岩土力学全册配套完整教学课件
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《岩石力学》(完整版)ppt课件
G/V
G——岩石总质量；V——总体积。
（2）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单 位体积质量（水中浸48小时）
d
G1 VV W
V
(KN / m3 )
VV——孔隙体积
；.
9
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体 积质量（108℃烘24h）
c G1 / V （KN/m3）
G1——岩石固体的质量。
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
；.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
；.
29
；.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
；.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 15103 50103 MPa 之间。
其相互结合的情况。 构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
；.
1
岩浆岩：强度高、均质性好
岩石分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性 变质岩：不稳定与变质程度和原 岩性质有关
岩体=岩块+结构面
岩体
结构 面
岩块
G——岩石总质量；V——总体积。
（2）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单 位体积质量（水中浸48小时）
d
G1 VV W
V
(KN / m3 )
VV——孔隙体积
；.
9
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体 积质量（108℃烘24h）
c G1 / V （KN/m3）
G1——岩石固体的质量。
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
；.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
；.
29
；.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
；.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 15103 50103 MPa 之间。
其相互结合的情况。 构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
；.
1
岩浆岩：强度高、均质性好
岩石分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性 变质岩：不稳定与变质程度和原 岩性质有关
岩体=岩块+结构面
岩体
结构 面
岩块
岩石力学课程(课堂PPT)
上节回顾－Review
岩石力学研究的对象及特点 岩石力学研究的主要内容 岩石力学的研究方法
本节内容——Next
我们将进入岩石力学的重要内容 ——岩石的物理性质的学习中… …
1
岩石/岩体性质
物理性质
包括密度、容重、 含水率、抗冻等性 质
力学性质
包括弹性/变形模 量、抗拉、抗压、 抗剪强度等
2
第二章 岩石的物理性状（性质） Chapter 2 Physical Properties of Rock
14
§2.1 岩体的结构特性
岩体结构面的特征 结构面的成因类型
成因类型
地质类型
沉积结 构面
1层理层面 2软弱夹层 3不整合面、假整合面 4沉积间断面
原
生 结 构
岩浆岩 结构面
1侵入体与围岩接触面 2岩脉岩墙接触面 3原生冷凝节理
面
产状
一般与岩层产状 一致，为层间结 构面
岩脉受构造结构 面控制，而原生 节理受岩体接触 面控制
岩体结构面的特征 结构面的规模
Ⅰ级——指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳定性，
直接影响工程岩体稳定性；
Ⅱ级
Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学 ——作指用延的伸边长界而宽条度件不和大破的区坏域方性式地，质它界面们。的组合
Ⅲ级 ——往指往长构度成数可十米能至滑数移百岩米的体断的层边、界区面域性，节直理接、威延伸较好的层
27
§2.3 岩石的物理性质指标
在前面说到，岩石力学问题的研究首先 应从岩石的基本物理力学性质研究入手，本 节介绍岩石（块）的基本物理性质的主要指 标及测试方法。
散体状 结构
构造影响剧烈的断 层破碎带，强风化 带，全风化带
岩石力学研究的对象及特点 岩石力学研究的主要内容 岩石力学的研究方法
本节内容——Next
我们将进入岩石力学的重要内容 ——岩石的物理性质的学习中… …
1
岩石/岩体性质
物理性质
包括密度、容重、 含水率、抗冻等性 质
力学性质
包括弹性/变形模 量、抗拉、抗压、 抗剪强度等
2
第二章 岩石的物理性状（性质） Chapter 2 Physical Properties of Rock
14
§2.1 岩体的结构特性
岩体结构面的特征 结构面的成因类型
成因类型
地质类型
沉积结 构面
1层理层面 2软弱夹层 3不整合面、假整合面 4沉积间断面
原
生 结 构
岩浆岩 结构面
1侵入体与围岩接触面 2岩脉岩墙接触面 3原生冷凝节理
面
产状
一般与岩层产状 一致，为层间结 构面
岩脉受构造结构 面控制，而原生 节理受岩体接触 面控制
岩体结构面的特征 结构面的规模
Ⅰ级——指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳定性，
直接影响工程岩体稳定性；
Ⅱ级
Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学 ——作指用延的伸边长界而宽条度件不和大破的区坏域方性式地，质它界面们。的组合
Ⅲ级 ——往指往长构度成数可十米能至滑数移百岩米的体断的层边、界区面域性，节直理接、威延伸较好的层
27
§2.3 岩石的物理性质指标
在前面说到，岩石力学问题的研究首先 应从岩石的基本物理力学性质研究入手，本 节介绍岩石（块）的基本物理性质的主要指 标及测试方法。
散体状 结构
构造影响剧烈的断 层破碎带，强风化 带，全风化带
岩土弹塑性力学教学课件(共13章)第3章_应变状态
§3.1 应变状态11
• 三个刚性转动分量及6个应变分量合在一起，才全 面反映了物体变形
xyz x y z xy yz zx
B
B’’ 刚性转动
B’’’
B’
变形
A 刚性平动 A`
§3.1 应变状态12
• 工程应变： ln l0
l0
变形后长度 原始长度
不适用于大变形
• 自然应变/对数应变：
在塑性变形较大时，用-曲线不能真正代表加载和变形的状态。
x y z
• ——弹性体一点的体积改变量
• 引入体积应变有助于简化公式。
• 大于零表示体积膨胀，小于零体积压缩。
• 注意：土力学中塑性体应变符号约定相反。
§3.2 主应变与应变主方向8
应变Lode参数: 为表征偏量应变张量的形式，引入应变Lode参数：
22 3 1 3
1
(1.66)
如果两种应变状态με 相等，表明它们所对应的应变莫尔圆 相似，也即偏应变张量的形式相同。
Vz y
;
zx
Vz x
Vx z
;
§3.3 应变率张量 2
小变形情况下，应变速率分量与应变分量间存在如下关系:
x
Vx x
du x dt
d dt
u x
x
u x
y
Vy y
dv y dt
d v
dt
y
y
v y
z
Vz z
z
dw dt
d w dt z
z
w z
线应变速率
j
Vj,i )
(1.56)
§3.3 主应变与应变主方向 4
由于时间度量的绝对值对塑性规律没有影响，因
岩土力学课程教学教案PPT课件
详细描述
在地基施工过程中，需要进行实时监测，及时发 现和解决潜在的问题，确保地基的稳定性和建筑 物的安全性。同时，对于高层建筑而言，还需要 考虑地震等自然灾害的影响，采取相应的抗震措 施。
边坡稳定性分析案例
• 总结词：边坡稳定性分析是岩土工程中常见的项目之一，需要考虑多种因素， 包括土壤性质、边坡角度、降雨等。
03
岩土力学中的问题分析方法
数值分析方法
有限元法
通过将连续的岩土体离散成有限个小 的单元体，利用这些单元体的平衡关 系来建立方程组，并求解该方程组得 到岩土体的应力、应变等参数。
有限差分法
将连续的岩土体离散成有限个小的差 分网格，通过差分近似代替微分，建 立离散的差分方程组，并求解该方程 组得到岩土体的应力、应变等参数。
• 详细描述：在边坡稳定性分析中，需要运用岩土力学的原理，对边坡的应力和 变形进行详细的分析和评估。同时，需要采取有效的措施，如边坡加固、排水 等，以提高边坡的稳定性。
• 总结词：边坡稳定性分析需要考虑多种因素，包括土壤性质、边坡角度、降雨 等，同时需要运用岩土力学的原理进行评估和设计。
• 详细描述：在边坡施工过程中，需要进行实时监测，及时发现和解决潜在的问 题，确保边坡的稳定性和施工安全。同时，对于高速公路、铁路等线性工程而 言，还需要考虑边坡的排水和防护问题，采取相应的措施确保工程的安全性和 稳定性。
高层建筑地基稳定性案例
总结词
高层建筑的地基稳定性是建筑物安全的重要保障 ，需要考虑多种因素，包括地质条件、土壤性质 、建筑物重量等。
总结词
高层建筑的地基稳定性需要考虑多种因素，包括 地质条件、土壤性质、建筑物重量等，同时需要 运用岩土力学的原理进行评估和设计。
详细描述
在地基施工过程中，需要进行实时监测，及时发 现和解决潜在的问题，确保地基的稳定性和建筑 物的安全性。同时，对于高层建筑而言，还需要 考虑地震等自然灾害的影响，采取相应的抗震措 施。
边坡稳定性分析案例
• 总结词：边坡稳定性分析是岩土工程中常见的项目之一，需要考虑多种因素， 包括土壤性质、边坡角度、降雨等。
03
岩土力学中的问题分析方法
数值分析方法
有限元法
通过将连续的岩土体离散成有限个小 的单元体，利用这些单元体的平衡关 系来建立方程组，并求解该方程组得 到岩土体的应力、应变等参数。
有限差分法
将连续的岩土体离散成有限个小的差 分网格，通过差分近似代替微分，建 立离散的差分方程组，并求解该方程 组得到岩土体的应力、应变等参数。
• 详细描述：在边坡稳定性分析中，需要运用岩土力学的原理，对边坡的应力和 变形进行详细的分析和评估。同时，需要采取有效的措施，如边坡加固、排水 等，以提高边坡的稳定性。
• 总结词：边坡稳定性分析需要考虑多种因素，包括土壤性质、边坡角度、降雨 等，同时需要运用岩土力学的原理进行评估和设计。
• 详细描述：在边坡施工过程中，需要进行实时监测，及时发现和解决潜在的问 题，确保边坡的稳定性和施工安全。同时，对于高速公路、铁路等线性工程而 言，还需要考虑边坡的排水和防护问题，采取相应的措施确保工程的安全性和 稳定性。
高层建筑地基稳定性案例
总结词
高层建筑的地基稳定性是建筑物安全的重要保障 ，需要考虑多种因素，包括地质条件、土壤性质 、建筑物重量等。
总结词
高层建筑的地基稳定性需要考虑多种因素，包括 地质条件、土壤性质、建筑物重量等，同时需要 运用岩土力学的原理进行评估和设计。
详细描述
岩土力学-chpt5-PPT文档资料
tg ( 45 ) 2 c tg ( 45 )
2 3 f 1 f
2
2
tg ( 45 ) 2 c tg ( 45 )
2 1 f 3 f
2
2
岩土工程研究所
第五章 土的抗剪强度
从图中还可以看出，按照莫尔－库仑破坏准则，当土处于极限平衡 状态时，其极限应力圆与抗剪强度线相切与D点，这说明此时土体 中已出现了一对剪破面。 剪破面与大主应力面的夹角θf 称为破坏角，从图中的几何关系可得 到理论剪破角为： θf=45°+φ/2 注意：给定大主应力时，小主应力越小，越接近破坏； 给定小主应力时，大主应力越大，越接近破坏；
岩土工程研究所
第五章 土的抗剪强度
【例题5－2】已知某土体单元的大主应力σ1＝480kPa，小主应力σ3 ＝210kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=20kPa，φ＝18°， 问该单元土体处于什么状态？ 【解】已知σ1＝480kPa，σ3＝210kPa ，c=20kPa，
下面将根据莫尔－库仑破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡状 态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系，该关系称为土的极限 平衡条件。
根据莫尔－库仑破坏准则，当单元土体达到极限平衡状态时，莫尔应 力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。
岩土工程研究所
第五章 土的抗剪强度
根据图中的几何关系并经过三角公式的变换，可得
5-1 概述
在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和剪应 力，其中法向应力作用将使土体发生压密，而剪应力作用可使土 体发生剪切变形。
当土中一点某一截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度 时，它将沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破 坏。 土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的重要 特点。
岩石力学基本教程 教学配套课件 侯公羽 第8章 岩石力学在边坡工程中的应用
崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。这类岩体能形成高陡 的边坡，边坡前缘由于应力重分布和卸荷等原因，产生长而深的 拉张裂缝，并与其他结构面组合，逐渐形成连续贯通的分离面。 在触发因素作用下发生崩塌(图8.4)。组成这类岩体的岩石有砂 岩、灰岩、石英岩、花岗岩等。此外，近于水平状产出的软硬相 间岩层组成的陡坡，由于软弱岩层风化剥蚀形成凹龛或蠕变，也 会形成局部崩塌(图8.5)。
6/4
尚辅教学配套课件
图8.4 坚硬岩石组成的边破前缘 卸荷裂隙导致崩塌示意图
1—灰岩；2—砂页岩；3—石英岩
6/4
图8.5 软硬岩性互层的陡坡 局部崩塌示意图
1—砂岩；2—页岩
尚辅教学配套课件
构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大。 崩塌的形成又与地形直接相关。 风化作用也对崩塌的形成有一定影响。因为风化作用能使边 坡前缘各种成因的裂隙加深加宽，对崩塌的发生起催化作用。此 外，在干旱、半干旱气候区，由于物理风化强烈，导致岩石机械 破碎而发生崩塌；高寒山区的冰劈作用也有利于崩塌的形成。 在上述诸条件制约下，崩塌的发生还与短时的裂隙水压力以 及地震或爆破震动等触发因素有密切关系。尤其是强烈的地震， 常可引起大规模崩塌，造成严重灾祸。 湖北省远安县境内的盐池河磷矿灾难性山崩，是崩塌形成诸 条件制约的典型实例。该磷矿位于一峡谷中。岩层为上震旦统灯 影组(Zbdn)厚层块状白云岩及上震旦统陡山沱组(Zbd)含磷矿层 的薄至中厚层白云岩、白云质泥岩及砂质页岩。岩层中发育有两 组垂直节理，使山顶部的灯影组厚层白云岩三面临空。地下采矿 平巷使地表沿两组垂直节理追踪发展张裂缝。1980年6月8~10日 连续两天大雨的触发，使山体顶部前缘厚层白云岩沿层面滑出形 成崩塌，体积约100万m3，造成生命财产的严重损失(图8.6)。
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尚辅教学配套课件
图8.4 坚硬岩石组成的边破前缘 卸荷裂隙导致崩塌示意图
1—灰岩；2—砂页岩；3—石英岩
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图8.5 软硬岩性互层的陡坡 局部崩塌示意图
1—砂岩；2—页岩
尚辅教学配套课件
构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大。 崩塌的形成又与地形直接相关。 风化作用也对崩塌的形成有一定影响。因为风化作用能使边 坡前缘各种成因的裂隙加深加宽，对崩塌的发生起催化作用。此 外，在干旱、半干旱气候区，由于物理风化强烈，导致岩石机械 破碎而发生崩塌；高寒山区的冰劈作用也有利于崩塌的形成。 在上述诸条件制约下，崩塌的发生还与短时的裂隙水压力以 及地震或爆破震动等触发因素有密切关系。尤其是强烈的地震， 常可引起大规模崩塌，造成严重灾祸。 湖北省远安县境内的盐池河磷矿灾难性山崩，是崩塌形成诸 条件制约的典型实例。该磷矿位于一峡谷中。岩层为上震旦统灯 影组(Zbdn)厚层块状白云岩及上震旦统陡山沱组(Zbd)含磷矿层 的薄至中厚层白云岩、白云质泥岩及砂质页岩。岩层中发育有两 组垂直节理，使山顶部的灯影组厚层白云岩三面临空。地下采矿 平巷使地表沿两组垂直节理追踪发展张裂缝。1980年6月8~10日 连续两天大雨的触发，使山体顶部前缘厚层白云岩沿层面滑出形 成崩塌，体积约100万m3，造成生命财产的严重损失(图8.6)。
岩土力学(研究生课件)6
粘性土的稠度
液限 流动状态与可塑状态的界限含水率，可塑状态的 上限含水率 塑限 可塑状态与半固体状态的界限含水率，可塑状态的 下限含水率
wL
wP
ws
10 2019/2/26
缩限 半固体状态与固体状态的界限含水率，即粘性土随
着含水率的减小而体积开始不变的含水率。
土力学讲座系列四
粘性土的稠度
粘性土从一种状态转变为另外一种状态 是逐渐过渡的，并无明确的界限。目前 工程上只是根据某些通用的试验方法测 定这些界限含水率。
土力学讲座系列四 2 2019/2/26
1.3.1 无粘性土的相对密实度
无粘性土的孔隙比的范围受土粒的大小、 形状和级配的影响很大。因此即便两种 无粘性土具有同样的孔隙比也未必表明 他们处于同样的状态。 在工程上一般用相对密实度Dr来衡量无 粘性土的松紧程度。它是用无粘性土自 身最松和最密两种极限状态作为判别的 基准。
1.3土的物理状态指标
土力学讲座系列四
1 2019/2/26
1.3.1无粘性土的相对密实度
对无粘性土来说，土体的松密程度对土 的工程性质影响很大。 土的密实程度越高，压缩性越小，其工 程特性越好； 土的密实程度越低，压缩性越大，其工 程特性越差。 描述土的松紧程度的指标有干密度和孔 隙比，密实度在一定程度上可用其孔隙 比来反映
土力学讲座系列四 13 2019/2/26
液限测定方法：
液塑限联合测定法和碟式仪法
液塑限联合测定法： 《土工试验方法标准》（ GB/T501231999）规定入土深度恰好为17毫米所对 应的含水率为17毫米液限，入土深度恰 好为10毫米所对应的含水率为10毫米液 限。
土力学讲座系列四 14 2019/2/26
岩土力学课件
评价 工程设计要求
综合评价
法
稳定、合理
不稳定、不合理
工程设计 处理方案或修改α角
施工
边坡岩体力学研究框图
我国岩石力学的发展
第一阶段（上世纪50年代至60年代中期）
在一些中小型岩体工程的推动下，进行了岩石力学的试验研究工 作。1958年三峡基岩组的成立，开始了岩石力学系统规划与实施。 处于萌芽阶段。
基本理论
总学时：30学时 作业： 4-5 次
考核方式： 笔试70％＋作业15％＋平时 考评15％
工程实际
岩块与岩体地质特征 §2
岩石的物理力学性质 §3 §4
岩石的变形强度性质
结构面变形与强度性质 §5
岩体的力学性质 §6
岩体中的天然应力 §7
地下洞室围岩稳定性 分析 §8
边坡岩体稳定性 §9
地基岩体稳定性 §10
20世纪60年代～70年代末： 意识到被结构面切割的岩体性质与完整的小岩块性质 有本质区别，奥地利学派起了很大的推动作用。
20世纪80年代初～： 认识到岩体结构的实质，认为岩体的变形与稳定性主 要受控于岩体结构及结构面的力学性质，因此必须重 视岩体结构和结构面二者的力学性质及其联系。
7
研究趋势
1.5研究方法
岩
体
•工程地质研究法 研究岩块和岩体的地质与结构特 征，为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质
力
资料 •试验法 为岩体变形和稳定性分析计算提供必要的
学
物理力学参数 •数学力学分析法 通过建立岩体力学模型和利用适 当的分析方法，预测岩体在各种力场作用下的变形
与稳定性，为设计和施工提供定量依据KMASS MECHANICS 苏永华
湖南大学土木工程学院
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• 深基础 ——借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、 墩基、沉井和地下连续墙。
地基与基础设计的基本条件
➢ 作用于地基上的荷载效应不得超过地基容 许承载力值。
➢ 基础沉降不得超过地基变形容许值。 ➢ 具有足够防止失稳破坏的安全储备。
1.2 本课程的特点和学习要求
本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，涉及 地质学、结构设计和施工等几个学科领域。 1. 相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、建筑
比萨斜塔
目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m， 塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°
1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8 层，高度为55m
1272：复工，经6年，至7层，高48m，再 停工
1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工 1173：动工
1590: 伽利 略在此塔做 落体实验
1.4 与土力学有关的工程问题
1、土三个方面的应用
建筑物地基 土作为构筑物的环境 土工建筑材料
2、与土有关的工程
建筑
桥梁
土
地铁隧道
边坡 道路 大坝
迪拜大厦
阿联酋迪拜正兴 建一幢全球最高 的“迪拜大厦”， 楼高至少690米， 预计于2008年完 工。迪拜大厦不 仅是全球最高建 筑物，也将是最 高的人工塔。
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1900年建市，1977年成立土力工程署 1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
Early 1972 滑坡前 July 1972 滑坡后
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，把仓体逐渐纠正过来，其 位置比原来降低了４米。
香港宝城滑坡
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。
1.1 土力学、地基及基础概念
土力学——工程力学的一个分支，用于
研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期 稳定性的一门学科。
地 基 种类
• 天然地基 ——未经人工处理就可满足设计要求的地基。
• 人工地基 ——地层承载力不能满足设计要求，需进行加固 处理的地基。
基础种类
• 浅基础 ——埋深3～5m,只需挖槽、排水等普通施工程 序即可建造的基础。
岩土力学全册配套完整 教学课件
土力学
Soil Mechanics and Foundation Engineering
目录
1、绪论 2、土的物理性质及工程分类 3、土中应力计算 4、土的压缩性和地基沉降计算 5、土的抗剪强度 6、土压力和土坡稳定 7、浅基础设计 8、桩基础和深基础
1、绪论
1.1 土力学、地基及基础的定义 1.2 本课程的特点和学习要求 1.3 本学科发展概况 1.4 与土力学有关的工程问题
材料、建筑结构、工程地质 2. 研究对象：各向异性土体 3. 研究重点：土的变形、强度、稳定性
1.3 本学科发展概况
1.3 本学科发展概况
本学科研究领域
20世纪60年代～70年代
区域性土分布和特性 地基处理技术
水利、铁道和 矿井等工程建 设
70年代～80年代
基础工程、围护体系的稳定 和变形
基坑崩塌
阪神大地震中地基液化
神户码头： 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
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
阪神大地震中地基液化
神户码头： 沉箱式岸墙因砂土地基液 化失稳滑入海中
与土有关的工程问题---b、变形问题
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
2653
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔 -4.27
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。
原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土 层，模量较低，变形较大。
比萨斜塔
处理措施
1838-1839：挖环形基坑卸载 1933-1935：基坑防水处理
基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重
法和取土法进行地 基处理 目 前: 已向游人开放。
虎丘塔
概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成 于宋太祖建隆二年（公元961年）。全 塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。
复合地基新技术的开发和应用
地基基础施工质量检测及 岩土工程测试技术
建筑工程、市 政工程和交通 工程建设
90年代后 岩土工程计算机分析 岩土工程可靠度分析 环境岩土工程 特殊岩土工程问题
城市地铁、越 江越海地下隧 道、超高层建 筑超深基础及 特大桥超深基 坑工程建设等
近年来
随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、 新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进展 以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规程 日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、经 济合理、确保质量提供了理论与实践依据。
绪论
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20000T。
事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822Ｔ谷物时， •1小时竖向沉降达30.5cm •24小时倾斜26°53ˊ •西端下沉7.32m
北引桥 主桥
航道桥
苏通长江公路大桥
南京地铁火车站基坑施工现场
foundation
盾构隧道 Shield tunnel
楼房 building
基础托换 UNDERPINING
地基基础的重要性
地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽工 程，它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑 物的安危!
地基与基础设计的基本条件
➢ 作用于地基上的荷载效应不得超过地基容 许承载力值。
➢ 基础沉降不得超过地基变形容许值。 ➢ 具有足够防止失稳破坏的安全储备。
1.2 本课程的特点和学习要求
本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，涉及 地质学、结构设计和施工等几个学科领域。 1. 相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、建筑
比萨斜塔
目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m， 塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°
1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8 层，高度为55m
1272：复工，经6年，至7层，高48m，再 停工
1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工 1173：动工
1590: 伽利 略在此塔做 落体实验
1.4 与土力学有关的工程问题
1、土三个方面的应用
建筑物地基 土作为构筑物的环境 土工建筑材料
2、与土有关的工程
建筑
桥梁
土
地铁隧道
边坡 道路 大坝
迪拜大厦
阿联酋迪拜正兴 建一幢全球最高 的“迪拜大厦”， 楼高至少690米， 预计于2008年完 工。迪拜大厦不 仅是全球最高建 筑物，也将是最 高的人工塔。
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1900年建市，1977年成立土力工程署 1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
Early 1972 滑坡前 July 1972 滑坡后
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，把仓体逐渐纠正过来，其 位置比原来降低了４米。
香港宝城滑坡
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。
1.1 土力学、地基及基础概念
土力学——工程力学的一个分支，用于
研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期 稳定性的一门学科。
地 基 种类
• 天然地基 ——未经人工处理就可满足设计要求的地基。
• 人工地基 ——地层承载力不能满足设计要求，需进行加固 处理的地基。
基础种类
• 浅基础 ——埋深3～5m,只需挖槽、排水等普通施工程 序即可建造的基础。
岩土力学全册配套完整 教学课件
土力学
Soil Mechanics and Foundation Engineering
目录
1、绪论 2、土的物理性质及工程分类 3、土中应力计算 4、土的压缩性和地基沉降计算 5、土的抗剪强度 6、土压力和土坡稳定 7、浅基础设计 8、桩基础和深基础
1、绪论
1.1 土力学、地基及基础的定义 1.2 本课程的特点和学习要求 1.3 本学科发展概况 1.4 与土力学有关的工程问题
材料、建筑结构、工程地质 2. 研究对象：各向异性土体 3. 研究重点：土的变形、强度、稳定性
1.3 本学科发展概况
1.3 本学科发展概况
本学科研究领域
20世纪60年代～70年代
区域性土分布和特性 地基处理技术
水利、铁道和 矿井等工程建 设
70年代～80年代
基础工程、围护体系的稳定 和变形
基坑崩塌
阪神大地震中地基液化
神户码头： 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
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
阪神大地震中地基液化
神户码头： 沉箱式岸墙因砂土地基液 化失稳滑入海中
与土有关的工程问题---b、变形问题
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
2653
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔 -4.27
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。
原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土 层，模量较低，变形较大。
比萨斜塔
处理措施
1838-1839：挖环形基坑卸载 1933-1935：基坑防水处理
基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重
法和取土法进行地 基处理 目 前: 已向游人开放。
虎丘塔
概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成 于宋太祖建隆二年（公元961年）。全 塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。
复合地基新技术的开发和应用
地基基础施工质量检测及 岩土工程测试技术
建筑工程、市 政工程和交通 工程建设
90年代后 岩土工程计算机分析 岩土工程可靠度分析 环境岩土工程 特殊岩土工程问题
城市地铁、越 江越海地下隧 道、超高层建 筑超深基础及 特大桥超深基 坑工程建设等
近年来
随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、 新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进展 以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规程 日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、经 济合理、确保质量提供了理论与实践依据。
绪论
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20000T。
事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822Ｔ谷物时， •1小时竖向沉降达30.5cm •24小时倾斜26°53ˊ •西端下沉7.32m
北引桥 主桥
航道桥
苏通长江公路大桥
南京地铁火车站基坑施工现场
foundation
盾构隧道 Shield tunnel
楼房 building
基础托换 UNDERPINING
地基基础的重要性
地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽工 程，它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑 物的安危!