工程地质与土力学-0绪论
sm0绪论
0.3 课程的学习
土力学主要内容
土体中的应力
地基沉降计算 饱和土的固结理论
特点：
基本概念,基本原理多 计算多 与实际工程联系紧密
学习方法：
掌握概念、搞清原理、学以致用 理论、试验、实践相结合
理论土力学 基础
实验土力学 手段
应用土力学 动力
计算土力学 工具
土的抗剪强度
土压力 土坡稳定分析 地基承载力
23 24
17
18
Soil Mechanics
Soil Mechanics
中国学者的贡献
我国对土力学的研究始于1945年黄文熙在中央水利实验处创立第一个土 工试验室； 大规模的研究则是在建国以后随着一批国外留学人员回国和50年代末大 批青年学者参加工作以后才开始的。 60多年来，各方面都取得了长足的进展，提出许多重要成果，为土力学 的发展和完善作出了积极的贡献。
Soil Mechanics
Soil Mechanics
在土体破坏理论研究方面的主要成就有： Fellenius，Taylor和Bishop等关于滑弧稳定分析方法的建 立与完善; Terzaghi关于极限土压力的研究和提出承载力公式; 散粒体静力学的建立；
Karl von Terzaghi (1883 - 1963)捷克
Donald Wood Taylor （ 1900-1955 ）美国
13 14
Soil Mechanics
现代土力学(1963-
Soil Mechanics
在变形理论方面有： 地基沉降计算方法的建立与完善， Mindlin公式的提出及其在桩基沉陷计算中的应用; 弹性地基梁板的计算; 砂井固结理论； Biot固结理论的提出和完善。
土力学与地基基础(1、绪论2、土的三相组成).
1.6 课堂讲授内容
绪论 土的三相组成及土的结构 土的物理性质、水理性质和地基土的工程分类 土中的应力 土的变形性质及地基沉降计算
（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
1.7 实验教学内容
2.3 土的结构与构造
（1）土的结构－指土粒单元的大小、形状、相互排列及 其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构和构造对土 的性质有很大影响。 土的结构分为单粒结构、蜂窝结构及絮凝结构三种基 本类型。
图2.8 土的结构
(a)、(b)单粒结构
(c)蜂窝结构
（续）
单粒结构－由粗大土粒在水或空气中下沉而形成的。全部 由砂粒及更粗土粒组成的土都具有单粒结构。 蜂窝结构－主要由粉粒(0.075～0.005mm)组成的土的结构 形式。蜂窝结构的土有很大孔隙。 絮凝结构-更为细小的粘粒(d<0.005mm)或胶粒 (d<0.002mm)，它们与水作用产生粒间作用力（既有排斥 力也有吸引力），在粒间作用力作用下，土粒或聚粒以边 -边、边-面方式互相联结在一起，形成絮凝状结构。
地基与基础 示意图（一）
地基与基础示意图（二）
1.2 土力学及基础工程学科发展概况
土力学与基础工程既是一门古老的工程技术， 又是一门新型的应用科学。随着社会的发展和生活 上的需要，人类很早就已创造了自己的地基基础工 艺。如都江堰水利工程、万里长城、杭州湾海塘木 桩护岸工程等。但没有系统的理论总结。 18世纪工业革命以后，大规模的城市建设和水 利、铁路的兴建面临着许多与土有关的问题，从而 促进了土力学理论的产生和发展。1773年，法国的 库仑(Coulomb)根据试验创立了著名的砂土抗剪强度 公式，提出了计算挡土墙土压力的滑楔理论。1857 年，英国的朗金(Rankine)又从另一途径提出了挡土 墙土压力理论，这对后来土体强度理论的发展起了 很大的促进作用。
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）
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
THANKS FOR WATCHING
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
《土质学与土力学》习题库及答案(1)
《土质学与土力学》习题库注：红色标注的内容是不考试的内容，黑色的内容为考试内容。
第一章习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．对土粒产生浮力的是( )。
（A）毛细水； (B)重力水； (C)强结合水， (D)弱结合水。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高三．问答题2．什么是颗粒级配曲线，它有什么用途？3．粘土矿物有哪几种？对土的矿物性质有何影响？并说明其机理？6．试比较土中各种水的特征。
土力学—绪论
绪 论
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上部结构、基础和地基三者之间的关系
土 力 学
• 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。 • 一般建筑物由上部结构 （Superstructure）和基础两部 期地质营力作用风化后覆盖在地 表上的没有胶结或胶结很弱的碎散矿物颗粒集合体。 • 土具有成层性。物质组成、物理化学状态基本一致， 工程性质大体相仿的同一层土称为土层。
力• 学
由若干厚度不等、性质各异、以一定上下层序组合在 一起的土层集合体称为土体。
• 土的基本特性：松散性、孔隙性、多相性及自然变异 性 • 土力学研究对象：与工程建设有关的土
绪 论
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三、土力学发展简史与趋势
土 力 学
• 十八世纪中叶以前的很长一个时期，土力学停留在经 验积累的感性认识阶段 • 至本世纪二十年代，理论提高阶段 • 1925年美国的K.Terzaghi发表了第一部《土力学》专著， 形成独立学科的阶段
绪 论
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土力学的发展趋势
绪 论
土 力 学
一、土力学的研究对象
• 土力学（Soil mechanics）是研究土的碎散特性 及其受力后的应力、应变、强度、稳定和渗透 等规律的一门学科。 • 它以力学和工程地质学的知识为基础，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。
绪 论
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绪 论
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加拿大特郎斯康谷仓地基破坏事故
土 力 学
谷仓地基破坏原因： • 事后进行勘查分析，发现基 底之下为厚十余米的淤泥质 软粘土层。 • 地基的极限承载力为251kPa， 而谷仓的基底压力已超过 300kPa，从而造成地基的整 体滑动破坏。 • 基础底面以下一部分土体滑 动，向侧面挤出，使东端地 面隆起。
绪论土、土力学、地基及基础的概念
压力理论，这对后来土体强度理论的发展起了很大的促进作用。
瑞典费兰纽斯(Fellenius，1922)为解决铁路坍方提出了土坡稳
定分析法。
通过许多研究者的不懈努力、经验积累，到1925 年，美国太沙基(Terzaghi)在归纳发展以往成就的基 础上，发表了第一本《土力学》(Erdbaumechanik) 专著，1929年又与其他作者一起发表了《工程地质 学》(lngenieurgeologie)。从此土力学与基础工程 就作为独立的学科而取得不断的进展。从1936年至 今，召开了多届“国际土力学与基础工程学术会议。 许多国家和地区也都开展了类似的活动，交流和总结 本学科新的研究成果和实践经验，并定期出版土力学 与基础工程的杂志刊物，这些对本学科的发展都起到 了推动作用。
虎丘塔地质剖面图
渗透破坏－ Teton坝
损失： 直接8000万美元，起 诉5500起，2.5亿美元， 死14人，受灾2.5万人， 60万亩土地，32公里 铁路
概况： 土坝，高90m，长1000m，建于 1972-75年，1976年6月失事
原因： 渗透破坏－水力劈裂
碰头的筒仓
这两个筒仓是 农场用来储存饲料 的，建于加拿大红 河谷的Agassiz （ 阿加西）粘土层上 ，由于两筒之间的 距离过近，在地基 中产生的应力发生 叠加，使得两筒之 间地基土层的应力 水平较高，从而导 致内侧沉降大于外 侧沉降，仓筒向内 倾斜。
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。
3、方法 理论实践相结合，因为这门课是实践性很强的学 科，仅仅有书本上知识还是远远不够的，必须在实 践锻炼中才能真正提高。 三、本学科的发展概况 国内早期：
工程地质与土力学绪论
砾石料 卵 石
砂
（人工破碎）
粘土
工程与土力学中的土
¯土有哪些特点？
碎散性 三相体系 自然变异性
力学特性复杂
• 变形特性
• 强度特性 • 渗透特性
¯为什么要学习土力学？
1、土具有广泛的工程应用
世界最大的人工岛
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
日本 关西机场
关西机场
问题：பைடு நூலகம்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
原因
渗透破坏：冲蚀、 水力劈裂、管涌
Teton坝失事现场现状
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
九江大堤决口
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
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。
1178年：至4层中，高约29m， 因倾斜停工
工程地质与土力学判断题及答案
《工程地质与土力学》判断题及答案绪论部分:1、1932年，苏联莫斯科地质勘探学院成立了第一个工程地质教研室，并创立了比较完善的工程地质学体系，这标志着工程地质学的诞生。
（√）2、1925年，美国土力学家太沙基发表了第一部土力学专著，使土力学成为一门独立的学科。
（√）3、土层中附加应力和变形不能忽略的那部分土层称为地基;把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构称为基础。
（√）4、土层中附加应力和变形不能忽略的那部分土层称为基础;把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构称为地基。
（×）5、不需处理而直接利用天然土层的地基称为天然地基;经过人工加工处理才能作为地基的称为人工地基。
（√）第一章:岩石及其工程地质性质6、地球是一个具有圈层构造的旋转椭球体。
（√）7、地球的内部由地壳、地幔、地核组成。
（√）8、矿物是地壳中的化学元素经过自然化合作用而形成的，是各种地质作用的产物，是岩石的基本组成部分。
（√）9、条痕是矿物粉末的颜色，通常将矿物在无釉的瓷板上刻画后进行观察。
（√）10、条痕是矿物手标本上被刻画时留下的痕迹。
（×）11、摩氏硬度计是以十种矿物的硬度表示十个相对硬度等级。
（√）12、摩氏硬度计是以十种矿物的硬度表示十个绝对硬度等级。
（×）13、岩浆岩分类方案通常是从岩浆的成分和成岩环境两方面考虑。
（√）14、沉积岩的分类主要依据沉积岩的结构。
（√）15、变质岩的分类主要依据变质岩的构造。
（√）16、火山碎屑岩归属于沉积岩。
（√）17、火山碎屑岩归属于岩浆岩。
（×）18、变质岩的片理构造与沉积岩的层理构造是一脉相承的。
（×）19、表征岩石软化性的指标称为软化系数，即指同种岩石的饱和极限抗压强度预干极限抗压强度之比。
（√）20、地壳中的原岩受构造运动、岩浆活动、高温、高压及化学活动性很强的气体和液体影响，其矿物成分、结构、构造等发生一系列的变化，这些变化称为变质作用。
土质学与土力学_绪论
剥蚀
搬运
沉积
土的主要特征： • 分散性：土是由固体颗粒及孔隙组成的分散体系，土粒间 无联结或有微弱的联结。 • 复杂性：土的性质与成因有关，各地的异差较大，其性质 极易受外界环境的变化（如温度、含水量等）的影响。 • 易变性：土的强度低，易变形。 由此产生： • 渗透性：水可在土的孔隙中流动。 • 压缩性：孔隙中水和气在受外力时可排出，孔隙体积减小。 • 抗剪性：孔隙中土粒的错位主要发生在联结处。
土质学理性质及工程分类 粘性土的物理化学性质 土中水的运动规律 土中应力计算 土的压缩及沉降计算 土的抗剪强度理论 挡土墙土压力计算 土坡稳定分析 地基承载力
土的动力特性
土的勘察及勘察报告
一、土质学及土力学的研究对象
土质学及土力学是一门研究土的细微观结构特性及其在 工程建筑荷载作用下的应力、变形、强度、渗流及长期稳定 性问题。 在工程建设中土作为不同的研究对象： •地基 •建筑材料 •介质（实际上是结构和荷载） 土是岩石风化后的松散沉积物，是具有土粒骨架孔隙特 性的松散介质。 土的形成： 岩石风化
随着生产力的提高和现代科学技术的不断发展，各学科 之间相互渗透、交叉、融合已成为现代科学技术发展的趋势。 本来土质学与土力学就密不可分，土质学从细微观研究土的 性质，土力学从宏观研究土的工程力学特性，所以本着微观 解释宏观，宏观指导微观的观点，我们的土质学与土力学才 能显示强大的生命力。同时该学科也还应该广泛的吸收现代 数学、测试技术等学科的先进成果，不断地充实强大该学科 的研究能力和范围，为国民经济建设服务。 另外，在基础工程和土力学也是密不可分，研究基础工 程，必涉及到大量的土力学问题，所以它们是一对孪生姐妹， 讲土力学必联系到基础工程，讲基础工程时，必用到土力学， 所以要学好土力学，必须参照基础工程的相关内容。
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
工程地质与土力学
二、基本概念与研究内容
定义 研究对象 工程地质学的基本任务 工程地质学的基本任务 学科体系 工程地质学的研究方法
定义：研究人类工程活动与地质环境之间的
相互制约并保证这种制约关系向良性方向发 工程地质学。 展的学科称之为工程地质学。 属于地质学的分支学科，工程地质学的 特点是始终与工程实践紧密联系，为应用地 质学。
瓦依昂坝位于意大利阿尔卑斯山东部皮亚韦(Piave)河支流瓦依昂河 瓦依昂坝 下游河段，混凝土双曲拱坝，最大坝高267m，水库总库容1.69亿m3， 水电站装机容量0.9万kW。施工年份1956～1960年(5年)。
工程地质学的基本任务：工程地质学 工程地质学的基本任务： 基本任务
是研究人类工程活动与地质环境之间的相互 制约关系，以便科学评价、合理利用、有效 科学评价、 科学评价 合理利用、 改造和妥善保护 妥善保护地质环境。 改造 妥善保护
在平原地区，对于工程地质的任务来说， 平原地区，对于工程地质的任务来说， 须查明土层的分布 厚度、 土层的分布、 须查明土层的分布、厚度、均匀性和其物 理力学性质以及地下水等的工程地质条件 等的工程地质条件， 理力学性质以及地下水等的工程地质条件， 并评估地基承载能力和建筑物沉降量以及 土体被挤出的可能性。 土体被挤出的可能性。 在山区， 在山区，除了研究上述平原地区所必须 的地质条件和评估地基的承载能力和变形 尚需勘察清楚建筑物场址四周的地质 外，尚需勘察清楚建筑物场址四周的地质 环境。 环境。要对这些有害地质现象进行研究分 提出评价和治理的意见， 析，提出评价和治理的意见，以确保建筑 物在地质上的稳定。 物在地质上的稳定。
工程地质学
测量专业
绪 论
一、学科性质、研究对象与任务 学科性质、 二、基本概念与研究内容 三、学科发展概况 四、相关内容及学习方法
工程地质与土力学
绪论一、概述常言道，万丈高楼平地起。
这说明人们早已意识到“建筑物”与“地”两者间的密切关系。
一切建(构)筑物都建造在地壳表层之上，地壳表层的岩土地层是直接承受建筑荷载的基本物质，又是建筑物赖以安全稳固的根基。
“建筑物”与“地”相互依存，不可分离。
在工程上，把承受建筑物荷载作用的部分岩土地层称为地基，设置于建筑物底部承受上部结构物荷载并向地基传递压力的下部结构称为基础。
地基和基础及上部结构构成了建筑物的整体。
因此，作为地基的岩土地层是关系到建筑物安全稳固的不可忽视的一部分。
此外，建筑物所坐落的自然地壳表面的地质环境，并非都是永久不变的、安全稳定和牢固的建筑场地，而是处于不断变化之中。
地壳不断地活动，自然地质作用仍然连续存在，地震经常发生；已经形成的岩土地层又重新受到风化的剥蚀、流水的冲刷侵蚀和搬运；山体崩塌、滑坡、泥石流等到处都有出现，构成极不利的建筑地质环境。
例如，近年来考古工作者发现：由于风、水的地质作用和海面的升降，许多古代建筑物沉没于海底或被风沙埋没于地下；一场大的地震使整个城市遭受到毁灭性的破坏；山体滑坡或泥石流等常把铁路和公路冲毁等，这些都是危及建筑物安全和正常使用不可忽视的地质环境问题。
因此，在建造建筑物时，不仅要考虑选择良好的岩土地层作为牢固的地基，还需考虑建筑地质环境对工程的影响。
．然而，作为建筑物地基的岩土地层是自然地质形成的产物，种类繁多，构造复杂，工程性质差异甚大：有各种坚硬的岩石；有按照不同的地质构造组成的各种岩体；也有由砂、砾石、粉土、粘土等按不同成因类型组成的松散沉积土层；还有由淤泥、淤泥质粘土及有机质土等组成的软弱土层及膨胀土、红粘土和黄土等特殊土层。
这些岩土地层在漫长的自然历史发展变化过程中，按其形成规律及沉积环境，分别以不同的地质构造和不同的成因类型，分布于地壳表面，构成复杂多变的建筑工程地质条件及地质环境。
’因此，在地壳表面进行各种建筑工程时，还有许多与岩土地层有关的问题需要进一步考虑和处理，主要的有：(1)对于某一具体建筑工程来说，首先要了解建筑场地下实际存在的岩土地层的种类与分布及其周围的地质环境。
02-1.1 工程地质学与土力学的研究对象、任务和发展简介
碎散性 三相性 • 渗透特性
18
绪论 0.1.2.3 土力学有何特点？
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
• C、选择最佳工程场地和拟定克服地质灾害应采取的工程 措施，包括环境的保护与利用和地基处理等问题。
• D、提供工程规划、设计、施工所需的工程地质资料。
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绪论 （3）研究方法
• 采取定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。 其方法主要有：
• 地质分析法 • 力学分析法（工程地质建模与计算） • 工程类比法 • 实验法（室内实验或现场试验）
工程地质与土力学
1
绪论
0 绪论
0.1 工程地质学与土力学简介
2
绪论
0.1.1 工程地质学
• 0.1.1.1 工程地质学的定义 • 0.1.1.2 工程地质学的研究对象、任务和
方法 • 0.1.1.3 工程地质学的发展
3
绪论
0.1.1.1 工程地质学的定义
地质学（Geology），是研究地球的一门自然科学， 是地学的重要组成部分。主要研究固体地球的组成、 构造、形成和演化规律等方面。
土力学绪论
2.地基和基础的概念
（1） 地基与基础的区别： 基础：将上部结构的荷载传递到地 基中的结构部分。 地基：承受由基础传来荷载的土层 （或岩层）。 持力层：位于基础底面下的第一层 土。 下卧层：持力层下的土层。
地基与基础共同作用的观点：
看作是一个共同作用体系。
2、土力学的研究内容
基础与主线
诱 因
渗透特性 变形特性 强度特性
地球
地球
让我们从以下工程事故的介绍中对本课程的内容和作用进行初步的了解。
（2）土有哪些特点？ 与其它人工材料不同之处
碎散性 三相多孔系
区域性
力学特性复杂
• 变形特性 • 强度特性 • 渗透特性
土力学需要研究和解决的三大问题
土力学是研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门 学科。是工程力学的一个分支。
1.与其它课程关系
学科 理论力学 质点或刚体
研究对象
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
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）
土力学 天然的三相碎散堆积物
连续固体
连续流体
碎散材料
2. 课程特点
内容广泛 综合性强
实践性强 知识更新周期短
教学要求
o 最终成绩=70%（考试成绩+20%平时考核与作业
o
+10%实验成绩
o 做试验前，应预习试验指导书
与我们联系：扬州大学建工学院土力学教研室
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
地震引起砂土地基液化，丧失地基承载力。 日本新泻：1964年，7.5级地震。
唐山地震
绪论
绪 论1. 土力学、地基和基础的概念土力学可以说既是一门古老的工程技术，又是一门很年轻的学科。
土力学真正发展起来是20世纪20年代以后的事情。
在学习土力学时，应注意下述名词，这些名词是在工程实践中容易混淆的基本概念。
土力学：用力学知识和土工测试技术，研究土的物理、力学性质，研究土的变形及其强度的一门学科。
土力学是土木工程学科中的一门基础学科，是工程力学的一个分支，它的一个突出特点是实践性。
地基：基础下面支承建筑物全部重量的地层，称为建筑物的地基，如图0.1所示。
天然地基：没有经过人工加固处理的地基。
人工地基：经过人工加固处理后的地基。
基础：直接与地基接触、并把上部结构的荷载传给地基的那一部分地下结构，称为基础。
浅基础：埋深d＜5m或d＜b(为基础宽度)的基础。
它采用普通的施工方法就能达到目的。
它包括单独基础、扩展基础、条形基础、交叉梁基础、筏板和箱形基础等。
深基础：d＞5m的基础。
需要采用特殊的施工方法，常见的形式有桩、墩、沉井、地下连续墙等。
建筑物的地基、基础和上部结构三部分，彼此联系，相互制约，共同工作。
地基及基础的示意图如图0.1所示。
图0.1 地基及基础示意图2. 本学科发展概况土力学知识是一门古老的工程技术，也是一门十分年轻的应用科学。
土力学的发展与基本组成内容可大致归纳如表0-1所示。
土力学·2··2·表0-1 土力学的发展和基本组成内容学 者国家 时间 内 容特 点库伦(C.A.coulomb) 法国 1773 砂土的抗剪强度理论 tan τσϕ= 库伦(C.A.coulomb) 法国 1776 挡土墙土压力理论 铁路时代、实践性达西(Darcy) 法国 1856 达西定律(V =Ki ) 砂土的透水性郎肯(W.J.M.Rankine) 英国 1857 土压力理论 简明的理论公式 文克勒(E.Winkler) 捷克 1867 文克勒地基模型地基沉降计算布辛奈斯克(J.Boussinesq) 法国 1885 弹性半空间在竖向集中力作用下的数学解 地基变形计算的基本工具 费伦纽斯(W.Felenius) 瑞典 1922 土坡稳定分析方法 极限平衡理论太沙基(K.Terzaghi) 美国 1925 发表《土力学》 超孔隙压力、有效应力原理 太沙基(K.Terzaghi)美国1929发表《工程地质学》计算机技术的发展，使得土力学理论、试验技术及原位测试技术得以飞速发展3. 本学科特点和学习要求土是岩石风化产物经各种地质作用搬运、沉积而成，是一种由固态、液态和气态物质组成的三相体系。
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3.工程地质问题
工程地质问题指的是工程地质条件与建筑 物之间存在的矛盾或问题。
由于工程建筑的类型、结构形式和规模不 同，对地质环境的要求不同，所以工程地质问 题是复杂多样的。
4.主要任务
⑴查明建筑场地的工程地质条件。为修建 建筑物选择优良的场地，并提出定性和定量的 评价； ⑵解决和预测与建筑物有关的工程地质问题， 并作出结论和建议； ⑶拟定改善和防治不良地质条件的措施。
菊石类化石
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5亿年前
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4亿年前
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3亿年前
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2亿年前
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1亿年前
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更多工程地质问题
2003年7月1日9时左右， 上海中山南路847号上海市 音像制品批发交易市场5层 楼房发生倾斜，主楼裙房倒 塌。据悉，这是正在施工中 的地铁4号线（浦东南路至 南浦大桥）区间隧道浦西联 络通道发生大量流沙涌入， 引起地面大幅沉降所致。
工 程 地 质
黄河水利职业技术学院交通系
主讲：齐善忠 (国家注册岩土工程师) E-mail：qsz0219@
课程的性质和要求
1．性质
“工程地质”是土木工程专业的一门必修课， 是一门专业基础课。 由于课程本身的性质，教学上大多为阐述性， 叙述性讲授，不同于有严谨的理论推导的数理化 课程，许多问题仅是定性的讲述。所以在学习方 法上，学生应自我调节，主动适应课程特点，学 好每一个知识点。
根据不同的研究内容、工程对象，工程 地质学可分为：
工程岩土学 工程地质学原理 工程地质勘察 环境工程地质学 区域工程地质学等
2.工程地质条件
工程地质条件是一个综合性概念，是与工 程建筑有关的地质因素的综合。
地质因素
岩土类型及其工程性质 地形地貌 地质构造 水文地质条件 物理地质现象 地质物理环境(地应力及地热等) 天然建筑材料等七个方面的因素
0绪
论
一、地质学
地质学（Geology），是研究地球的一门自然 科学，是地学的重要组成部分。主要研究固体地球 的组成、构造、形成和演化规律等方面。
二、工程地质学及其任务
1.工程地质学及分支
工程地质学是地质学的一个分支，它是研究与 工程有关的地质学部分，是从生产实践中发展起来， 研究工程建筑物的勘测设计、施工和使用过程中有 关地质问题的科学。
·引发地下水的排泄、地表水的聚集
2003年10月11日甘肃窑街山体崩塌几万立方滑落的山石已将整个 路面堆成了一堵严严实实的“石墙”，初步掌握的事故原因是： (1)窑街矿队办下窑街村何少良采石场多年采石造成山体松动滑坡。 (2)近期红古降雨较多，影响了地质稳定。
5.目的
通过野外勘察和研究、实验室实验，取得 可靠的资料，阐明建筑场地的地质条件，解决 有关的地质问题，为设计和施工提供必要而准 确的地质资料，以保证建筑物的稳定安全，同 时保证尽可能经济合理。
思考题：
什么是工程地质条件，什么是 工程地质问题？
工程地质有关的图片
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植物化石
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1.与工程建设有关的矿物岩石、地质构造、物理 地质作用、地下水等基本常识； 2.水利工程常见的工程地质问题的分析与评价； 3.工程地质环境的基本概念及工程地质勘察的基 本方法。
4．重点 ⑴掌握常见的岩石类型特征； ⑵典型的地质构造和简单的不良地质现象； ⑶了解几种特殊土的基本性质和学会阅读一 般的地质图。
2．要求 由于本课程内容丰富，涉及的知识面广， 并具有很强的实践性，但学时有限，故只能重 点介绍与我们今后工作紧密相关的某些部分， 因此对学生作如下要求： ⑴上课认真听讲，勤记笔记；
⑵课后及时消化当天所学内容；
⑶在野外，学生应结合理论，辨认矿物和 岩石标本，识读一般的地质图。
3.本课程的主要内容