土力学_课件

北宋李诚所著《营造 法式》记载的古代地 基基础的某些具体做 法
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比萨斜塔

比萨斜塔比萨斜塔自1173年9月8日动工，至1178年建至第4层中部， 高度约29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，于1272年复工，经6 年时间，建完第7层，高48m，再次停工中断82年。于1360年再复工， 至1370年竣工。全塔共8层，高度为55m。塔身呈圆筒形，1—6层由 优质大理省砌成，顶部7—8层采用砖和轻石料。塔身每层都有精美的 圆柱与花纹图案，是一座宏伟而精致的艺术品。

William John Maquorn Rankine (1820 – 1872)
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THE FATHER OF SOIL MECHANICS
土力学
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Karl von Terzaghi (1923 – 1963)
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A.W.SKEMPTON
u B[ 3 A(1 3 )]
土力学发展史

在长达一个多世纪的发展过程中，许多研 究者承继前人的研究，总结了实践经验， 为孕育本学科的雏形而作出贡献。1925年 K.太沙基(Terzaghi)归纳发展了以往的成就， 发表了土力学(Erdbaumechanik)一书。接 着，这些比较系统完整的科学著作的出现， 带动了各国学者对本学科各个方面的探索。 从此，上力学及地基基础就作为独立的科 学而取得个断的进展。
工 程 地 质 概 况
持力层与桩型选择
• 持力层选择
名称 持力层选择
⑥ ⑦1 ⑦2 ⑨1 ⑨2
粉质粘土 砂质粉土夹粉细砂 粉细砂 粉砂夹粉质粘土 含砾中粗砂
埋深不大，难以获得较高的承载力
土性好，可获得较高的承载力，需结合 沉降验算 夹有薄层粘土，不易作为持力层 较好的持力层
桩型选择
钻孔灌注桩
谷仓自重20万kN，当装谷 27万kN后，发现谷仓明显 失稳，24小时内西端下沉 8.8m，东端上抬1.5m，整 体倾斜26°53′。
加拿大谷仓地基滑动而倾倒 返回
加拿大特朗斯康谷仓
地基变形引起的建筑物开裂
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土体滑坡
地震引起的房屋倒塌
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上海的工程建设

陆家嘴高层建筑群 上海南站南广场 闵行商贸

Darcy’s Law is a generalized relationship for flow in rate is a function of the flow area, elevation, fluid pressure and a proportionality constant.
ARTHUR CASAGRANDE(1902-1981)
本课程与其它课程的关系
理论力学
材料力学
结构力学
弹性力学
土力学与地基基础
高层结构
建筑施工
路基路面
桥梁工程
绪论 土力学研究内容 土力学课程内容 土力学发展史 生活中的土力学 古代工程中土力学的运用 经典工程案例 在上海的工程建设中的应用 土力学的学习方法
土力学研究内容



l773年，法国的C.A.库伦(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。 90余年后英国的W.朗肯(Rankine,1869)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 的发展起了很大的作用。 法国J.布辛奈斯克(Boussinesq,1885)求得了弹性半空 间在竖向集中力作用下的应力和变形的理论解答。 瑞典W费尔纽斯(Fellenius,1922)为解决铁路塌方问题 作出了土坡稳定分析法。这些古典的理论和方法， 直到今天，仍不失其理论和实用的价值。
——Terzaghi

Being a pioneer, professor Casagrande worked on the fundamental problems of Soil Mechanics, such as soil classification, seepage through earth, and shear strength. It is safe to assume that the ―A-Line‖ on the plasticity chart is after ―Arthur‖.

研究土的物理，化学和力学性质及土体在荷载、 水、温度等外界因素作用下的与工程建筑有关 的土的变形和强度特性的应用科学 土力学的具体内容包括土的四要素（粒度、密 度、湿度、构度），土的三性质（渗透性、压 缩性、抗剪性）和土体的三个稳定性（渗透稳 定性、变形稳定性和强度稳定性）

土力学的研究对象
学科
还有实物照片
CROSS SECTION OF THE TOWER
苏州虎丘塔
虎丘塔位于苏州市西北虎 丘公园山顶，原名云岩寺塔， 落成于宋太祖建隆二年（公 元961年），距今已有1000 多年悠久历史。全塔七层， 高47.5m。塔的平面呈八角 形，由外壁、回廊与塔心三 部分组成。虎丘塔全部砖砌， 外型完全模仿楼阁式木塔， 每层都有八个壶门，拐角处 的砖特制成圆弧形，十分美 观，在建筑艺术上是一个创 造。1961年3月4日国务院将 此塔列为全国重点文物保护 单位。


陆家嘴的高层建筑群
环球金融中心
金茂大厦
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金茂大厦工程概况

位于上海浦东陆家嘴，总 建筑面积89500m2。 主楼88层高420.5m, 裙房 6层,３层地下室,面积约 21000m2； 巨型框筒结构(以混凝土 为主的钢-混凝土结构)。


金茂大厦桩基设计
地下连续墙,主楼与裙房桩及桩承台平面图
重视课堂的理论学习，这是掌握土力学基本理 论、提高专业水平的重要途径. 重视工程地质勘察报告及现场原作测试技术 （设计的依据） 重视地区经验，灵活运用地区性规范、规定、 规程（极大的参考价值） 因地制宜，具体分析（可有许多种方案，比较 分析,择优选取，优化设计）

“是一门半科学、半艺术的学科”
桩基剖面图
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上海环球金融中心
工程概况
位于上海浦东新区陆家咀金融贸 易中心，是一幢以办公为主的超 高层建筑。 主楼建筑面积252935m2，总建筑 面积380000m2，地上101层，地 下3层，建筑总高度492m。 结构体系由四个角部的组合巨型 柱与核心筒组成，巨型柱之间设 竖向巨型斜撑，核心筒与巨型柱 之间设3榀伸臂桁架。
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古代巨大石碑搬运中土力学原理
赵州石拱桥

隋朝石工李春所修赵州石拱桥，不仅因其建筑和结构设计的成就而著 称于世，就论其地基基础的处理也是颇为合理的。他把桥台砌臵于密 实租砂层上，1300多年来估计沉降约几厘米。现在验算其基底压力 约500~600kPa，这与以现代土力学理论方法给出的承教力值很接近。
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行走的土力学原理
沙滩骑车的土力学原理
DID YOU EVEN WONDER WHAT A CITY WOULD LOOK LIKE WITHOUT SOIL?

David Macaulay, in his book underground has illustrated the foundations and piping from the bottom up without soil. All facilities are built on, in or with earth materials. Thus, the science and engineering of soil and rock, and of the water and other fluids that permeate them are critical for addressing national issues such as infrastructure construction and re-construction, waste management, resource discovery and recovery, mitigation of natural hazards and frontier exploration and development. Geotechnics majors find careers in the broad range of disciplines that draw heavily on the elements of rock and soil mechanics and environmental geology.
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土力学发展史

本学科理论基础的发端，始于18世纪兴起厂 工业革命的欧洲。那时，随着资本主义工业化 的发展，工场手工业转变为近代大工业，建筑 的规模扩大了。为了满足向国内外扩张市场的 需要，陆上交通进入了所谓“铁路时代。”因 此，最初有关土力学的个别理论多与解决铁路 路基问题有关。
土力学发展史
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THE GRANDFATHER OF SOIL MECHANIC
砂土抗剪强度公式
f c tan

Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806)
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挡土墙土压力理论
Pa zKa 2c Ka
PP zK P 2c K P
地质剖面图
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 千余年前建造该塔 时，没有采用扩大 基础，直接将塔身 臵于地基上，造成 了不均匀沉降，引 起塔身倾斜，危及 安全。
加拿大特朗斯康谷仓
加拿大特郎斯康谷仓由65 个圆柱形筒仓组成，高 31m，底面长59.4m。其下 为钢筋混凝土片筏基础， 厚2m。
土力学 理论力学 材料力学 结构力学 弹性力学
研究对象
三相堆积物
质点或刚体 连续固体
流体力学
连续流体
土力学的两大问题
1：土的变形 2：土的强度
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土力学课程内容


பைடு நூலகம்
土的物理性质和工程分类 地基的应力和沉降 土的压缩性和地基沉降计算 土的抗剪强度 土压力 土坡稳定分析 地基承载力 浅基础常规设计 桩基础
DANIEL BERNOULLI
NILMAR JANBU

For half a century Nilmar Janbu has been a driving force behind the development of the field of Geotechnics, both in Norway and in the World. Strong in theory, yet with strong interest in practical applications, his exciting guidance has been his permanent mark. He has captured many with his so strong, yet friendly personality.
沉降计算
盆形沉降 最大沉降80mm
环球金融中心 主楼顺作裙楼逆作流程
塔 楼 基 坑 开 挖 施 工 现 场
塔 楼 基 坑 开 挖 施 工 现 场
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上海南站南广场
总平面图
施 工 现 场
施 工 现 场
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闵 行 商 贸 总 平 面 图
施 工 现 场
施 工 现 场
土力学学习方法
在厚砂层中成桩速度慢，且在密实的砂层⑦2层中侧摩 阻力不能充分发挥，实测单桩承载力往往低于规范估算值。
PHC管桩
施工速度和质量有把握，但进入深砂层的深度有限，单 桩承载力受到限制，桩基变形也较难控制。
钢管桩
桩身强度高，可进入密实的砂层一定深度。
3.3 承载力预估
桩 基 设 计
桩位平面布置图
桩基剖面图

A.W.Skempton was a well-respected and accomplished professor at Imperial College in the University of London
HENRY PHILIBERT GASPARD DARCY(18031858)
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