土质土力学
土质学与土力学
3、絮凝状结构：土粒或聚粒以边——边、边 ——面方式相联结在一起的结构形式（又称蜂窝状 结构）。这种结构具大孔隙，在外力作用下有较大 的变形。
4、土的结构性与灵敏度
土的性质由于其结构的破坏而改变的特性称为 qu 土的结构性。土的结构性用灵敏度表示：
St q0
灵敏度 St
低灵敏土 St=1~2
中等灵敏土 St=2~4
灵敏土 St=4~8
特别灵敏土 St=8~16
《土质学与土力学》多媒体课件
人防工程教研室 赵佩胜 制作
中 国 人 民 解 放 军 理 工 大 学 工 程 兵 工 程 学 院 多 媒 体 教 学 课 件
第四节 土的三相比例指标
土的三相（固相、液相、气相）组成物质在重量和体积
上的比例关系，反映出土的一些物理性质，如干湿、紧密等， 也可以间接地评价土的工程性质，可用三相图来表示土的物 质组成。 在三相图中，各相组成部分在重量和体积方面的关系如
Cu<5 Cu>10
土粒均匀，其级配不良 级配良好
3、三角坐标法
三角坐标可以表示三种粒组的含量，一般把土 粒分成砂粒、粉粒、粘粒三类。 利用几何上，等边三角形内任一点到三角形三 个边的垂直距离之和为一常数（图1-3）。
，
令：
h1 h 2 h 3 H 1 0 0 %
《土质学与土力学》多媒体课件
1、单粒结构：主要为碎石类土、砂类土等大颗粒土的 结构形式。
2、聚粒结构：若干个片状土粒以面——面方式聚合在 一起，形成较大的叠片状集合体。 据研究认为：较小的粘土颗粒为片状的，表面带负电荷，
边角断口处带正电荷。
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土质学与土力学：第1章《绪言》PPT教学课件
本构关系模型、计算方法、计算机技术的应用。
第一章 绪言
Charles- Auguste de Coulomb (1736-1806) 法国科学家
土力学成为一门独立学科的 重要标志Terzaghi是土力学 的奠基人(1883-1963)
1776 1856 1857 1925 1936 1949
岩石风化 的产物
分散性
非连续介质
▽复杂性 ▽易变形 ▽分散性
第一章 绪言
1.3 土力学的发展和展望
1776年，库仑（Coulomb）提出挡土墙理论标志着土力学的开始； 1925年太沙基出版《土力学》，标志着土力学阶段； 研究土作为刚性体，弹性体的性质，代表理论为太沙基原理 、 有效应力原理、渗透固结理论和极限平衡理论
物理—力学性质及它们之间的相互关系
土的形成 与演化
土质学
三大特性的 理论和参数
连续介质力学 的理论与方法
土力学
分散介质力学 的理论与计算
土的变形、强度、稳定 以及与其有关的工程问题
第一章 绪言
1.2 土及其特点
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作 用而形成的，覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
Coulomb 强度定律，土压力理论(1736-1806)) Darcy 定律 Rankine 新的土压力理论 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 第一届国际土力学及基础工程会议 中国土力学研究的兴起
第一章 绪言
土力学之父
Karl Von Terzaghi (1883-1963)
1925年，《土力学》 1943年，《理论土力学》
《土质学与土力学》
第一章 绪言 主讲教师: XXX
土质土力学
质量
重度一般在26～28.5kN/m3
比重瓶法 浮称法 浮力法 虹吸筒法
3、土的含水率：土中
水的质量与土粒质量之 比。
ma(0)
A
W S
V
a
Vv V Vs
mw
Vw
mw m w= × % 100 ms ms 土中水的质量 = × % 100 土中颗粒的质量
质量
体积 土的三相图
含水率的影响因素
土层所处的自然条件 土的空隙体积数量等
筛孔径（mm）
各级筛上的土粒质量 （g） 小于各级筛孔径的土 粒含量（％） 各粒组的土粒含量 （％）
2.0
100 90 10
1.0
100 80 25
0.5
250 55 30
0.25
300 20.1 底盘
50 10 100
解：（1）留在2.0mm筛上的土粒质量为100g，则小于2.0mm 的土粒质量为1000－100＝900g，小于2.0.mm的土粒含量为 900/1000＝90％；同理可得小于其它孔径的土粒含量。 （2）因小于2.0mm和小于1.0mm孔径的土粒含量90％和80％ ，可得2.0mm到1.0mm粒组的土粒含量0.90－0.80＝10％。
小土的渗透性。
第二节 土的颗粒特征
土的固体颗粒对土的性质的影响：矿物成分（前）、粒度成分 粒度：土粒大小是描述土的最直观和最简单的标准，将土粒 的大小称为粒度。 粒组：描述土的粒度的方法，随颗粒的大小不同，土具有不同 的性质，工程上常把大小相近的土粒合并为一个粒组。 划分粒组 的原则 在同一个粒组内，土的工程地质性质是相似的
ma(0) m mw ms
2、干密度（重度）：土的固体
颗粒质量（重力）与土的总体积
土质学与土力学名词解释
1.粒度：天然土是由大小不同的颗粒组成的，土粒的大小称为粒度2.粒度成分：工程上用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成情况，这种指标称为颗粒成分3.粒组：把大小相近的土粒合并分组，称为粒组4.分界含水量：从一种状态变到另一种状态的分界点5.液限L ω流动状态与可塑状态间的分界含水量 6.塑限P ω：可塑状态与半固体状态间的分界含水量 7.缩限S ω：半固体状态与固体状态间的分界含水量 8.动水力D G ,/kN 3m （渗流力）：水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力9.流砂现象：若水的渗流方向自下而上，在土体表面取一单位体积的土体进行分析，已知土有效重度为γ",当向上的动水力D G 与土的有效重度相等时，土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象就成为流砂现象 10.管涌：水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力的作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走，这种现象称为管涌 11./12.冻土现象：在冻土地区，随着土中水的冻结和融化，会发生的一些独特的现象 13.冻胀现象：某些细粒土层在冻结时，往往会发生土层体积膨胀，使地面隆起成丘，即所谓冻胀现象 14.总应力：土体的重力，静水压力及外载荷p 所产生的应力15.有效应力：由土颗粒间的接触面承担的一部分应力16.孔隙应力（孔隙压力）：由土体孔隙内的水及气体承担的一部分应力17.土的压缩性：在外力作用下土体积缩小的特性 18.前期固结压力c p ：土层历史上所承受过的最大的固结压力，也就是土体在固结过程中所承受的最大有效应力19.正常固结土：如果土层的自重应力0p 等于前期固结压力c p ,也就是说土自重应力就是该土层历史上受过的最大的有效应力，这种土称为正常固结土。
OCR=120.超固结土：如果土层的自重应力0p 小于前期固结压力c p ,也就是说该土层历史上受过的最大的有效应力大于土自重应力，这种土称为超固结土。
土质土力学
土的工程性质:分散性、易变性、复杂性。
●饱和土：除了土颗粒外所有的空隙都由水填满的土。
●结合水：当土与水相互作用时土粒会吸附一部分水分子在土粒表面形成一定厚度的水膜成为结合水。
●结合水特点1受土粒表面引力控制不符合静水力学规律自由流动2气节冰点低于零度3密度粘滞度比正常水高●粒组界限值：巨粒组与粗粒组60mm 粗粒组与细粒组0.075mm 砾与砂2mm●粒度：土的大小称为粒度。
●土粒大小的分析法：筛分法（〉0.075mm）沉降分析法（〈0.075mm）●粒组：在工程上常把大小相近的土合并为组。
●粒度成分：土中各种不同粒组的相对含量。
●粒度成分表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法●土的塑性指标：液限WL：土从液态向塑性状态过渡的界限含水量塑限WP：土由可塑状态向脆性状态过渡的界限含水量。
塑性指数IP=WL-WP粘性土的塑性大小，可用土处于塑性状态的含水率变化范围来衡量，该范围即液限与塑限之差值，称为塑性指数。
液性指数IL= 一个能够表示天然含水率与界限含水率关系的指标，即液性指数→W= 土处于液限→W= 土处于塑限状态→可塑状态土的工程分类依据:1、土的颗粒组成特征。
2、土的塑性指标（）3、土中有机质存在情况●毛细性：土能够产生毛细现象的性质称为毛细性。
●毛细现象：土中水在表面张力作用下向土及其他方向移动的现象。
●土层中的毛细水带的三个分类：1，正常毛细水带；2、毛细网状水带；3、毛细悬挂水带●流砂现象：若水的渗流方向自下而上，党向上的动力水与土的浮容重相等时，土颗粒间的压力为零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象成为流砂现象。
●管涌：水在砂系土中渗透时，土中一些细小颗粒在动土力的作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水带走，称为管涌。
●冻土：在冰冻季节因大气复温影响使土中水分冻结成冻土。
●冻土现象：在冻土地区，随着土中水的冻结和融化会发生一些独特的现象称为冻土现象。
●冻土分类：季节冻土：隔年冻土；多年冻土●影响冻胀原因：土的因素；水的因素；温度因素●先期固结压力：土层历史上所曾经承受过的最大固结压力。
土质学与土力学
土质学与土力学
土质学是研究不同类型的土壤的性质、结构、性能和力学性质的科学，是地质学的一个分支。
土质学研究土壤的物理性质、化学性质、生物性质、结构和力学性质，它涉及到土壤的不稳定性、流变性、坡（角）能等问题，因此，作为一门集地质学、矿物学、化学、物理学、微生物学、工程学和农业生态学于一体的多学科交叉学科，土质学对工程施工提供了重要的理论支持。
土力学是建筑材料的分支，主要用于研究地基、桩基和建筑物的抗压和抗拉性能。
土力学的研究围绕土力的性质、力学模型、稳定性问题、变形、破坏等展开，它包括多种复杂的物理机制、力学原理和数学模型。
土力学的研究为提高土壤的工程性质、诊断其变形行为等提供了实践性的依据。
土质学和土力学是一体的，它们共同为土壤工程、建筑材料、基础设施和建筑物等提供了重要理论支持，它们对建筑结构在变形、破坏等方面的研究有重大影响。
通过对土壤力学特性和工程特性的研究，可以保证土壤不被破坏，从而确保建筑安全稳定。
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。
土力学与土质学的假定
1分层总和法的假定：①地基土是均质、各向同性的班无限线性体；②地基土在外荷载作用下，只产生竖向变形，侧向不发生膨胀变形；③采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量。
2郎金土压力理论的基本假设：挡土墙墙背竖直、光滑，填土面水平。
分析方法：土体极限平衡条件
3库仑土压力理论的基本假设：墙后填土是理想的散粒状，即黏聚力为零；滑动破裂面为通过接踵的平面。
6单向固结理论的基本假定：土是均质、各向同性且饱和的；土粒和孔隙水是不可压缩的，土的压缩完全由空隙体积的减小引起；土的压缩和固结仅在竖直方向发生；孔隙水的向外排出符合达西定律，土的固结快慢决定于它的渗透速度；在整个过程中，土的渗透系数，压缩系数等均视为常数；地面上作用者连续均布荷载并且是一次施加的。
9．一维固结微分方程的基本假设有哪些？如何得出解析解答：一维固结理论的基本假设如下：（1）土层是均质、各向同性和完全饱和的；（2）土粒和孔隙水都是不可压缩的（3）土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的；（4）土中水的渗流服从于达西定律（5）在渗透固结中，土的渗透系数 k和压缩系数a都是不变的常数（6）外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变
5分层总和法假定地基土是均质、各向同性的半无限线性体；；地基土在外荷载作用下，只产生竖向的变形，侧向不会发生膨胀变形；；采用基地中心点下的附和应力计算地基变形量。
土质学与土力学,钱建固
土质学与土力学，钱建固土质学与土力学是土木工程学科中非常重要的两个分支。
土质学是研究土壤物理特性、化学性质和构造特征的学科，而土力学则是研究土壤力学特性和力学行为的学科。
这两个学科的研究成果对于土木工程的设计和施工具有重要的指导作用。
土质学研究的对象是土壤，土壤是由矿物质、有机质、水和空气组成的自然界的一种多相材料。
土壤的物理特性包括颗粒组成、孔隙结构和密度等；化学性质包括土壤的酸碱度、养分含量和有机质含量等；构造特征则包括土壤的均质性、层理性和颜色特征等。
土壤的物理特性决定了土壤的孔隙结构和水分运移特性，化学性质与土壤的肥力和环境影响有关，构造特征则反映了土壤的形成过程和堆积环境。
土力学是研究土壤力学特性和力学行为的学科。
土壤力学特性包括土壤的强度特性、变形特性、渗透特性和压缩特性等。
土壤的强度特性是指土壤的抗剪强度和抗压强度，是衡量土壤承载力的重要参数。
土壤的变形特性则研究土壤在外力作用下的变形行为，包括压缩变形、弯曲变形和剪切变形等。
土壤的渗透特性是指土壤的渗透能力和水分运移特性，它对于预测土壤的水文特性和地下水的补给能力很重要。
土壤的压缩特性研究土壤的压缩变形规律和孔隙水压力的变化规律，它对于土壤的沉降和基础的设计和施工具有重要的指导意义。
土质学和土力学相互联系，相辅相成。
土质学提供了土壤的基本性质和参数，为土力学的研究提供了基础数据。
土力学则研究了土壤的力学特性和行为规律，为土木工程的设计和施工提供了理论依据。
例如，土壤的强度特性决定了土壤的稳定性和可变性，对于土木工程的地基和基础工程设计具有重要的影响。
土壤的渗透特性决定了地下水的补给能力和土壤的排水能力，对于路基和堤坝的设计和施工也具有重要的影响。
钱建固是我国土力学和土质学的泰斗级专家，他对土质学和土力学的研究做出了重要的贡献。
他主持或参与了许多土力学和土质学方面的研究项目，取得了一系列的科研成果。
钱建固的研究成果不仅在国内具有重要的指导作用，在国际上也影响深远。
土质学和土力学课件
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
易透水，当混入云母等杂质时透水性 减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨 胀，干燥时松散，毛细水上升高度不大， 随粒径变小而增大
粉粒 粘粒
粗 细
0.05～0.01 0.01～0.005
透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀 小，干时稍有收缩，毛细水上升高度较大 较快，极易出现冻胀现象
土中水
土中水处于不同位置和温度条件下，可具 有不同旳物理状态——固态、液态、气态。液 态水是土中孔隙水旳主要存在状态，因其受土 粒表面双电层影响程度旳不同可分为结合水、 毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自
由水）。
水的类型
主要作用力
结合水
物理化学力
毛细水 非结合水
重力水
表面张力和重力 重力
1．结合水
土力学与土质学
(第1章）
第1章 土旳物理性质和工程分类
学习要求：
了解土旳成因和三相构成，掌握土旳物理性 质和物理状态指标旳定义、物理概念、计算公式 和单位。要求熟练地掌握物理指标旳三相换算。 了解地基土旳工程分类根据与精拟定名。
基本内容：
1.1 土旳形成与特征 1.2 土旳三相构成 1.3 土旳物理性质指标 1.4 土旳物理状态指标 1.5 土旳工程分类
化学风化——指岩石碎屑与空气、水和多种水溶液相接触， 经氧化、碳化和水化作用，变化原来矿物成份，形成新 旳矿物（次生矿物）。生成旳土为细粒土，粘性土。
生物风化——由动物、植物和人类对岩体旳破坏称~。
土旳构造和构造
1.定义： 指土颗粒旳大小、形状、表面特征， 相互排列及其联结关系旳综合特征。
2.分类：
水溶盐
●有有机高质岭石、伊利石和蒙脱石
土质学与土力学绪论
土力学武汉理工大学胡幼常Email: huyouchang@12土力学是研究土的力学土力学是研究土的力学，，它是力学的一个分支它是力学的一个分支，，其研究对象是土其研究对象是土。
一、土的工程定义土是地壳表层母岩经受强烈风化的产物土是地壳表层母岩经受强烈风化的产物，，是各种矿物颗粒的集合体是各种矿物颗粒的集合体。
二、土的基本特征1. 多孔性—土体内部存在大量孔隙土体内部存在大量孔隙。
2. 散体性—颗粒间的联结强度远低于颗粒本身的强度。
研究土的意义—所有的建筑都植根于岩土构成的地基之上之上，，因此有岩石力学和土力学此有岩石力学和土力学。
3三、土的用途1. 作为地基作为地基（（称为基土称为基土）：）：）：如房屋如房屋如房屋、、桥梁桥梁、、堤坝堤坝、、码头等的基础2. 作为建筑材料作为建筑材料（（称为土料称为土料）：）：）：如堤坝如堤坝如堤坝、、路堤等路堤等。
3. 作为建筑物的周围介质作为建筑物的周围介质：：如地下管道如地下管道、、隧道隧道、、地铁地铁、、沟渠等沟渠等。
四、土力学的任务利用力学知识利用力学知识，，运用试验手段运用试验手段，，研究土的强度研究土的强度、、变形的规律变形的规律。
4五、土力学的基本内容1. 土的物理性质2. 土的基本力学性质3. 土力学基本原理4. 用土力学分析和计算地基基础等工程问题5. 地基处理六、学习土力学应注意的问题1. 充分认识土的多孔性和散体性充分认识土的多孔性和散体性，，将土的力学特性与一般连续介质的力学特性区别开来介质的力学特性区别开来。
2. 土力学的理论尚未形成完善的力学体系完善的力学体系，，注意各种理论所作的基本假定的基本假定，，掌握其适用条件掌握其适用条件。
3. 注重试验的重要性注重试验的重要性，，掌握几种基本土工试验的操作方法和试验步骤试验步骤，，注意培养自己的试验操作技能和对试验现象进行分析和总结的能力分析和总结的能力。
5六、土力学发展简史1773年法国工程师Coulomb 发表论文发表论文《《极大极小准则在若干静力学问题中的应用学问题中的应用》》为开端为开端。
土质学与土力学实验报告
土质学与土力学实验报告一、引言土质学与土力学是土木工程领域中非常重要的两个学科，它们研究的是土壤物理性质和土壤力学特性。
土质学主要研究土壤的组成、结构、水分特性以及与土壤相关的其他性质；而土力学则关注土壤的力学行为，如承载能力、压缩性、剪切性等。
通过对土质学与土力学的实验研究，可以深入了解土壤的性质和行为，为土木工程的设计和施工提供科学依据。
二、实验目的本实验旨在通过对土质学与土力学的实验研究，掌握土壤的基本性质和力学特性，并通过实验数据的分析与解读，加深对土壤行为的理解。
三、实验内容1. 土壤颗粒分析实验：该实验主要通过筛分方法，将土壤按照颗粒大小进行分类，并计算出不同颗粒级配的百分比。
通过该实验可以了解土壤的颗粒组成及其分布特点。
2. 液塑限实验：该实验主要通过塑限试验和液限试验，确定土壤的塑性指数和液性指数，从而评价土壤的塑性和液性特征。
3. 压缩特性实验：该实验主要通过压缩试验，研究土壤的压缩性质，包括压缩曲线、压缩系数等。
通过该实验可以了解土壤在不同应力条件下的变形行为。
4. 剪切强度实验：该实验主要通过直剪试验或剪切箱试验，研究土壤的剪切强度特性，包括剪切强度参数、剪切曲线等。
通过该实验可以了解土壤在受到剪切力作用时的变形和破坏行为。
四、实验结果与分析1. 土壤颗粒分析实验结果：根据实验数据，可以统计出土壤的颗粒级配曲线，并计算出不同级配的百分比。
通过分析曲线和百分比数据，可以判断土壤的颗粒组成及其分布特点，进而评价土壤的工程性质。
2. 液塑限实验结果：根据塑限试验和液限试验的数据，可以计算出土壤的塑性指数和液性指数。
通过这些指数的计算，可以判断土壤的塑性和液性特征，为土壤的工程应用提供参考。
3. 压缩特性实验结果：通过压缩试验得到的压缩曲线和压缩系数等数据，可以分析土壤在不同应力条件下的变形行为。
这些数据可以用于土壤的沉降计算和地基设计等方面。
4. 剪切强度实验结果：通过直剪试验或剪切箱试验得到的剪切强度参数和剪切曲线等数据，可以评价土壤的剪切强度特性，并分析土壤在受到剪切力作用时的变形和破坏行为。
土质学与土力学实验PPT
土的压缩试验
15
百分表调整完毕
土的压缩试验
16
加荷载
土的压缩试验
17
稳定后读数
压缩试验计算
• 1 计算下列各项指标： • 试样的初始孔隙比
•
e0
s (1 w 0 ) 0
1
各级荷载下变形稳定后的孔隙比
e i e 0 (1 e 0
h )
h0
i
• 某一荷载范围内的压缩系数
土的重度试验
11
平行测定,需制备2个土样
称重并计算
• 1 称环刀加湿土重m2 • 2 计算:
0g
m 2 m1 V
g
式中 ——试样天然密度，g/cm3； 0 • m2——环刀和试样总质量，g； • m1——环刀质量，g； • V——环刀容积，cm3 ； • g——重力加速度。 • 计算要求精确至0.01g/cm3。 • 同一土样要求进行严行测定，平行差值不得大于 0.03g/cm3，最后取算术平均值。
)
4
200
ф
)
3
剪应力τ (
2 1
抗剪强度
(
100
剪切位移△ (
)
100
200 垂直压力(
300 )
400
位移关系曲线
剪切强度与垂直压力关系曲线
• 式中 wL——土的液限，%， • m，ms——分别为湿土质量和干土质量，g 本试验要求进行平行测定，平行差值不得大于2%，取其平均值。
实验五、土的压缩试验
土的压缩试验
1 制备土样
土的压缩试验
2
打开固结仪器的压力盒
土的压缩试验
3
压力盒中底部放入透水石和潮湿的滤纸
土质学与土力学,钱建固
土质学与土力学，钱建固土质学与土力学是土木工程中非常重要的两个学科，它们的研究内容与工程实践密切相关，为工程建设提供了基础和保障。
钱建固是中国土力学的开创者和奠基人，为土木工程的发展做出了巨大贡献。
土质学是研究土壤成分、结构、物理性质、化学性质以及土壤的形成和变异规律的学科。
土壤是地壳外围的一层薄壳，由岩石分解而成，其中含有有机物质、矿物质和水分。
土壤的性质和构造对工程建设具有重要影响，因此对土壤进行详细的研究和分析是工程设计的基础。
土力学是研究土壤力学性质和土壤与结构物之间相互作用的学科。
土壤具有较差的力学性质，容易发生塌陷、滑动、液化等问题，对工程建设产生很大的威胁。
土力学通过对土壤力学特性的研究，为工程设计和施工提供了理论基础和技术支持。
钱建固是中国土力学的奠基人，他提出了土力学的一系列基本理论和方法，为土木工程的发展做出了重要贡献。
土质学和土力学的研究成果在实际工程中得到了广泛应用。
例如，在房屋建设中，土壤的稳定性和承载力是决定建筑物安全性的关键因素。
通过对土壤的详细调查和测试，可以确定土壤的物理性质、力学性质和变形特性，从而指导土建工程的设计和施工。
另外，在公路和桥梁的建设中，土壤的稳定性和承载力同样是重要考虑因素。
通过土壤力学的研究，可以确定土壤的抗剪强度和压缩性能，为工程设计提供可靠的数据。
钱建固的研究成果使得土力学在桥梁工程中得到了广泛应用，为桥梁的设计和施工提供了科学依据。
钱建固的贡献不仅止于理论研究，还涉及工程实践和教育培养。
他在土力学领域的开创性工作和教学方法的创新，为土木工程领域人才的培养和学科的发展做出了重要贡献。
他的学术精神和奉献精神是每一位土木工程师应该学习的榜样。
综上所述，土质学与土力学是土木工程领域中非常重要的学科，它们的研究内容与工程实践密切相关，为工程建设提供了基础和保障。
钱建固是中国土力学的开创者和奠基人，通过提出一系列基本理论和方法，为土木工程的发展做出了巨大贡献。
土质学与土力学绪论
(4)土工测试设备和测试技术将得到新的发展。高应力、粗 粒径、大应变、多因素和复杂应力组合的试验设备和方 法得到发展，原位测试、土工离心试验等得到更大应用， 计算机仿真成为特殊的土工试验手段，声波法、γ射线法、 CT识别法等也将列入土工试验方法的行列。
2. 土力学理论的发展
Байду номын сангаас
土 质 学 与 土 力 学
二十世纪初，一些重大土木工程事故的出现，如德国的桩基 码头大滑坡，瑞典的铁路坍方，美国的地基承载力问题等， 对地基问题提出了新的要求，推动了土力学理论的发展。例 如普朗德尔(Prandtl，1920年)发表了地基滑动面的数学公式。 彼德森(Peterson，1915年)提出、以后又由费伦纽斯(W. Fellenius，1936年)、泰勒(Taylor，1937年)等发展了的计算边 坡稳定性的圆弧滑动法等，就是这一时期的重要成果。
土力学特点
土 质 学 与 土 力 学
学科 理论力学 材料力学 结构力学 弹性力学 水力学 土力学 研究对象 质点或刚体 单个弹性杆件（杆、轴、梁） 若干弹性杆件组成的杆件结构 弹性实体结构或板壳结构 不可压缩的连续流体（水） 天然的三相碎散堆积物 连续流体 碎散材料
连续固体
土 质 (1) 进一步汲取现代数学、现代力学的成果和充分利用计算 机技术，深入研究土的非线性、各向异性、流变等特性， 学 建立新的更符合土体特性的本构模型和计算方法。 与 土 (2)充分考虑土和土工问题的不确定性，进行风险分析和优 化决策，岩土工程的定值设计方法逐步向可靠度设计转 力 化。 学
土质与土力学考试知识点
土质土力学第一章土是有固体颗粒、水、气体三部分组成。
土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架的最基本的物质。
土中的无机矿物成分又可以分为原生矿物和次生矿物。
原生矿物是岩浆在冷凝的过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。
次生矿物是将原生矿物经过化学风化作用所形成的新的矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、黏土矿物以及碳酸盐等。
黏土矿物的主要代表是高岭石、伊利石和蒙脱石。
黏土的颗粒越细，表面积越大，亲水能力就越强，对土的工程性质的影响就会越大。
土的液相是存在于土孔隙中的水。
按照水与土的相互作用的强弱，可将土中的水分为结合水和自由水两大类。
结合水是处于土颗粒表面的水，受到表面引力的作用而不服从静水力学规律，其冰点是低于零度的。
结合水又分为强结合水和弱结合水。
自由水包括毛细水和重力水。
天然土的粒径一般是连续的，为了描述方便，工程上常把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。
卵石粒组与砾石粒组的分界粒径是60m m,黏粒与粉粒的分界粒径为0.002mm 或者为0.005mm。
常用的土的颗粒级配表示方法有表格法、累计曲线法和三角坐标法。
累计曲线法是一种图示的表示方法,常用对数纸绘制,横坐标表示某一粒径,纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。
在累计曲线上,可以确定两个指标描述土的级配,不均匀系数和曲率系数。
土颗粒的分析方法：颗分试验，可分为筛分法和沉降分析法。
对于粒径大于0.075的土粒可采用筛分析方法，对于小于0.075的土粒则必须用沉降分析方法来分析土的颗粒组成情况。
土的三相比例指标：试验指标和换算指标试验指标：土的密度、土粒比重和土的含水率换算指标：土的干密度、土的饱和密度、土的有效重度、土的孔隙比、土的孔隙率和土的饱和度。
塑限和液限在国际上统称为阿太堡界限。
测定黏性土的塑限指数的试验方法是滚搓法。
采用圆锥仪法测定液限。
塑性指数公式：IP WL WP液限指数公式：IL W WPIPemax eemax emin砂土的相对密度：Dr砂土的相对密度是砂土处于最疏松状态的空隙比与天然状态孔隙比之差和最疏松的状态稍微孔隙比与最紧密状态的孔隙比之差的比值。
土质土力学实验指导书
土质土力学实验指导书
（1）土的含水率实验
了解测试土的含水率的方法及适用条件，掌握烘干法、酒精燃烧法测试土的含水率。
（2）土的液塑限实验
掌握用光电式液塑限联合测定仪测定土的锥入深度h并测出土的相应含水率w，在双对数坐标纸上画出h—w关系图，得出土的液限与塑限，并会运用塑性图对细粒土进行分类。
（3）土的密度实验
了解测试土的密度的各种方法及适用条件，掌握环刀法测土的密度。
（4）土的固结（压缩）实验
掌握用固结仪测试土在各级荷载下的压缩变形，学会画e—P曲线，并用α1—2评价土的压缩性。
土的固结压缩实验为一综合性实验，由于课时所限，含水率实验内容应在第一次实验课内完全掌握。
该实验内容涉及到本门课程的多章内容，确定的实验指标较多，包括土的密度、、土的颗粒密度、土的孔隙比、土的压缩指数、土的压缩模量、土的压缩系数等，并用压缩模量、压缩系数对土的压缩性进行评价。
（5）土的直剪实验
掌握用直剪仪对土进行剪切，测试不同压力下土的抗剪强度，画出S—P图，求得土的抗剪强度指标粘聚力C及摩擦角φ，如时间允许，进行三轴实验的原理讲解与演示。
（6）土的击实实验
掌握标准击实仪的操作方法，画出击实曲线，求出土的最大干密度与最佳含水率。
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（6）土的击实实验
掌握标准击实仪的操作方法，画出击实曲线，求出土的最大干密度与最佳含水率。
土质学与土力学第五版
土质学与土力学第五版1. 引言土质学与土力学是土木工程中非常重要的学科，它们分别研究土壤的组成和性质，以及土壤承受和传输力的行为与特性。
本文将介绍土质学与土力学第五版的内容，包括土壤的基本性质、土壤的组成与分类、土壤力学参数与测试方法等方面的知识。
2. 土壤的基本性质土壤是由固体颗粒、液态和气态组成的多相系统。
土壤的基本性质包括颗粒分布、颗粒形状、颗粒间隙、水分含量等。
土壤颗粒分布的大小和形状直接影响土壤的孔隙结构和水分的渗透性。
土壤颗粒间的间隙是水分和气体在土壤中传输的通道，其大小和分布对土壤的透水性和通气性有着重要影响。
3. 土壤的组成与分类土壤的组成主要包括无机颗粒、有机质、水和气体。
无机颗粒主要由矿物质组成，包括砂、粉砂、粘土等不同颗粒大小的成分。
有机质则是土壤中的有机物质，如植物残体、动物遗骸等，它们对土壤的物理性质和化学性质有重要影响。
水和气体则是土壤中的流体介质，它们在土壤中的分布和运动对土壤的力学行为有着重要影响。
土壤的分类根据其组成和性质的不同可以分为不同类型，常见的土壤分类方法有根据颗粒大小和颗粒组成的分析、根据颗粒间隙的分类和根据工程性质的分类等。
不同类型的土壤在工程中的应用和处理方式也不尽相同。
4. 土壤力学参数与测试方法土壤力学参数是土壤承受和传输力的重要指标，常用参数包括土壤的压缩性、抗剪强度、液塑性指数等。
这些参数对于土木工程设计和施工过程中的土壤处理和基础设施设计都具有重要意义。
测试土壤力学参数有许多方法，包括直接剪切试验、压缩试验、液塑性指数测试等。
这些测试方法可以通过实验室测试和现场测试来获取土壤的力学性质参数，以便进行工程设计和施工过程中的土壤力学分析和计算。
5. 结论土质学与土力学是土木工程中的基础学科，它们研究土壤的组成和性质，以及土壤的力学行为和特性。
本文以土质学与土力学第五版为标题，介绍了土壤的基本性质、组成与分类以及土壤力学参数与测试方法等方面的知识。
土质与土力学
土质与土力学土质与土力学是土木工程中重要的概念，它们对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
土质是指土壤的物理和化学性质，包括颗粒组成、结构、含水量和孔隙度等。
土力学则研究土壤受力行为，包括土壤的承载力、剪切强度和变形性能等。
土质是土壤的重要特征之一，它决定了土壤的物理性质和化学性质。
土壤由不同大小的颗粒组成，包括砂、粉砂、粘土和有机质等。
这些颗粒的组合方式和相互之间的作用力决定了土壤的结构。
土壤的含水量和孔隙度也是土质的重要指标，它们影响着土壤的透水性和贮水性能。
土壤的颗粒组成和结构会影响土壤的透气性和保肥能力，而含水量和孔隙度则影响着土壤的保水能力和排水性能。
土壤受力行为是土力学的研究对象。
土壤在受到荷载或其他外力作用时会产生变形和破坏。
土壤的承载力是指土壤能够承受的最大荷载，它是设计建筑物基础的重要参数。
土壤的剪切强度是指土壤在受到剪切力作用时抵抗剪切破坏的能力，它影响着土壤的稳定性和抗滑性能。
土壤的变形性能是指土壤在受力后产生的变形和沉降，它对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
土质与土力学的研究对于土木工程的设计和施工具有重要的指导意义。
通过对土壤的物理和化学性质进行分析和测试，可以确定土壤的工程性质，为工程设计提供基础数据。
土力学的研究可以预测土壤在受力后的变形和破坏行为，为工程结构的设计和施工提供支持和保障。
而对土壤的合理利用和保护也是土质与土力学研究的重要内容，它关系到土地资源的可持续利用和环境的保护。
土质与土力学是土木工程中不可或缺的重要学科，它们的研究对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
通过对土壤的物理和化学性质的研究，可以确定土壤的工程性质，为工程设计提供基础数据。
土力学的研究可以预测土壤在受力后的变形和破坏行为，为工程结构的设计和施工提供支持和保障。
同时，对土壤的合理利用和保护也是土质与土力学研究的重要内容，它关系到土地资源的可持续利用和环境的保护。
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描述土的级配的指标：Cu 、 Cs
• 为了判别土粒级配是否良好，常用不均匀系数Cu和曲率系 数Cc两个指标来描述粒径曲线的坡度和形状。
不均匀系数 Cu
d 60 d10
——土粒的分布范围
曲率系数
Cs
随着环境的变化，土的三相比例也发生相应的变化， 三相比例不同，土的状态与工程性质也随之而异。
固体＋气体＝干土
固体＋液体＋气体＝湿土
固体＋液体＝饱和土
二、土的物理性质
试验指标：土的密度、土粒比重（土粒密度）、含水率 换算指标：干密度、饱和密度、浮密度、孔隙比、孔隙率、饱和度
质量m
体积V
气
Vw Va
《土质学与土力学》 交通部管理干部学院公路系
绪论
Ș什么是土？ Ș土有哪些特点？ Ș土质学与土力学有何特点？ Ș本课程的任务？ Ș本课程的内容与学习要求？ Ș为何要学习土质学与土力学？
绪论
什么是土？
土是指：
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作 用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
(d30 )2 d60 d10
——粒径分布曲线的形状
d10、d30、d60分别为粒径曲线纵坐标上小于某粒径含量60％、 30％、10％时所对应的粒径
1.rm(11:18)
测环刀容积V和重量m1 环刀内涂凡士林，刃口向下放在土样上，用切土刀将土样削平
环刀下压，边削边去环刀外的土，至土样伸出环刀为止
环刀两端余土削平
擦净环刀外壁，称环刀和土的总重m2
数据处理：
m2
m1
v
物理指标的检测：
三、土粒密度（比重）——比重瓶法
比重试验操作步骤
粒度成分分析
②沉降分析法 适用范围： 粒径小于0.074mm的土。
原理： 取一定质量的干土制成一定体积的悬液，搅拌均匀后， 在刚停止搅拌的瞬间，各种粒径的土粒在悬液中是均匀 分布的，即各种粒径的土粒在悬液中的浓度在不同深度 处都相等。静置一段时间后，其粒径不同的土粒下沉速 度不同，不同深度处悬液浓度不再相等，根据不同深度 处悬液浓度可计算出各粒组土粒密度。
岩石 地球
风化
颗粒堆积物 地球
绪论
本课程的内容与学习要求?
土质学内容
研究土的工程性质
土力学内容
土的变形、强度、稳定性问题
绪论
为何要学习土质学与土力学?
土具有广泛 的工程应用
地基、建筑材料、介质
存在大量与土 有关的工程问题
̰地基沉降
̰土坡滑动 ̰路基碾压
绪论
本课程的内容与学习要求?
学习要求 注意搞清概念
• 取过5mm筛的烘干土15g(ms) ,用玻璃漏斗装入洗净烘 干的比重瓶内蒸馏水加入，至瓶一半处摇动比重瓶且 进行煮沸（砂土30分，粘土1时）
• 蒸馏水加近满，等温度稳定和悬液澄清盖紧瓶盖，称
瓶、水与土合重m1
• 倒去悬液，洗净比重瓶，注入与试验温度同的蒸馏水
至近满，盖紧瓶盖，称瓶与水合重m2
GS
细粒组
漂石 卵石
砾Hale Waihona Puke 砂粉粒 粘粒(块石) (小块石) 粗 中
细
粗
中
细
2.粒度成分分析
粒度成分（颗粒级配）：是指各个粒组在土全部质量中各 自占有的比例。
目前，我国常用的粒度成分分析方法有：
筛分法
沉降分析法
① 筛分法 适用范围： 粒径大于0.074mm的土。
原理：将称取的一定质量风干土样放在筛网孔逐渐减 小的一套标准筛上摇振，然后分层测定各筛中土粒的 质量，并计算出每一粒组占土样总质量的百分数。
水
mw
V
m
Vs
ms
土粒
土的物理性质指标概念及换算
试验指标 m
v
换算指标
d
ms V
m s
s
(Gs
ms Vs w4C
)
vs
sat
ms
Vv w V
e Vv Vs
几个常用的重要关系(令VS=1)
d
1
n e 1 e
sat w
w mw 100 % ms
掌握原理 抓住重点 理论联系实际 学会设计计算 重在工程应用
第一章 土的物理性质
一、土的概念及土的三相组成
土：是岩石经强烈风化作用形 成的大小不等、未经胶结的一 切松散物质。
风化：物理风化、化学风化、 生物风化
第一章 土的物理性质及工程分类
土的三相组成
固相、液相、气相
小结： 土中的固体矿物构成土的骨 架，骨架间贯穿着大量孔隙， 孔隙中充满着液体水和气体。
-
粒度成分(以质量%计) 土样 2 25.0 20.0 12.3 8.0 8.2 4.9 4.6 8.1 4.2 5.2 1.5
土样 3 -
8.0 14.4 37.6 11.1 18.9 10.0
2.累计曲线法－通常用半对数坐标绘制，横坐标（按对数 比例尺）表示粒径di；纵坐标表示小于某一粒径的累计百分 数P。
烘干冷却：打开盒盖放入烘箱(温度105℃－110 ℃）
烘至恒重，取出，盖上盒盖放入干燥箱内冷却，称盒与 干土总重m2，烘干时间细粒土不少于8h ，砂土不少于 6h 。
数据处理 w m1 m2 100 %
m2 m0
物理指标的检测：
二、密度－ 环刀法、灌砂法
环刀
灌砂桶
密度试验操作步骤（环刀法）录像
m2
mS mS
m1
GS
三、土的颗粒特征
1.粒组及其划分标准
粒组：是指在粒径区段内所包含大小比例相似，工程性质基 本相同的颗粒。
《公路土工试验规程》（JTJ051-93）规定粒组分为：
巨粒组
粗粒组
细粒组
粒组划分表
200 60 20 5
2 0.5 0.25 0.074 0.002
巨粒组
粗粒组
' ms Vs w
V Sr Vw 100 %
VV
物理指标的检测：
一、含水率W(%) 常用方法：烘干法、酒精燃烧法
称量盒（铝盒)
烘箱
天平
干燥器
含水率试验操作步骤(烘干法）液塑
限.rm(16:55)
称湿土重：取土样细粒土1530g,砂类土50g,放入重
m0称量盒内，盖上，称出盒与湿土总重m1
常用粒度成分表示方法
1.表格法－以列表形式直接表达各粒组的相对含量。
粒组（mm）
10-5 5-2 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.10 0.10-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.002 <0.002
土的粒度成分
土样 1 -
3.1 60. 14.4 405 26.0 9.0