 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
绪论
➢ 一、土力学、地基及基础的概念 ➢ 二、地基与基础研究的内容 ➢ 三、地基与基础理论的发展 ➢ 四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、土力学、地基及基础的概念
一、土力学、地基及基础的概念
建筑物
上部结构 基础 地基
建构筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建构筑物影响的那 一部分地层称为地基（指支承基础的土体或岩石）；
任务一土的成因与组成
粒组名称 漂石(块石) 卵石(碎石)
《土力学与地基基础》课件
《土力学与地基基础》 PPT课件
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土力学与地基基础课件
土力学与地基基础
主讲: 刘增荣 教授 教材: “地基及基础” 主编: 华南理工大学等院校 出版社:中国建筑工业出版社
绪
言
一、 土力学、地基及基础的有关概念 1 土力学--研究土的应力、变形、强度和稳定 以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称 为土力学。 2 地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的 那一部分地层称为地基。 3 基础--建筑物向地基传递荷载的下部结构就 是基础(参看图o—1)。 4 地基基础设计的先决条件： 在设计建筑物之前，必须进行建筑场地的地基 勘察，充分了解、研究地基土(岩)层的成因及构造、 它的物理力学性质、地下水情况以及是否存在(或可 能发生)影响场地稳定性的不良地质现象(如滑坡、 岩溶、地震等)，从而对场地件作出正确的评价。
称为界限粒径。 表l-8提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。 表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把土 粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、 圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。 土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组 的相对含量(各粒组占土粒总量的百 分数)来表示， 称为土的颗粒级配。 颗粒分析试验：筛分法；比重计法 根据颗粒大小分析试验成果，可以绘制如图1—10 所示的颗粒级配累积曲线 由曲线的坡度可判断土的均匀程度 有效粒径；限定粒径。
(二)土粒的矿物成分 土粒的矿物成分主要决定于母岩的成分及其所经受的 风化作用。不同的矿物成分对土的性质有着不同的影响， 其中以细粒组的矿物成分尤为重要 。 1、六大粒组的矿物成分 漂石、卵石、圆砾等粗大颗粒；砂粒；粉粒；粘粒。 2、粘土矿物的比表面 由于粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很 强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力就愈强。 粘土矿物表面积的相对大小可以用单位体积(或质量)的颗 粒总表面积(称为比表面)来表示。 由于土粒大小不同而造成比表面数值上的巨大变化， 必然导致土的性质的突变，所以，土粒大小对土的性质起 着重要的作用。
主讲: 刘增荣 教授 教材: “地基及基础” 主编: 华南理工大学等院校 出版社:中国建筑工业出版社
绪
言
一、 土力学、地基及基础的有关概念 1 土力学--研究土的应力、变形、强度和稳定 以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称 为土力学。 2 地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的 那一部分地层称为地基。 3 基础--建筑物向地基传递荷载的下部结构就 是基础(参看图o—1)。 4 地基基础设计的先决条件： 在设计建筑物之前，必须进行建筑场地的地基 勘察，充分了解、研究地基土(岩)层的成因及构造、 它的物理力学性质、地下水情况以及是否存在(或可 能发生)影响场地稳定性的不良地质现象(如滑坡、 岩溶、地震等)，从而对场地件作出正确的评价。
称为界限粒径。 表l-8提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。 表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把土 粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、 圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。 土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组 的相对含量(各粒组占土粒总量的百 分数)来表示， 称为土的颗粒级配。 颗粒分析试验：筛分法；比重计法 根据颗粒大小分析试验成果，可以绘制如图1—10 所示的颗粒级配累积曲线 由曲线的坡度可判断土的均匀程度 有效粒径；限定粒径。
(二)土粒的矿物成分 土粒的矿物成分主要决定于母岩的成分及其所经受的 风化作用。不同的矿物成分对土的性质有着不同的影响， 其中以细粒组的矿物成分尤为重要 。 1、六大粒组的矿物成分 漂石、卵石、圆砾等粗大颗粒；砂粒；粉粒；粘粒。 2、粘土矿物的比表面 由于粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很 强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力就愈强。 粘土矿物表面积的相对大小可以用单位体积(或质量)的颗 粒总表面积(称为比表面)来表示。 由于土粒大小不同而造成比表面数值上的巨大变化， 必然导致土的性质的突变，所以，土粒大小对土的性质起 着重要的作用。
土力学与地基基础学习课件PPT课件
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2019/4/14
地基中的自重应力
水平向自重应力：
K0——静止侧压力系数，它是在无侧向变形条件下有效小主应力与有效大主应 力之比。其值由试验确定，与土层应力历史及土的类型有关。
地基中的自重应力
自重作用下土的变形问题
天然土层一般不引起建筑物基础的沉降 近期沉积或堆积的土层应考虑自重作用下 土的变形问题 地下水位下降会引起自重应力的变化（增 大），从而影响土的变形（地表下沉） 地下水位上升使原地下水位和变动后地下 水位之间的那部分土的压缩性增大而产生 附加沉降量
基底压力与基底附加应力
基底压力：上部结构荷载和基础自重通过 基础传递，在基础底面处施加于地基上的 单位面积压力。 基底反力：反向施加于基础底面上的压力 基底附加应力：基底压力扣除因基础埋深 所开挖土的自重应力之后在基底处施加于 地基上的单位面积压力。（基底净压力）
一、柔性基础与刚性基础
地基中的自重应力
土体的自重应力可由该点单位面积上土柱的有效重量计算
地基中自重应力计算注意事项
根据液性指数IL判断水下粘性土是否受到 水的浮力作用：IL≤0，不受浮力作用
地下水位以下的不透水层中不存在水的浮力，该 层面及层面以下的自重应力按上覆土层的水土总 重计算 地下水位以下的透水层和不透水层接触面处，应 分别计算出该层面在2种土层中的自重应力：透水 层底部按受浮力作用计算，不透水层顶部按上覆 土层的水土总重计算
双向偏心荷载作用的 矩形基底的基础 按材料力学双向偏心 受压公式
倾斜偏心荷载作用下的基底压力
将倾斜偏心荷载的合力分解成竖向分量和水平分量。 竖向分量引起的基底压力按竖直偏心荷载的计算公式计算 水平分量引起的基底压力按下式计算
土力学与地基基础 PPT
曲率系数： Cc=(d30)2/(d60× d10)
有效粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时相应 的粒径。
限定粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时相应 的粒径。
中值粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时相应 的粒径。
任务一土的成因与组成
土中水 结合水
自由水
任务二土的物理性质指标
的含水量，亦称为土的含水率。即：
w mW 100% ms
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
2、土的土的密度ρ和重度
单位体积内土的质量称为土的密度ρ ，单位体积内土所受 的重力(重量)称为土的重度 。
m/V g
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
3、土的比重Gs
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称为土粒比重 (无量纲)，亦称为土粒相对密度。即：
建构筑物中将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分 称为基础。
二、地基与基础研究的内容
地基与基础是一门实用性很强的学科，其研究内容 涉及土质学、土力学、结构设计、施工技术以及与 工程建设相关的各种技术问题。
二、地基与基础研究的内容
为了保证建筑物的安全和正常使用，在地基基础设计中 ，须满足以下3个技术条件：
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-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 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
《土力学与地基基础》课件
地基承载力计算方法：极限 平衡法、弹性半空间法等
地基承载力定义：地基所能 承受的最大压力
地基承载力验算：根据设计要 求，计算地基承载力是否满足
要求
地基承载力影响因素：土质、 地下水位、地基深度等
地基变形类型： 沉降、侧向位移、 倾斜等
地基变形计算方 法：弹性半空间 法、有限元法等
地基变形控制措施： 加强地基处理、采 用桩基础等
添加标题
破坏阶段：土在外力 作用下产生的应力和 应变达到极限，土体 破坏
抗剪强度：土抵抗剪切破坏的能力 摩擦角：土颗粒之间的摩擦力 影响因素：土的颗粒大小、形状、排列方式等 应用：地基承载力计算、边坡稳定分析等
土的压缩性：土在压力作用下体积减小 的性质
固结过程：包括初始固结、次固结、超 固结等阶段
膨胀土地基的特点： 吸水膨胀、失水收 缩
膨胀土地基的危害： 地基不均匀沉降、 开裂、变形
膨胀土地基的处理 方法：换填、强夯、 注浆、化学加固等
工程实例：某高速公路 膨胀土地基处理工程， 采用换填法进行地基处 理，取得了良好的效果。
汇报人：
保证建筑物安全
地基处理方法：包括换填法、强夯法、挤密法、注浆法等 方案选择依据：根据场地条件、工程要求、经济性等因素综合考虑 优化方法：采用数值模拟、试验研究等手段进行优化 案例分析：结合实际工程案例，分析地基处理方案的选择与优化过程
监测内容：沉 降、位移、应
力、应变等
监测方法：仪 器监测、现场 观测、试验检
测等
质量评价标准： 地基承载力、 变形控制、稳
定性等
案例分析：某 工程地基处理 工程监测与质
量评价实例
PART EIGHT
软土地基的特点：含水量高、压缩性高、抗剪强度低
绪论 土力学与地基基础PPT课件
第35页/共39页
试验
原理 方法 指标
第36页/共39页
计算公式
来源 意义 应用
第37页/共39页
结 束
第38页/共39页
感谢您的观看！
勘查技术与工程研究所
第39页/共39页
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。
第18页/共39页
1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m×1250m 填筑量：180×106m3 平均厚度：33m
强度特性 变形特性 渗透特性
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
第26页/共39页
土力学的学习方法
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
日本 关西机场
世界最大的人工岛
第19页/共39页
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
第20页/共39页
Teton坝渗流破坏过程
土坝，
损失
Teton
高90m，
直接8000万美元，
长1000m，
起诉5500起，2.5
坝 （ 美 国
1975年建成 次年6月失事
试验
原理 方法 指标
第36页/共39页
计算公式
来源 意义 应用
第37页/共39页
结 束
第38页/共39页
感谢您的观看！
勘查技术与工程研究所
第39页/共39页
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。
第18页/共39页
1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m×1250m 填筑量：180×106m3 平均厚度：33m
强度特性 变形特性 渗透特性
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
第26页/共39页
土力学的学习方法
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
日本 关西机场
世界最大的人工岛
第19页/共39页
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
第20页/共39页
Teton坝渗流破坏过程
土坝，
损失
Teton
高90m，
直接8000万美元，
长1000m，
起诉5500起，2.5
坝 （ 美 国
1975年建成 次年6月失事
土力学与地基基础工程ppt课件
4+2
天然 项 地基 目 上浅 八 基础
设计
天然地基浅基础设 计 基 埋 基 定 计 减 降；的 础 置 础 ； 轻 措扩基 的 深 底 刚 基 施展本 类 度 面 性 础 ；基规 型 的 尺 基 不 天础定 ； 选 寸 础 均 然设； 基 择 的 的 匀 地计浅 础 ； 确 设 沉 基；会设定择定了降刚计、、；解的会性；基基减措天基会础础轻施然础设埋底基。浅、计置面础基扩的深尺不础展基度寸均施基本的的匀工础规选确沉； 浅基础施工。
3.用灵活的教学方法 。
.
22
.
23
《土力学与地基基础》说课内容
一、课程性质、地位和目标 二、教学资源 三、学情分析 四、教学设计 五、教学方法和手段 六、考核方式 七、教学效果
.
24
四、教学设计
1
设计指导思想
在校内教学过程中，将“教”、“学”、“做”相结 合课，程理总论体教设学计、思实路践：教根学据融建为筑一工体程。技实术现专讲业练基结于合工，作学过 为做程充构合分建一体课。现程同任体时务系，引，将领按校、照内实能实践力训导培与向养校课的外程需顶思求岗想来实，选习将择相本课结课程合程内，的容使教； 学学变活生知动在识分思本解想位设观为计念能成、力若专本干业位项理，目论以，、任以专务项业与目技能为能力单方分元面析组真为织正依教受据学到，，职设以 典业定型化职案的业例、能为全力载方培体位养，的目引培标出养；相、改关锻变专炼原业，有理从的论课而知使程识学讲，生课使形真学正式生掌，在握突工出地程 实基创践与新中基能加础力深工的对程培专基养业本，知理创识论设、和工专基作业本情技技景能能，的，结理并合解使职与其业应分资用析格，问考培题试养、要学 生解求综，决合培问职养题业学和能生创力独新，立能满分力足析进学解一生决步职基提业础高生工，涯以程发实及展际充的问分需调题要的动。基学本生的能 学力习。积极性和能动性，培养学生良好的学习方法与获取 知识的能力。
土力学与地基基础课件
二、地质作用的动力能及来源
（一）内部能 内部能来自地球本身的能， 包括重力能、地热能、旋转能等。 （二）外部能 外部能主要是来自地球以外 的太阳辐射能和日、月引力能。
三、地质作用基本类型
根据地质作用的动力能来源和作用的 主要部位，可分为内动力地质作用（简称 内力地质作用或内力作用）和外动力地质 作用（简称外力地质作用或外力作用）两 大类型（表1－2－l）。
1、角岩 2、大理岩 3、石英岩 4、板岩 5、千枚岩 6、片岩 7、片麻岩 8、混合花岗岩
二 地球内部层圈及其 主要特征
（一）地壳（Crust） （二）地幔（Mantle) （三）地核（Core）
（一）地壳（Crust）
固体地球在莫霍面以上的部分称为地壳， 它厚约33公里（大陆）或7公里（深海）， 总平均厚度16公里，大致为地球半径的1／ 400，仅是地球表层的一层薄壳。大陆地壳 可分为上下两层，上层为花岗岩质层或硅 铝层；下层为玄武岩质层或硅镁层。
（4）玄武岩 （3）辉长岩 该岩石颜色总体上较深，以黑、 该岩石颜色以灰黑、深绿 绿、灰绿、暗紫色等为主，矿 色为主，中粗粒半自形粒 物成分同辉长岩，以辉石和基 状结构（又称辉长结构）， 性斜长石为主。其结构以斑状 块状构造、条带状构造， 结构或无斑隐晶结构为主，也 属基性侵人岩。 有半晶质和玻璃质结构（较 辉绿岩在福建多以脉状浅 少），常见的斑晶为橄榄石 成侵人于中生代火山岩中。 （常蚀变变成伊丁石）、斜长 石、辉石等，基质多为隐晶质； 气孔构造及杏仁构造普遍发育， 有时枕状构造、块状构造，有 的厚层状玄武岩还有十分发育 的柱状节理（如福建龙海牛头 山火山口的玄武岩具典型的柱 状节理，现已开发为国家级地 质公园）。
土力学与地基基础工程地质PPT课件
矿物的透明度是指矿物允许光通过能力的大小，它 决定于矿物对光的反射及吸收的程度不同，通常凡是对光 吸收越强，其反射亦越强，而透过的光则很少，矿物的透 明度就越弱。
第9页/共77页
D：光泽 矿物的光泽是指矿物表面反射光的能力，是用肉眼
鉴别矿物的重要依据之一。根据矿物表面反光强弱可将光 泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、油脂光泽、珍 珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽以及土状光泽。
第5页/共77页
（2）主要造岩矿物 矿物是地壳中的一种或多种元素在各种地质作用
(自然作用)下形成的自然产物，是具有一定化学成分、内 部构造和物理性质的自然元素或化合物。矿物是构成地壳 的最基本物质。
构成岩石的矿物，称为造岩矿物。目前发现的地壳 中的造岩矿物多达3000余种，以硅酸盐类矿物为最多， 约占矿物总量的90％，其中最常见的矿物约有50余种。 黄铁矿，赤铁矿，褐铁矿，磁铁矿等等。
F：解理 矿物在外力作用下总是沿一定的结晶方向裂成光滑
平面的性质即为解理，裂开的光滑平面成为解理。解理总 是沿着晶体构造中面向与而网之间连接力最弱的平面发生。 相互平行的一系列解理面称一组解理。 G：断口
矿物在外力打击下，不以一定结晶方向发生断裂形 成的断裂面即为断口。
第12页/共77页
H：比重 比重指矿物的质量与4℃时同体积水的质量的比值。
第3页/共77页
3）地质循环 各内力地质作用及外力地质作用现象进行归类可将
其划分为风化剥蚀、搬运沉积、变质作用以及构造运动4 种类型。这4种类型的地质作用在地壳上构成了一个巧妙 的循环过程，如图所示。
第4页/共77页
风化剥蚀使暴露于地壳表面的岩石破碎剥落，破碎剥落 的岩石碎屑物质被一定的外力地质作用搬运后在一定的地 质环境中沉积下来，当这些沉积下来的岩石碎屑物质埋入 地下一定深处，就会在高温高压作用下变质成岩，变质成 岩的岩体在构造运动作用下一旦暴露于地壳表面又会重新 被风化剥蚀，进入下一个循环过程，我们称这种循环为地 质循环。
第9页/共77页
D：光泽 矿物的光泽是指矿物表面反射光的能力，是用肉眼
鉴别矿物的重要依据之一。根据矿物表面反光强弱可将光 泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、油脂光泽、珍 珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽以及土状光泽。
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（2）主要造岩矿物 矿物是地壳中的一种或多种元素在各种地质作用
(自然作用)下形成的自然产物，是具有一定化学成分、内 部构造和物理性质的自然元素或化合物。矿物是构成地壳 的最基本物质。
构成岩石的矿物，称为造岩矿物。目前发现的地壳 中的造岩矿物多达3000余种，以硅酸盐类矿物为最多， 约占矿物总量的90％，其中最常见的矿物约有50余种。 黄铁矿，赤铁矿，褐铁矿，磁铁矿等等。
F：解理 矿物在外力作用下总是沿一定的结晶方向裂成光滑
平面的性质即为解理，裂开的光滑平面成为解理。解理总 是沿着晶体构造中面向与而网之间连接力最弱的平面发生。 相互平行的一系列解理面称一组解理。 G：断口
矿物在外力打击下，不以一定结晶方向发生断裂形 成的断裂面即为断口。
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H：比重 比重指矿物的质量与4℃时同体积水的质量的比值。
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3）地质循环 各内力地质作用及外力地质作用现象进行归类可将
其划分为风化剥蚀、搬运沉积、变质作用以及构造运动4 种类型。这4种类型的地质作用在地壳上构成了一个巧妙 的循环过程，如图所示。
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风化剥蚀使暴露于地壳表面的岩石破碎剥落，破碎剥落 的岩石碎屑物质被一定的外力地质作用搬运后在一定的地 质环境中沉积下来，当这些沉积下来的岩石碎屑物质埋入 地下一定深处，就会在高温高压作用下变质成岩，变质成 岩的岩体在构造运动作用下一旦暴露于地壳表面又会重新 被风化剥蚀，进入下一个循环过程，我们称这种循环为地 质循环。
《土力学与地基基础》课件
在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土，其压缩过程在 短时间内就可以结束。相反 地，粘性土的透水性低，饱和粘 性土中的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所需的时间要 比砂土长得多。土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固 结，对于饱和粘性土来说，土的固结问题是十分重要的。
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，压缩性指
标常采用室内试验或原位测试来测定他们。在一般工程中，常 用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的室内压缩试验来测定 土的压缩性指标 。
二、压缩曲线和压缩性指标 (一)压缩试验和压缩曲线
(二)土的压缩系数和压缩指数
压缩性不同的土，其 e p 曲线的形状是不一样的。
曲线愈陡，说明随着压力的增加， 土孔隙比的减小愈显 著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线上任一点的切线斜 率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性：
粘性土的物理特征
一 粘性土的界限含水量 粘性土由于其含水量的不同，而分别处于固态、 半固态、可塑状态及流动状态 粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水 量，叫做界限含水量。
我国目前以联合法测定液限和塑限
二、粘性土的塑性指数和液性指数 1、塑性指数是指液限和塑限的差值(省去％符号)，
即土处在可塑状态的含水量变化范围。
缩性。
(三)压缩模量(侧限压缩模量)
根据e p 曲线，可以求算另一个压缩性指标——压
缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应
力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计
算：
ES
p H
1 e1 a
H1
E s 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件
下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
表2-1提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。 表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把 土粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石) 颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，压缩性指
标常采用室内试验或原位测试来测定他们。在一般工程中，常 用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的室内压缩试验来测定 土的压缩性指标 。
二、压缩曲线和压缩性指标 (一)压缩试验和压缩曲线
(二)土的压缩系数和压缩指数
压缩性不同的土，其 e p 曲线的形状是不一样的。
曲线愈陡，说明随着压力的增加， 土孔隙比的减小愈显 著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线上任一点的切线斜 率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性：
粘性土的物理特征
一 粘性土的界限含水量 粘性土由于其含水量的不同，而分别处于固态、 半固态、可塑状态及流动状态 粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水 量，叫做界限含水量。
我国目前以联合法测定液限和塑限
二、粘性土的塑性指数和液性指数 1、塑性指数是指液限和塑限的差值(省去％符号)，
即土处在可塑状态的含水量变化范围。
缩性。
(三)压缩模量(侧限压缩模量)
根据e p 曲线，可以求算另一个压缩性指标——压
缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应
力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计
算：
ES
p H
1 e1 a
H1
E s 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件
下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
表2-1提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。 表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把 土粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石) 颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
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• 二滩地下厂房规模为世界第四，洞室群要 求采用施工优化系统
• 高165M处于复杂地基上的李家峡拱坝，在 大坝软弱夹层运用了砼置换、抗震桩、传 力峒及600T位的锚拉技术
1 高坝建设中的岩土工程问题
• （1）勘探技术方面
• 高坝基岩的勘探，需解决许多与工程地质、岩体 力学有关的难题，如区域性的构造稳定、复杂岩 基、风化基岩的力学特性
• 采用标准贯入、土压力计等常规设备完成 现场测试和原体观测
• 用砂井排水堆载预压方法加固软粘土地基
作用四：港口建设中的岩土工程
• 用袋装砂井和塑料纸板排水处理淤泥质海 岸
• 用振冲碎石桩法、真空预压法、强夯法、 深层拌合法、填土超载挤淤法、爆炸挤淤 法等加固软基
• 预应力钢筋砼空心方桩应用于高桩码头 • 大型钢管桩应用于建造深水码头 • 大型预应力钢筋砼管桩应用于建造海水腐
• 利用机械把风化岩压碎作为防渗体 • 把不同的土石料拌和后建成强度高的防渗
体 • 冻土筑坝技术 • 沥青砼塑料薄膜等材料作为土石坝的防渗
结构 • 土坝基础的不良地基处理：水泥粘土灌浆
法、砼防渗墙、土铺盖防渗、泥浆防渗槽、 化学材料灌浆、砂井加固等
2 土坝工程
• （2）土坝工程设计 • 土的强度力学模型的应用 • 土坝的稳定性分析 • 土坝分析中计算机数值方法的引入 • 坝体变形和裂缝的研究引入仿真破坏模拟 • 用有限元法模拟土坝渗流 • 土坝边坡稳定分析的动力分析方法 • 沉降计算与固结理论
• 遥感、物探、原位测试、岩土试验 • 滑坡、崩塌、泥石流及岩溶等复杂工程地
质条件下的铁路工程 • 软土、膨胀土、黄土、冻土等特殊条件下
的铁路工程 • 风沙地区的铁路工程
作用三：铁路建设中的岩土工程
• 锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、• 重载及高速铁路路基 • 复杂条件下桥梁及基础工程 • 复杂条件下长、大隧道工程
作用四：港口建设中的岩土工程
• 港口建设中的岩土工程包括软土地基的勘 探取土和现场测试、沿海软粘土工程、软 基加固工程、桩基和其他港工结构基础和 设计和施工工程
• 采用浅层剖面仪在大面积水域中进行初步 勘探并结合少量钻孔，鉴别土类和土层
蚀码头
作用四：港口建设中的岩土工程
• 其他港工建筑物基础：大直径圆筒结构， 地下连续墙，大型扶壁，沉井和沉箱等
作用五：城建中的环境岩土工程
• 处于江河湖泊或海洋沿岸的城市，城市环 境灾害防治摆在重要地位
• 岩体结构：包括结构面和结构体。
岩土力学研究的内容
• 对工程地质定性成果进行定量分析和计算 • 岩土体物力性质研究 • 岩土体的稳定性参数测试方法研究、现场大型力
学试验、应力和应变监测技术 • 岩土体中应力和应变的分布规律及岩土体和工程
建筑物相互作用的研究 • 影响岩土体稳定性的各种因素和作用力，定量评
• 0 概述
• 坝堤基础的稳定、地下电站建设、引水隧道建设、 开挖边坡、评价水利水电的建设环境和地下渗透 水的状态等
• 与岩土工程密切相关的是高坝建设、引水隧洞、 自然边坡的稳定
• 三峡大型水利枢纽，面对一系列岩土工程技术难 题，如船闸高边坡的计算分析与建设
0 概述
• 二滩水电站在基岩上建高坝要求解决建基 面的力学分级，稳定性评价方法，多裂隙 岩体的强度及变形分析方法
岩土力学的概念
渗流 压缩 • 土力学是一门研究土体
、
强度 和
三个主要课题的学科
力学性态 • 岩石力学是研究岩石的 的理论和应用的学科
岩土力学的研究对象
• 研究对象：土和岩石
• 土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积 物。
• 岩石是由矿物和岩屑在地质作用下按一定 规律聚集而成的自然体。
• 岩体是受到各种性质的软弱面切割而成的 自然地质综合体。
• （2）水利水电建设中的岩体质量分级：岩体质量 分级按不同的工程类型，如大坝主地基、边坡开 挖工程等，进行不同的分级。
• 单因素分级法指标：按岩石抗压强度分级；按风 化程度分级；按岩石质量指标分级；以弹性波速 度分级。
1 高坝建设中的岩土工程问题
• 多因素分级法指标：按岩体连续性分级； 西班牙的图末罗法分级；我国的损伤力学 岩体分类法
弹塑性模型分析法
3 地下水电站建设中的岩土工程
• 地下洞室的稳定判据：以岩体的屈服、变 形、状态作为判据
• 喷锚支护加固地下结构：锚杆、锚索、喷 射砼等
• 洞室群的施工优化：从全局出发，找出有 利于围岩稳定而且经济的优化施工方案
作用三：铁路建设中的岩土工程
• 铁路建设中的岩土工程包括岩土工程勘探、 路基、桥梁基础工程、隧道工程。
价岩土体稳定性的理论和科学计算方法的研究 • 加固岩土体的工程措施和处理技术研究
岩土力学在工程建设中的作用和任务
• 作用一(宏观）
• 应用岩土力学知识分析、计算、评价建筑 物地基变形、强度及稳定性，确保水库、 大坝等的安全可靠性
• 尽可能把不利因素转化为有利因素，提高 建筑物的稳定性并节约投资
作用二：水利水电建设中的岩土工 程
型 • 评价拱坝坝肩岩体稳定，是拱坝设计中面
临的最困难的问题之一
2 土坝工程
• （1）土坝工程加固防渗应用技术
• 目前，我国已建成土坝6万余座，占大坝总 数的90%。我国土坝中大多是碾压式土坝
• 根据土石料的性质，放在坝体内适当的部 位并采用适当的施工技术
• 砾质土、风化岩、石渣用于筑坝的技术
2 土坝工程
3 地下水电站建设中的岩土工程
• 地下水电站指引水道、调压井、压力管道、 主厂房部分洞室、尾水洞室等均位于地下 的电站
• 在地质条件允许的情况下，可充分利用围 岩承载能力减少支承结构，节省钢材、水 泥，降低工程造价
• 把围岩视为承载结构，建立岩体支护概念 • 地下洞室计算方法－数值模拟法：块体法、
• （3）大坝稳定计算分析 • 引用非线性非连续介质模型对大坝稳定性
进行分析 • 清华大学的三维非线性大坝分析程序，可
分析大型拱坝的整体稳定性
1 高坝建设中的岩土工程问题
• （4）坝基岩体稳定评价 • 目前主要采用计算分析法和模型试验法 • 计算分析法：有限元法，刚体极限平衡法 • 模型试验法：地质力学模型，脆性材料模
• 高165M处于复杂地基上的李家峡拱坝，在 大坝软弱夹层运用了砼置换、抗震桩、传 力峒及600T位的锚拉技术
1 高坝建设中的岩土工程问题
• （1）勘探技术方面
• 高坝基岩的勘探，需解决许多与工程地质、岩体 力学有关的难题，如区域性的构造稳定、复杂岩 基、风化基岩的力学特性
• 采用标准贯入、土压力计等常规设备完成 现场测试和原体观测
• 用砂井排水堆载预压方法加固软粘土地基
作用四：港口建设中的岩土工程
• 用袋装砂井和塑料纸板排水处理淤泥质海 岸
• 用振冲碎石桩法、真空预压法、强夯法、 深层拌合法、填土超载挤淤法、爆炸挤淤 法等加固软基
• 预应力钢筋砼空心方桩应用于高桩码头 • 大型钢管桩应用于建造深水码头 • 大型预应力钢筋砼管桩应用于建造海水腐
• 利用机械把风化岩压碎作为防渗体 • 把不同的土石料拌和后建成强度高的防渗
体 • 冻土筑坝技术 • 沥青砼塑料薄膜等材料作为土石坝的防渗
结构 • 土坝基础的不良地基处理：水泥粘土灌浆
法、砼防渗墙、土铺盖防渗、泥浆防渗槽、 化学材料灌浆、砂井加固等
2 土坝工程
• （2）土坝工程设计 • 土的强度力学模型的应用 • 土坝的稳定性分析 • 土坝分析中计算机数值方法的引入 • 坝体变形和裂缝的研究引入仿真破坏模拟 • 用有限元法模拟土坝渗流 • 土坝边坡稳定分析的动力分析方法 • 沉降计算与固结理论
• 遥感、物探、原位测试、岩土试验 • 滑坡、崩塌、泥石流及岩溶等复杂工程地
质条件下的铁路工程 • 软土、膨胀土、黄土、冻土等特殊条件下
的铁路工程 • 风沙地区的铁路工程
作用三：铁路建设中的岩土工程
• 锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、• 重载及高速铁路路基 • 复杂条件下桥梁及基础工程 • 复杂条件下长、大隧道工程
作用四：港口建设中的岩土工程
• 港口建设中的岩土工程包括软土地基的勘 探取土和现场测试、沿海软粘土工程、软 基加固工程、桩基和其他港工结构基础和 设计和施工工程
• 采用浅层剖面仪在大面积水域中进行初步 勘探并结合少量钻孔，鉴别土类和土层
蚀码头
作用四：港口建设中的岩土工程
• 其他港工建筑物基础：大直径圆筒结构， 地下连续墙，大型扶壁，沉井和沉箱等
作用五：城建中的环境岩土工程
• 处于江河湖泊或海洋沿岸的城市，城市环 境灾害防治摆在重要地位
• 岩体结构：包括结构面和结构体。
岩土力学研究的内容
• 对工程地质定性成果进行定量分析和计算 • 岩土体物力性质研究 • 岩土体的稳定性参数测试方法研究、现场大型力
学试验、应力和应变监测技术 • 岩土体中应力和应变的分布规律及岩土体和工程
建筑物相互作用的研究 • 影响岩土体稳定性的各种因素和作用力，定量评
• 0 概述
• 坝堤基础的稳定、地下电站建设、引水隧道建设、 开挖边坡、评价水利水电的建设环境和地下渗透 水的状态等
• 与岩土工程密切相关的是高坝建设、引水隧洞、 自然边坡的稳定
• 三峡大型水利枢纽，面对一系列岩土工程技术难 题，如船闸高边坡的计算分析与建设
0 概述
• 二滩水电站在基岩上建高坝要求解决建基 面的力学分级，稳定性评价方法，多裂隙 岩体的强度及变形分析方法
岩土力学的概念
渗流 压缩 • 土力学是一门研究土体
、
强度 和
三个主要课题的学科
力学性态 • 岩石力学是研究岩石的 的理论和应用的学科
岩土力学的研究对象
• 研究对象：土和岩石
• 土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积 物。
• 岩石是由矿物和岩屑在地质作用下按一定 规律聚集而成的自然体。
• 岩体是受到各种性质的软弱面切割而成的 自然地质综合体。
• （2）水利水电建设中的岩体质量分级：岩体质量 分级按不同的工程类型，如大坝主地基、边坡开 挖工程等，进行不同的分级。
• 单因素分级法指标：按岩石抗压强度分级；按风 化程度分级；按岩石质量指标分级；以弹性波速 度分级。
1 高坝建设中的岩土工程问题
• 多因素分级法指标：按岩体连续性分级； 西班牙的图末罗法分级；我国的损伤力学 岩体分类法
弹塑性模型分析法
3 地下水电站建设中的岩土工程
• 地下洞室的稳定判据：以岩体的屈服、变 形、状态作为判据
• 喷锚支护加固地下结构：锚杆、锚索、喷 射砼等
• 洞室群的施工优化：从全局出发，找出有 利于围岩稳定而且经济的优化施工方案
作用三：铁路建设中的岩土工程
• 铁路建设中的岩土工程包括岩土工程勘探、 路基、桥梁基础工程、隧道工程。
价岩土体稳定性的理论和科学计算方法的研究 • 加固岩土体的工程措施和处理技术研究
岩土力学在工程建设中的作用和任务
• 作用一(宏观）
• 应用岩土力学知识分析、计算、评价建筑 物地基变形、强度及稳定性，确保水库、 大坝等的安全可靠性
• 尽可能把不利因素转化为有利因素，提高 建筑物的稳定性并节约投资
作用二：水利水电建设中的岩土工 程
型 • 评价拱坝坝肩岩体稳定，是拱坝设计中面
临的最困难的问题之一
2 土坝工程
• （1）土坝工程加固防渗应用技术
• 目前，我国已建成土坝6万余座，占大坝总 数的90%。我国土坝中大多是碾压式土坝
• 根据土石料的性质，放在坝体内适当的部 位并采用适当的施工技术
• 砾质土、风化岩、石渣用于筑坝的技术
2 土坝工程
3 地下水电站建设中的岩土工程
• 地下水电站指引水道、调压井、压力管道、 主厂房部分洞室、尾水洞室等均位于地下 的电站
• 在地质条件允许的情况下，可充分利用围 岩承载能力减少支承结构，节省钢材、水 泥，降低工程造价
• 把围岩视为承载结构，建立岩体支护概念 • 地下洞室计算方法－数值模拟法：块体法、
• （3）大坝稳定计算分析 • 引用非线性非连续介质模型对大坝稳定性
进行分析 • 清华大学的三维非线性大坝分析程序，可
分析大型拱坝的整体稳定性
1 高坝建设中的岩土工程问题
• （4）坝基岩体稳定评价 • 目前主要采用计算分析法和模型试验法 • 计算分析法：有限元法，刚体极限平衡法 • 模型试验法：地质力学模型，脆性材料模