中南大学 土力学实验教程32页PPT
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土力学实验教学课件
• 实验方法：烘干法。
• 本实验方法适用于粘性土、砂性土和有机质土类。 • 实验目的：测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计 算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不 可缺少的一个基本指标。
二、仪器设备：
（1）烘箱：采用远红外干燥箱，温度能保持
105～110℃。
（2）天平：分度值0.01g。
水质量
干土 质量
含水率
液限
塑限
mω （g） 4.12 5.75 7.95
ms （g） 15.50 17.20 18.80
ω ωL ωp （％） （％） （％） 26.6 33.4 41.5 19.5 42.3
实验四 固结实验
一、概述：
• 土体在受外力作用后，其体积变小的现象称为土
的压缩。
• 实验目的：测定试样在侧限与轴向排水条件下的
1、仪器设备：
• 重为76g光电式液限仪、秒表、铝盒、调土刀、
调土碗、吸管、吹风机、孔径为0.5mm的标准筛、
凡士林等。
远 红 外 干 燥 箱
铝 盒
调 土 碗
液 限 仪
修 土 刀
2、操作步骤：土样制备→装土入杯→安装试样→测 读深度→取土样称重→重复以上步骤→烘干 (1)土样制备：当采用风干土样时，取通过0.5mm筛 的代表性土样约200g，分成三份，分别放入碗中， 加入不同数量的水，然后按下沉深度约为4～ 5mm，9～11mm，15～17mm范围制备不同稠 度的试样。(注意技巧)。 (2)装土入杯：将制备的试样调拌均匀，填入试样杯 中，填满后用刮土刀刮平表面，填样时不应留有 空隙，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。
(1)环刀：内径为61.8mm，高度为20mm，体积为
60cm3 。
土力学土的抗剪强与地基承载力PPT课件
水平方向 x 0: sin dl cos dl 3 sin dl 0
垂直方向 y 0: cos dl sin dl 1 cos dl 0
解联立方程(a)、(b)可求得任意截面mn上的法向应力σ与剪应 力τ：
第8页/共95页
§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
[解]用四种方法计算。
⑴把σ3、φ、C代入(4.11)，得： σ1p= σ3tg2(45°+φ/2)=30×tg260°=90kPa 这表明：在σ3=30kPa的条件下，该点如处于极限平衡，则最大 主应力为90kPa。据算出的σ1p及σ3作摩尔应力圆，则此圆必与强 度包线相切。现将计算值σ1p与实际值比较：若σ1>σ1p，则据σ1 与σ3作的应力圆必与强度包线相割，该点已破坏；若σ1>σ1p该点 稳定。现σ1=100kPa>σ1p=90kPa,故可判断该点已破坏。
。
第7页/共95页
§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
2、任意斜面上的应力
在微元体上取任一截面mn，与大主应力 面即水平面成α角，斜面mn上作用法向应力 σ和剪应力τ，如图4.4(c)所示。现在求σ 、τ与σ1、σ3之间的关系。
取dy=1，按平面问题计算。设直角坐标 ：以m点为坐标原点O，ox向右为正，oz向下 为正。根据静力平衡条件与竖向合力为零。
第3页/共95页
§4.1 概 述
§4.1.2 土的强度成果的应用
1、地基承载力与地基稳定性 地基承载力与地基稳定性，是每一项建筑工程都遇到的问题，
具有普遍意义。
当上部荷载N较小，地基处于压密阶段或地基中塑性变形区很
小时，地基是稳定的。
若上部荷载N很大，地基中的塑性变形区越来越大，最后边成
垂直方向 y 0: cos dl sin dl 1 cos dl 0
解联立方程(a)、(b)可求得任意截面mn上的法向应力σ与剪应 力τ：
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§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
[解]用四种方法计算。
⑴把σ3、φ、C代入(4.11)，得： σ1p= σ3tg2(45°+φ/2)=30×tg260°=90kPa 这表明：在σ3=30kPa的条件下，该点如处于极限平衡，则最大 主应力为90kPa。据算出的σ1p及σ3作摩尔应力圆，则此圆必与强 度包线相切。现将计算值σ1p与实际值比较：若σ1>σ1p，则据σ1 与σ3作的应力圆必与强度包线相割，该点已破坏；若σ1>σ1p该点 稳定。现σ1=100kPa>σ1p=90kPa,故可判断该点已破坏。
。
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§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
2、任意斜面上的应力
在微元体上取任一截面mn，与大主应力 面即水平面成α角，斜面mn上作用法向应力 σ和剪应力τ，如图4.4(c)所示。现在求σ 、τ与σ1、σ3之间的关系。
取dy=1，按平面问题计算。设直角坐标 ：以m点为坐标原点O，ox向右为正，oz向下 为正。根据静力平衡条件与竖向合力为零。
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§4.1 概 述
§4.1.2 土的强度成果的应用
1、地基承载力与地基稳定性 地基承载力与地基稳定性，是每一项建筑工程都遇到的问题，
具有普遍意义。
当上部荷载N较小，地基处于压密阶段或地基中塑性变形区很
小时，地基是稳定的。
若上部荷载N很大，地基中的塑性变形区越来越大，最后边成
土力学实验教程
实验课程、实验项目及实验模块一览表
实验模块
序 实验 层 号 课程 次
实验项目
1
岩土辨识实验
2 3
土的物性指标、土的物理性质 基 压缩试验 本
4
型 直接剪切试验
5
三轴压缩试验
6
土的渗透试验
7
综 填土压实性的试验评价
8
合 粘性土强度及压缩性的试验研究
设
9
计 CBR 试验
土力学 型
10
实验 工 地基压板试验
土力学实验教程
土力学是高等院校土木等专业的一门必修课。由于土的性质及途观问题的复杂性，土力 学实验是认识和确定土的物理、力学特性，以及研究土工结构力学特性的重要手段。通过实 验教学，使学生熟练掌握基本的实验技术和方法，并初步具有设计和进行综合性、研究型的 能力。土力学实验能够增强学生的动手能力，增强学生对土的感性认识，有助于学生巩固和 加深理所学的理论知识，是土力学课程的重要组成部分。
程
实
11
践 地基静力触探试验
型
个
性
化
12
挡墙土压力的试验研究 创
新
型公ຫໍສະໝຸດ 专业模块共道建
基 础桥 模梁
隧 道
路 与 铁
筑 与 市
块
道政
√
√ √ √
√
√ √
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实验模块
序 实验 层 号 课程 次
实验项目
1
岩土辨识实验
2 3
土的物性指标、土的物理性质 基 压缩试验 本
4
型 直接剪切试验
5
三轴压缩试验
6
土的渗透试验
7
综 填土压实性的试验评价
8
合 粘性土强度及压缩性的试验研究
设
9
计 CBR 试验
土力学 型
10
实验 工 地基压板试验
土力学实验教程
土力学是高等院校土木等专业的一门必修课。由于土的性质及途观问题的复杂性，土力 学实验是认识和确定土的物理、力学特性，以及研究土工结构力学特性的重要手段。通过实 验教学，使学生熟练掌握基本的实验技术和方法，并初步具有设计和进行综合性、研究型的 能力。土力学实验能够增强学生的动手能力，增强学生对土的感性认识，有助于学生巩固和 加深理所学的理论知识，是土力学课程的重要组成部分。
程
实
11
践 地基静力触探试验
型
个
性
化
12
挡墙土压力的试验研究 创
新
型公ຫໍສະໝຸດ 专业模块共道建
基 础桥 模梁
隧 道
路 与 铁
筑 与 市
块
道政
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土力学第二章中南大学
0
土样
Δh h1
h2
0 滤网
渗透力j：单位土体内土骨架所受到旳渗透水流旳拖曳力
j = J/V = wh /L = wi
土水隔离受力分析
• 土骨架受力分析：
P1
有效重量：W=L
总渗透力：J=Lj
滤网旳反力：R
• 孔隙水受力分析：
水压力：P1= whw
P2 R
P2 = wh1
总渗透力：J=J
水重+浮力反力：
水旳性质
对粘性土，影响颗粒旳表面力
不同粘土矿物之间渗透系数相差 极大，其渗透性大小旳顺序为高 岭石>伊里石>蒙脱石 ；当粘土 中具有可互换旳钠离子越多时， 其渗透性将越低
塑性指数Ip综合反应土旳颗粒大 小和矿物成份，常是渗透系数旳 参数
土旳性质 • 粒径大小及级配 • 孔隙比 • 矿物成份 • 构造
k1 0.01m / day k2 1m / day k3 100m / day
k1 z k2 k3
x
H1 H2 H H3
kx
kiHi 33.67m / day H
按层厚加权平均，由较大值控制
kz
H 0.03m / day Hi
ki
层厚倒数加权平均，由较小值控制
第二章：土旳渗透性和渗流问题
W
＝L( + w)
P2 = wh2 R=?
R + P2 = W + P1 R + wh2 = L(+ w) + whw
ab
贮水器
hw
L 土样
h2
0
0
滤网
R = L
ab
土水整体受力分析-渗流
截面积 A=1
土样
Δh h1
h2
0 滤网
渗透力j：单位土体内土骨架所受到旳渗透水流旳拖曳力
j = J/V = wh /L = wi
土水隔离受力分析
• 土骨架受力分析：
P1
有效重量：W=L
总渗透力：J=Lj
滤网旳反力：R
• 孔隙水受力分析：
水压力：P1= whw
P2 R
P2 = wh1
总渗透力：J=J
水重+浮力反力：
水旳性质
对粘性土，影响颗粒旳表面力
不同粘土矿物之间渗透系数相差 极大，其渗透性大小旳顺序为高 岭石>伊里石>蒙脱石 ；当粘土 中具有可互换旳钠离子越多时， 其渗透性将越低
塑性指数Ip综合反应土旳颗粒大 小和矿物成份，常是渗透系数旳 参数
土旳性质 • 粒径大小及级配 • 孔隙比 • 矿物成份 • 构造
k1 0.01m / day k2 1m / day k3 100m / day
k1 z k2 k3
x
H1 H2 H H3
kx
kiHi 33.67m / day H
按层厚加权平均，由较大值控制
kz
H 0.03m / day Hi
ki
层厚倒数加权平均，由较小值控制
第二章：土旳渗透性和渗流问题
W
＝L( + w)
P2 = wh2 R=?
R + P2 = W + P1 R + wh2 = L(+ w) + whw
ab
贮水器
hw
L 土样
h2
0
0
滤网
R = L
ab
土水整体受力分析-渗流
截面积 A=1
土力学实验教学(6个常规试验)PPT课件
（3）擦净环刀外壁，称环刀与土质量m1，准确至 0.1g。
（4）本实验须进行二次平行测定，其平行差值不 得大于0.03g/cm3，求其算术平均值。
14
四、成果整理：
按下列公式计算湿密度和干密度
式中
d
1＋0.010
——湿密度，g/cm3；
m 1
V
m 2
m 1 ——环刀与土质量，g；
m 2 ——环刀质量，g；
16
二、液限实验
1、仪器设备： 重为76g（交通部土工实验规程用100g重的
圆锥仪）的手提式或者电子自动液限仪、 秒表、铝盒、调土刀、瓷碗、吸管、吹风 机、孔径为0.5mm的标准筛、研钵、凡士林 等。
17
鼓 风 干
铝 盒
燥
箱
调 土 碗 液 限 仪 修 土 刀
18
2、操作步骤：
（1）土样制备，应尽可能采用天然含水量的土样 进行测定，如为风干土时，应预先进行研碎并过 0.5mm筛，而后喷洒适量的水拌和后放在有盖玻 璃瓶中润湿静置24小时。
为了近似地模拟现场土体的剪切条件，将直剪实 验分为快剪，固结快剪和慢剪三种实验方法。本 实验只进行快剪实验。
实验性质：验证型基本实验。
38
二、仪器设备：
（1）应变控制式直剪仪。 （2）环刀：内径61.8mm，高20mm。 （3）位移量测设备：百分表：量程为10mm，分
度值为0.01mm。
0
m
' 0
V
； ，g/cm3；34
ei
——某一压力下稳定孔隙比；ei
hi hs
1
，hs
h0 1 e0
P i ——某一压力值（kPa）；
m 0 ——湿土质量，g；
（4）本实验须进行二次平行测定，其平行差值不 得大于0.03g/cm3，求其算术平均值。
14
四、成果整理：
按下列公式计算湿密度和干密度
式中
d
1＋0.010
——湿密度，g/cm3；
m 1
V
m 2
m 1 ——环刀与土质量，g；
m 2 ——环刀质量，g；
16
二、液限实验
1、仪器设备： 重为76g（交通部土工实验规程用100g重的
圆锥仪）的手提式或者电子自动液限仪、 秒表、铝盒、调土刀、瓷碗、吸管、吹风 机、孔径为0.5mm的标准筛、研钵、凡士林 等。
17
鼓 风 干
铝 盒
燥
箱
调 土 碗 液 限 仪 修 土 刀
18
2、操作步骤：
（1）土样制备，应尽可能采用天然含水量的土样 进行测定，如为风干土时，应预先进行研碎并过 0.5mm筛，而后喷洒适量的水拌和后放在有盖玻 璃瓶中润湿静置24小时。
为了近似地模拟现场土体的剪切条件，将直剪实 验分为快剪，固结快剪和慢剪三种实验方法。本 实验只进行快剪实验。
实验性质：验证型基本实验。
38
二、仪器设备：
（1）应变控制式直剪仪。 （2）环刀：内径61.8mm，高20mm。 （3）位移量测设备：百分表：量程为10mm，分
度值为0.01mm。
0
m
' 0
V
； ，g/cm3；34
ei
——某一压力下稳定孔隙比；ei
hi hs
1
，hs
h0 1 e0
P i ——某一压力值（kPa）；
m 0 ——湿土质量，g；
《土力学》教案》课件
《土力学》教案课件第一章：土力学概述1.1 土力学的定义和研究对象1.2 土的分类和性质1.3 土力学的研究方法和基本原理1.4 土力学在工程中的应用第二章：土的物理性质2.1 土的组成和结构2.2 土的粒径分布和孔隙率2.3 土的密度和相对湿度2.4 土的渗透性和毛细作用第三章：土的力学性质3.1 土的压缩性和固结理论3.2 土的剪切强度和剪切变形3.3 土的弹性模量和泊松比3.4 土的粘聚力和内摩擦角第四章：土的压力和稳定性4.1 土的自重压力和有效压力4.2 土的浮力4.3 土的抗剪强度和稳定性分析4.4 土的压力分布和支撑结构的设计第五章：土的动力性质5.1 土的动力响应和动力特性5.2 土的动剪切强度和动模量5.3 土的动力压缩和动力固结5.4 土的动力稳定性和地震工程第六章：土工测试方法6.1 土样采集和制备6.2 土的物理性质测试6.3 土的力学性质测试6.4 土的渗透性测试第七章：土的工程应用7.1 土在基础工程中的应用7.2 土在地下工程中的应用7.3 土在水利工程中的应用7.4 土在道路工程中的应用第八章：土的加固和改良8.1 土的加固方法和技术8.2 土的改良方法和材料8.3 土的加固和改良效果评价8.4 土的加固和改良在工程中的应用第九章：土力学数值分析9.1 土力学数值模型的建立9.2 土力学数值分析的方法和算法9.3 土力学数值分析在工程中的应用案例9.4 土力学数值分析的局限性和发展趋势第十章：土力学发展趋势与展望10.1 土力学研究的新理论和新方法10.2 土力学在可持续发展和环境保护中的应用10.3 土力学在智能化和数字化技术的发展趋势10.4 土力学在工程实践中的挑战和机遇重点解析本文档详细介绍了《土力学》教案课件的十个章节内容，涵盖了土力学的概述、物理性质、力学性质、压力和稳定性、动力性质、土工测试方法、土的工程应用、土的加固和改良、土力学数值分析以及土力学的发展趋势与展望等方面的基础知识、应用技术和研究动态。
土力学课件ppt
环境工程中的土力学
总结词
环境保护、土壤修复
详细描述
在环境工程中，土力学主要关注土壤污染和修复、土壤保持和土地复垦等方面。它研究土壤污染物的 迁移转化规律，提出土壤修复和改良的方法和技术，为环境保护和土地资源可持续利用提供科学依据 。
地质工程中的土力学
总结词
岩土工程、地质灾害防治
详细描述
地质工程中的土力学主要研究岩土体的稳定性、变形和渗流 等问题，涉及到边坡工程、地下工程、地基处理等方面的应 用。同时，它也涉及到地质灾害的防治，如滑坡、泥石流等 自然灾害的预测和治理。
04
渗流基本概念
渗流
土中水流在土壤孔隙中的流动现象。
孔隙压力
土壤孔隙中的流体压力。
渗透力
水流在土壤孔隙中流动时对土壤颗粒产生的动水 压力。
达西定律
达西定律描述了水在土壤孔隙中流动 时的速度与压力梯度之间的关系，即 水流的速率与孔隙压力梯度成正比。
达西定律是渗流理论的基本定律，适 用于描述土壤和岩石等连续介质的渗 流。
的数学模型。
常见的固结方程有太沙 基固结方程、剑桥固结
方程等。
土力学在工程中的
07
应用
土木工程中的土力学
总结词
基础建设、建筑安全
详细描述
土力学在土木工程中主要用于研究和解决地基与基础的问题，确保建筑物的安 全性和稳定性。它涉及到土的强度、变形、渗透等基本特性，以及如何进行合 理的地基设计、基础选型和施工方法选择。
土压力理论
02
静止土压力
静止土压力是指土体在无外力作用或外力作用平衡时产生的土压力，通常表现为 土体内部的应力状态。
静止土压力的大小与挡土墙的刚度和位移有关，计算公式为：P = K * γ * H，其 中K为静止土压力系数，γ为土的容重，H为挡土墙高度。
土力学课程讲解PPT学习教案
土力学
第20页/共72页
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
第21页/共72页
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
第23页/共72页
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 )
第26页/共72页
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 ：
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