整套课件-岩土力学
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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
岩土工程专业土动力学课件（非常完整）
岩土工程专业土动力学课件（非常完整）第一章绪论土动力学是研究各种动荷载作用下土的变形、强度特性及土体稳定性的一门学科。
一、动荷载的类型及特点有两类常见的动荷载：冲击荷载与振动荷载。
1.冲击荷载。
爆破、爆炸以及各种冲击引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在荷载的速率效应对土体强度与变形的影响。
2.振动荷载。
地震，波浪，交通，大型机器基础等引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在3个方面：（1）荷载的速率效应对土体强度与变形的影响（2）荷载循环次数的影响（疲劳）（3）荷载幅值的大小二、土动力学的研究任务探求动荷载作用下土体变形、强度变化的规律性，运用近代力学的原理，分析研究土工建筑物及建筑物地基在各种动力影响下的变形与破坏规律。
研究内容包括两大方面的内容：土的动力特性土的动力稳定性6个方面的研究问题，包括：（1）工程建筑中的各种动荷作用及其特点（2）土体中波的传播（3）土的动力特性：土的动强度、动变形、土的震动液化等。
（4）动荷载作用下的土体本构关系（土的动应力应变关系问题）（5）土动力特性测试方法与测试技术（6）动荷载作用下土体的稳定性，包括动荷作用下土与结构物的相互作用，地基承载力，土坡稳定性以及挡土墙的土压力。
三、土动力学发展阶段与发展趋势第1阶段（20世纪30年代）动力机器基础研究第2阶段（2次世界大战以后）冲击荷载作用下土的动力学问题研究第3阶段（20世纪60年代以后）振动荷载作用下土的动力学问题研究（地震、海洋、交通等）当前的主要发展趋势（4点）：（1）注重研究土体的动力失稳机理（2）进一步深化对土的动应力应变关系的研究（3）进一步深化土与结构物相互作用的研究，即利用更加真实的土动应力应变关系，将结构物与土体相互作用过程中的变形与破坏作为一个整体进行仿真计算分析。
（4）注重现场观测结构、模型试验结果、计算分析结果的相互印证研究第二章土的动力特性土的动力特性是指动荷载作用下土的动强度特性与土的动变形特性。
《岩土工程学》课件
• 分类3-1 • 分类3-2 • 分类3-3
岩土力学基础
土壤力学
研究土壤的物理和力学性质， 包括土壤的排水性、强度特性 和变形特性等。
岩石力学
研究岩石的力学性质，包括岩 石的强度、变形行为和断裂特 性等。
试验方法
介绍岩土试验的常用方法和设 备，包括室内试验和现场试验。
岩土材料的物理力学性质
1
密实度
可持续发展
合理利用地质资源，保护 生态环境，促进社会经济 可持续发展。
岩土工程的分类
岩土工程分类1
在地质环境、工程用途等方 面进行分类。
• 分类1-1 • 分类1-2 • 分类1-3
岩土工程分类2
按照工程涉及的材料进行分 类。
• 分类2-1 •模和复杂程度进 行分类。
介绍岩土材料的密实度和其对工程性能的影响。
2
孔隙水压力
解释孔隙水的产生原因和岩土材料中的水分运移特性。
3
剪切强度
探讨岩土材料的剪切强度和岩土体的稳定性问题。
典型工程案例
地基处理
介绍地基处理的方法和技术， 包括加固柔性地基和挖掘软基 处理。
岩土勘察
挡土墙施工
解析岩土工程勘察的过程和方 法，包括现场测试和样品分析。
《岩土工程学》PPT课件
岩土工程学是一门重要的学科，本课程将深入探讨岩土工程的各个方面。通 过本课程，您将了解岩土工程的定义、分类、力学基础、材料性质等内容， 同时还将通过典型工程案例来加深理解。
课程目标
通过学习《岩土工程学》课程，您将达到以下目标：
1 全面了解岩土工程
明确岩土工程的定义、 重要性和发展趋势。
2 掌握岩土力学原理
掌握岩土力学的基本原 理和应用，为工程实践 提供理论支持。
岩土力学基础
土壤力学
研究土壤的物理和力学性质， 包括土壤的排水性、强度特性 和变形特性等。
岩石力学
研究岩石的力学性质，包括岩 石的强度、变形行为和断裂特 性等。
试验方法
介绍岩土试验的常用方法和设 备，包括室内试验和现场试验。
岩土材料的物理力学性质
1
密实度
可持续发展
合理利用地质资源，保护 生态环境，促进社会经济 可持续发展。
岩土工程的分类
岩土工程分类1
在地质环境、工程用途等方 面进行分类。
• 分类1-1 • 分类1-2 • 分类1-3
岩土工程分类2
按照工程涉及的材料进行分 类。
• 分类2-1 •模和复杂程度进 行分类。
介绍岩土材料的密实度和其对工程性能的影响。
2
孔隙水压力
解释孔隙水的产生原因和岩土材料中的水分运移特性。
3
剪切强度
探讨岩土材料的剪切强度和岩土体的稳定性问题。
典型工程案例
地基处理
介绍地基处理的方法和技术， 包括加固柔性地基和挖掘软基 处理。
岩土勘察
挡土墙施工
解析岩土工程勘察的过程和方 法，包括现场测试和样品分析。
《岩土工程学》PPT课件
岩土工程学是一门重要的学科，本课程将深入探讨岩土工程的各个方面。通 过本课程，您将了解岩土工程的定义、分类、力学基础、材料性质等内容， 同时还将通过典型工程案例来加深理解。
课程目标
通过学习《岩土工程学》课程，您将达到以下目标：
1 全面了解岩土工程
明确岩土工程的定义、 重要性和发展趋势。
2 掌握岩土力学原理
掌握岩土力学的基本原 理和应用，为工程实践 提供理论支持。
岩石力学-全部课件
12
1.4 岩石力学发展简况
国际方面： ●岩石力学形成背景 ●两大著名工程灾害 ●两个里程碑事件
●萨茨堡学派
1.绪论
国内方面： ●发展的四个阶段及其主要标志
13
1.4 岩石力学发展简况
一般认为，岩石力学作为一门
1.绪论ห้องสมุดไป่ตู้
岩石力学形成背景
独立的学科存在， 大概在 上世纪50年代。
岩石力学是在这样的背景
就岩石工程而言，整体综合分析方法又必须以不确定性分
析方法为指导。
●因为在岩石工程问题中，存在着多方面的不确定性因素，只有采用
不确定性研究方法，才能摆脱传统的确定性分析方法的影响，使研 究和分析结果更符合实际，更可靠和实用。 ●现代非线性科学理论、信息科学理论、系统科学理论、模糊数学、 人工智能、灰色理论和计算机科学技术的发展为不确定性分析方法 奠定了必要的技术基础。
3
坏。
1.1 岩石力学的定义和特点 岩石力学的特点
1.绪论
岩石力学是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。
●其任务是为解决岩石工程疑难问题提供理论指导和
实用方法。 ●岩石工程复杂程度的增加不断提出新问题，推动岩石 力学发展。
岩石力学是一门多学科交叉的边缘学科。 ●研究对象的复杂性，导致其涉及的理论领域相当广泛。 ●主要涉及的学科：固体力学、流体力学、计算数学、 结构力学、弹塑性理论、工程地质和地球物理学等。
（在边坡稳定性 分析中常用）
▲块体力学
▲反演分析法等
11
1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
整体综合分析方法
就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析。
●由于岩石力学与岩石工程研究中每一环节都是多因素的，且信息量
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
岩土力学课件
冰川沉积土
• 未经水流搬运，直接从冰层中搁置下来的 冰碛土。
• 其特点是：不成层，性质一般不均匀，可 作为土石坝的不透水材料，而化学胶结的 冰碛土具有很高的密实性，常常是极好的 建筑物地基。
• 冰水冲积土：由冰川融化水搬运、堆积在 冰层外围的冲积土，具有与河流冲积土类 似的性质，是优良的透水材料和混凝土骨 料
弹塑性模型分析法
Байду номын сангаас
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。
科学试验与理论分析相结合的方法
岩土力学的发展简史
• 岩土力学是一门既古老、 又新兴的学科，人类很早 就懂得广泛利用土进行工 程建设（我国的长城、南 北大运河）直到十八世纪 中叶，人类对土在工程建 设方面的特性，尚停留在 感性认识阶段。
土力学的发展简史
• 十八世纪产业革命后，提出了大量与土力 学有关的问题和不少成功的经验，特别是 一些工程事故的教训，迫切促使人们去寻 求理论的解释，并要求永通过实践检验的 理论来直到以后的工程实践。
• 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。
• 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
岩土力学(研究生课件)
环境保护
开展研究，以减少岩土工程对 环境的影响。
Байду номын сангаас
力学模型用于描述岩土材料的行为，如固结、膨胀、破裂等。
常见的岩土工程问题
1 基础承载力
研究地基承载力，以确保建筑物和结构物的 稳定性。
2 地震灾害
探讨岩土工程在地震条件下的响应和抗震设 计。
3 土石方工程
4 地下水问题
研究土体开挖、填筑与边坡稳定等工程问题。
考察地下水与土壤或岩石相互作用的影响。
岩土力学的分析方法
实验方法
• 直剪试验 • 压缩试验 • 扩展试验
数值模拟
• 有限元分析 • 数值模型 • 材料参数校正
解析方法
• 弹性力学 • 塑性力学 • 强度理论
岩石力学与土壤力学的对比
岩石力学
研究岩石的强度、变形和破坏机理，强调岩石固有 的物理和力学性质。
土壤力学
专注于土壤的力学性质以及与地下水、应力场和荷 载等因素的相互作用。
常见的岩土力学实验
1 三轴试验
用于考察岩土材料在不同应力路径下的强度 和变形特性。
2 反射波测量
利用地震波的传播特性来估计地下岩土结构 的性质。
3 剪切试验
模拟岩土材料的剪切行为，以研究其强度和 应变特性。
4 渗透试验
分析岩土材料的渗透性质和渗流规律，以便 优化工程设计。
岩土工程的实际应用
1
土木工程
岩土力学在土木工程中应用广泛，如桥梁、隧道和大型基础的设计与施工。
2
矿业工程
用于矿山采矿、岩石开采和地下矿井的稳定性分析。
3
地质灾害防治
岩土力学提供了分析和预测地质灾害如滑坡、泥石流和地震引起的地震液化的方 法。
《岩土力学课件》
精选课件
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
• （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
精选课件
1 高坝建设中的岩土工程问题
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 • （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。
• 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
精选课件
作用二：水利水电建设中的岩土工 程
• 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
• 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
精选课件
作用三：铁路建设中的岩土工程
• 锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、加筋土挡土 墙、抗滑桩、桩板墙、锚索抗滑桩及土钉 墙等各种支挡结构工程
风积土
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
• （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
精选课件
1 高坝建设中的岩土工程问题
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 • （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。
• 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
精选课件
作用二：水利水电建设中的岩土工 程
• 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
• 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
精选课件
作用三：铁路建设中的岩土工程
• 锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、加筋土挡土 墙、抗滑桩、桩板墙、锚索抗滑桩及土钉 墙等各种支挡结构工程
风积土
《岩石力学》(完整版)PPT课件
1.平行层面纵波波速大于垂直层面波速
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
.
44
•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
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
.
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 1 51305 0130MP之a间。
.
12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
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44
•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
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
.
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 1 51305 0130MP之a间。
.
12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
《岩土力学》课件——第三章-土的渗透性及渗流
20
t=t1
t t+dt
t=t2
h2
水头 测管
开关
a
§3.2 土的渗透性 §3.2.3 渗透试验及渗透系数
2、 现场测定渗透系数 实验方法：井孔抽水
A=2πrh i=dh/dr
抽水量Q
观察井
r2 r r1
q Aki 2rh k dh
dr
q dr 2khdh r
积 分
井 地下水位≈测压管水面
vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度
n Av A
A > Av
q＝vA ＝ v
§3.2 土的渗透性 §3.2.2 土的层流渗透定律
适用条件：
层流（线性流）
岩土工程中的绝大多数渗流问 题，包括砂土或一般粘土，均 属层流范围
在粗粒土孔隙中，水流形态可 能会随流速增大呈紊流状态， 渗流不再服从达西定律。
dr dh
h1 h
h2
q ln r2 r1
k(h22
h12 )
k q ln(r2 / r1 )
h22 h12
不透水层 优点：可获得现场较为可 靠的平均渗透系数
缺点：费用较高，耗时较长
21
§3.2 土的渗透性 §3.2.3 渗透试验及渗透系数
3.影响渗透系数的主要因素
k f (土粒特性、流体特性）
z：位置水头 u/γw：压力水头 V2/(2g)：流速水头≈0
uA w
h1 zA
水头： h z u
w
0 测管水头
A
B L
基准面
Δh
uB
w h2
zB 0
A点总水头：
B点总水头：
水头差：
水力坡降：
t=t1
t t+dt
t=t2
h2
水头 测管
开关
a
§3.2 土的渗透性 §3.2.3 渗透试验及渗透系数
2、 现场测定渗透系数 实验方法：井孔抽水
A=2πrh i=dh/dr
抽水量Q
观察井
r2 r r1
q Aki 2rh k dh
dr
q dr 2khdh r
积 分
井 地下水位≈测压管水面
vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度
n Av A
A > Av
q＝vA ＝ v
§3.2 土的渗透性 §3.2.2 土的层流渗透定律
适用条件：
层流（线性流）
岩土工程中的绝大多数渗流问 题，包括砂土或一般粘土，均 属层流范围
在粗粒土孔隙中，水流形态可 能会随流速增大呈紊流状态， 渗流不再服从达西定律。
dr dh
h1 h
h2
q ln r2 r1
k(h22
h12 )
k q ln(r2 / r1 )
h22 h12
不透水层 优点：可获得现场较为可 靠的平均渗透系数
缺点：费用较高，耗时较长
21
§3.2 土的渗透性 §3.2.3 渗透试验及渗透系数
3.影响渗透系数的主要因素
k f (土粒特性、流体特性）
z：位置水头 u/γw：压力水头 V2/(2g)：流速水头≈0
uA w
h1 zA
水头： h z u
w
0 测管水头
A
B L
基准面
Δh
uB
w h2
zB 0
A点总水头：
B点总水头：
水头差：
水力坡降：
PPT-工程地质与岩土力学
28
二、一般了解 区域稳定性的概念；区域稳定性的分析方
法，区域稳定性的分级分区评价。
29
第十五章 水库环境工程地质问题分 析
学习指导 一、重点掌握 1、水库渗透、水库浸没、水库塌岸及水库
淤积的基本概念； 2、水库塌岸的预测。 二、一般了解 影响水库环境工程地质问题的因素。
30
第十六章 水利工程中的地基处理
6
第三章 土的物理性质和工程分类
学习指导 一、重点掌握 1、土的物理性质指标的含义； 2、对密度、比重及含水量三个实测指标要
重点理解； 3、对各指标的计算方法及指标之间的换算
要搞清楚； 4、掌握无粘土及粘性土的状态指标及应用。
7
二、一般了解 理解土的三相组成；了解土的工程分类。
8
工程地质与岩土力学
期末复习 安徽电大教学处
1
第一章 绪论
学习指导 掌握工程地质与岩土力学的概念。 掌握工程地质条件和工程地质问题。 了解工程地质与岩土力学的研究内容。 了解工程地质与岩土力学在工程建设中的
作用和任务。
2
第二章 工程地质条件
学习指导 一、重点掌握 1、火成岩、沉积岩和变质岩的特征和肉眼
3.泥石流形成的三个条件是（地形条件）、 （地质条件）、（气象水文条件）。
36
4.土的三个实测指标是（密度）、（比重） 及（含水量）。
5.岩石的吸水性常用（吸水率）、（饱和 吸水率）与（饱和系数）表示。
6.建筑物建造之前土中应力是（自重应 力），建筑物建造之后由荷载产生的应力 为（附加应力），两者之和是土中某一点 的（竖向总应力）。
提示：地下水以下取浮容重：＝GG11
48
0
＝1.82 t / m ％
二、一般了解 区域稳定性的概念；区域稳定性的分析方
法，区域稳定性的分级分区评价。
29
第十五章 水库环境工程地质问题分 析
学习指导 一、重点掌握 1、水库渗透、水库浸没、水库塌岸及水库
淤积的基本概念； 2、水库塌岸的预测。 二、一般了解 影响水库环境工程地质问题的因素。
30
第十六章 水利工程中的地基处理
6
第三章 土的物理性质和工程分类
学习指导 一、重点掌握 1、土的物理性质指标的含义； 2、对密度、比重及含水量三个实测指标要
重点理解； 3、对各指标的计算方法及指标之间的换算
要搞清楚； 4、掌握无粘土及粘性土的状态指标及应用。
7
二、一般了解 理解土的三相组成；了解土的工程分类。
8
工程地质与岩土力学
期末复习 安徽电大教学处
1
第一章 绪论
学习指导 掌握工程地质与岩土力学的概念。 掌握工程地质条件和工程地质问题。 了解工程地质与岩土力学的研究内容。 了解工程地质与岩土力学在工程建设中的
作用和任务。
2
第二章 工程地质条件
学习指导 一、重点掌握 1、火成岩、沉积岩和变质岩的特征和肉眼
3.泥石流形成的三个条件是（地形条件）、 （地质条件）、（气象水文条件）。
36
4.土的三个实测指标是（密度）、（比重） 及（含水量）。
5.岩石的吸水性常用（吸水率）、（饱和 吸水率）与（饱和系数）表示。
6.建筑物建造之前土中应力是（自重应 力），建筑物建造之后由荷载产生的应力 为（附加应力），两者之和是土中某一点 的（竖向总应力）。
提示：地下水以下取浮容重：＝GG11
48
0
＝1.82 t / m ％
岩土力学(水利水电工程师) .ppt
Va VwVv V
Vs
单位: g/cm3
质量
体积
天然重度 γ ρg
干重度 饱和重度
d d g sat d
sat sat g
浮重度
sat w
单位: kN/m3
容重=重度
30
2.1 土的组成和物理性质
2. 土的三相比例指标——计算（单）
1）某土样的孔隙体积等于土粒体积的0.95倍，
d60d30Fra bibliotekd10
Cc = 1 ~ 3, 级配连续性好
粒径(mm)
22
2.1 土的组成和物理性质
土的三相组成——土的固相 粒径级配
粒径级配累积曲线及指标的用途：
1）粒组含量用于土的分类定名； 2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：
Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土 3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度：
无粘性土 粘性土
残积土
无搬运
运积土
有搬运
重力: 坡积土
流水: 洪积土、冲积土、湖相土、海相土
冰川: 冰积土
风力：风积土
15
2.1 土的组成和物理性质
土的三相组成
土体
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架，起决定作 用
重要影响 次要作用
16
2.1 土的组成和物理性质
▪ 试验：筛分、水
土的三相组成
分
土有三个组成部分：固相、液▪ 曲相线和：气形相状，意
义
1. 固相—— 固体颗粒★
▪ 粒径级配★ ▪ 颗粒形状 ▪ 矿物成分
▪ 指标：定义，应 用原次生生((成粘岩土))矿矿物物： ▪ 评(高价岭石、、判伊断利石、
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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。
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。
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 东端上抬1.52m •上部钢混筒仓完好无损
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。
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
边坡
桥梁
土
道路
地铁隧道
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。
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
原基础 Old foundation
新基础 New 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!
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
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。
• 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
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。
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
土力学
Soil Mechanics and Foundation Engineering
目录
E 1、绪论 E 2、土的物理性质及工程分类 E 3、土中应力计算 E 4、土的压缩性和地基沉降计算 E 5、土的抗剪强度 E 6、土压力和土坡稳定 E 7、浅基础设计 E 8、桩基础和深基础
1、绪论
E 1.1 土力学、地基及基础的定义 E 1.2 本课程的特点和学习要求 E 1.3 本学科发展概况 E 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
复合地基新技术的开发和应用
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。
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。
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 东端上抬1.52m •上部钢混筒仓完好无损
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。
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
边坡
桥梁
土
道路
地铁隧道
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。
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
原基础 Old foundation
新基础 New 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!
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
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。
• 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
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。
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
土力学
Soil Mechanics and Foundation Engineering
目录
E 1、绪论 E 2、土的物理性质及工程分类 E 3、土中应力计算 E 4、土的压缩性和地基沉降计算 E 5、土的抗剪强度 E 6、土压力和土坡稳定 E 7、浅基础设计 E 8、桩基础和深基础
1、绪论
E 1.1 土力学、地基及基础的定义 E 1.2 本课程的特点和学习要求 E 1.3 本学科发展概况 E 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
复合地基新技术的开发和应用