土质学与土力学安徽理工大学资源与环境工程系课件
合集下载
土力学和土质学PPT课件
水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头 逐渐损失。同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力， 导致土体中的应力与变形发生变化。这种渗透水流作 用对土骨架产生的拖曳力称为~。用GD表示(kN/m3)。 ※在许多水工建筑物、土坝及基坑工程中，渗透力的 大小是影响工程安全的重要因素之一。实际工程中， 也有过不少发生渗透变形(流砂或管涌)的事例，严重 的使工程施工中断，甚至危及邻近建筑物与设施的安 全。因此，在进行工程设计与施工时，对渗透力可能 给地基土稳定性带来的不良后果应该具有足够的重视。
得出：流量Q与过水面积A和 水头（h1-h2）成正比与渗透路 径L成反比，即达西定律：
Q=KA (h1-h2)/L
达西渗透实验装置
达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广 应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
(a) 细粒土的v-i关系 (b) 粗粒土的v-i关系
①砂土、一般粘土 ;②颗粒极细的粘土
到一定程度，土体将发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
※主要有两种形式，即流砂与管涌。渗流水流将整个土体带走
的现象称为流砂；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的 现象称为管涌。
动水压力及流砂现象
3.流砂现象、管涌和临界水力梯度
※在粘性土中，渗透力的作用往往使渗流逸出处某一 范围内的土体出现表面隆起变形；而在粉砂、细砂及 粉土等粘聚性差的细粒土中，水力梯度达到一定值后， 渗流逸出处出现表面隆起变形的同时，还可能出现渗 流水流夹带泥土向外涌出的砂沸现象，致使地基破坏， 工程上将这种流土现象称为流砂。
渗透系数的确定
渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个 指标，其数值的正确确定对渗透计算有着 非常重要的意义。影响渗透系数大小的因 素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大 小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立
得出：流量Q与过水面积A和 水头（h1-h2）成正比与渗透路 径L成反比，即达西定律：
Q=KA (h1-h2)/L
达西渗透实验装置
达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广 应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
(a) 细粒土的v-i关系 (b) 粗粒土的v-i关系
①砂土、一般粘土 ;②颗粒极细的粘土
到一定程度，土体将发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
※主要有两种形式，即流砂与管涌。渗流水流将整个土体带走
的现象称为流砂；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的 现象称为管涌。
动水压力及流砂现象
3.流砂现象、管涌和临界水力梯度
※在粘性土中，渗透力的作用往往使渗流逸出处某一 范围内的土体出现表面隆起变形；而在粉砂、细砂及 粉土等粘聚性差的细粒土中，水力梯度达到一定值后， 渗流逸出处出现表面隆起变形的同时，还可能出现渗 流水流夹带泥土向外涌出的砂沸现象，致使地基破坏， 工程上将这种流土现象称为流砂。
渗透系数的确定
渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个 指标，其数值的正确确定对渗透计算有着 非常重要的意义。影响渗透系数大小的因 素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大 小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立
最新土质学与土力学精品课件
最新土质学与土力学精品课件一、教学内容1. 土的物理性质：包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 土的力学性质：包括土的抗剪强度、压缩性、渗透性等，以及这些性质在工程中的应用。
3. 土的工程特性：包括土的变形、破坏、流动等特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 土的分类：根据土的物理性质和力学性质，将土分为不同的类型，以便于工程师进行合理的土方设计和地基处理。
二、教学目标1. 使学生了解并掌握土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 培养学生运用土的性质进行土方设计和地基处理的能力。
3. 使学生了解并掌握土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
三、教学难点与重点重点：土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
难点：土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 引入：通过展示一些实际的土方工程和地基处理工程，引发学生对土质学和土力学的兴趣。
2. 讲解：详细讲解土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
3. 示例：通过一些实际的工程案例，讲解土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 练习：让学生运用所学的知识，进行一些土方设计和地基处理的练习。
六、板书设计1. 土的物理性质和力学性质。
2. 土的工程特性。
3. 土的分类。
七、作业设计1. 请简述土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
答案：土的物理性质包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，这些性质对土的工程性质有重要影响。
例如，土的密度越大，其抗剪强度越高；土的颗粒分布越均匀，其渗透性越好。
2. 请简述土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
答案：土的工程特性包括土的变形、破坏、流动等特性，这些特性对工程有重要影响。
例如，土的变形能力越强，其适应地基变形的能力越强；土的破坏强度越高，其地基承载能力越强。
土的抗剪强度
dlcos A(, )
1
圆心坐标[1/2(1 +3 )，0] 2 应力圆半径r＝1/2(1－3 )
O
3
1
1/2(1 +3 )
土中某点的应 力状态可用莫 尔应力圆描述
抗剪强度的基本理论
2、极限平衡条件
三、莫尔～库仑破坏标准
1 f 3tg 2 45 2c tg 45 2 2 3 f
应力圆与强度线相离： 应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线相割：
σ1<σ1f σ1=σ1f σ1>σ1f
弹性平衡状态
极限平衡状态
破坏状态
抗剪强度的基本理论
三、莫尔～库仑破坏标准 当3= 常数：
1,3 x z
2 z 2 x 4 xz 2
《土质学与土力学》 安徽理工大学资源与环境工程系
第六章 土的抗剪强度
★ 概述 ★抗剪强度的基本理论
★抗剪强度的试验方法
概述
剪切破坏
沉降过大 土工建筑物（如： 路堤、土坝等） 土体破坏
强度破坏
建筑物事故
研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性
概述
土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力
概述
大阪的港口码头档土墙由于液化前倾
四、抗剪强度的试验方法
应变控制式
按控制方法分
应力控制式
抗剪强度的基本理论
1.直接剪切试验
四、抗剪强度的试验方法
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
抗剪强度的基本理论
四、抗剪强度的试验方法
1.直接剪切试验
抗剪强度的基本理论
四、抗剪强度的试验方法
土质学与土力学绪论 第一章土的物质组成和结构构造
课程，学习中不但要着重于根本概念的理解， 掌握计算方法而且要学会初步解决实际问题 的能力。
土质学与土力学与其他课程的关系
❖ 土质学与土力学属于技术根底课，它在一般根底课 和专业课之间起到承上启下的作用。
❖ 先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、 工程地质学与水文地质学、水力学
❖ 后续课程：水工结构、地基及根底 ❖ 土质学与土力学是一门边缘学科，它所设计的自然
❖ Cu大
不均匀
压密度大
有细粒土填空
❖ Cu小
均匀
密度小
无细粒土填空 压
❖ 土粒的级配——颗分曲线分析
❖ 对于级配不连续的情况，有时Cu虽然大， 但渗透稳定性一样不好，故Cu虽大，但并 不说明土粒级配良好，还要用Cc来衡量， Cu和Cc描述了级配曲线整体特征，可描述 土级配的好坏。
Cc
d d 台阶分布在 10 30
成土矿物
砂粒
❖ 一般由石英构成，其次是长石、云母。
粘粒
❖ 包含由次生矿物构成的极细土粒，粘粒含 量增加，土的透水性减小，可塑性和压缩 性增高。
❖ 土粒的粒组
❖ 天然土由无数大小不同的土粒组成，逐个 研究它们的大小是不可能的，统称是将工 程性质相近的土粒合并成一组称为粒组。
❖ 漂石粒 ❖ 卵石粒 ❖砾 粒 ❖砂 粒 ❖粉 粒 ❖粘 粒 ❖胶 粒 ❖ 巨粒组 d>60mm ❖ 粗粒组 60mm～0.075mm ❖ 细粒组 d<0.075mm
毛细管压力 Pc hcw
负孔隙水压力
沙
坑
倒
可使土粒相互挤紧，可使无粘性土也象有粘 聚力似得。由毛细管压力所造成无粘性土间的
塌
连接力，称之为假粘聚力 。
❖ 重力水
❖ 重力水是在重力和水位差作用下能在土中 流动的自由水。它是土中其它类型水的来 源。重力水具有融解能力，能传递静水和 动水压力，并对土粒起浮力作用 。
土质学与土力学与其他课程的关系
❖ 土质学与土力学属于技术根底课，它在一般根底课 和专业课之间起到承上启下的作用。
❖ 先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、 工程地质学与水文地质学、水力学
❖ 后续课程：水工结构、地基及根底 ❖ 土质学与土力学是一门边缘学科，它所设计的自然
❖ Cu大
不均匀
压密度大
有细粒土填空
❖ Cu小
均匀
密度小
无细粒土填空 压
❖ 土粒的级配——颗分曲线分析
❖ 对于级配不连续的情况，有时Cu虽然大， 但渗透稳定性一样不好，故Cu虽大，但并 不说明土粒级配良好，还要用Cc来衡量， Cu和Cc描述了级配曲线整体特征，可描述 土级配的好坏。
Cc
d d 台阶分布在 10 30
成土矿物
砂粒
❖ 一般由石英构成，其次是长石、云母。
粘粒
❖ 包含由次生矿物构成的极细土粒，粘粒含 量增加，土的透水性减小，可塑性和压缩 性增高。
❖ 土粒的粒组
❖ 天然土由无数大小不同的土粒组成，逐个 研究它们的大小是不可能的，统称是将工 程性质相近的土粒合并成一组称为粒组。
❖ 漂石粒 ❖ 卵石粒 ❖砾 粒 ❖砂 粒 ❖粉 粒 ❖粘 粒 ❖胶 粒 ❖ 巨粒组 d>60mm ❖ 粗粒组 60mm～0.075mm ❖ 细粒组 d<0.075mm
毛细管压力 Pc hcw
负孔隙水压力
沙
坑
倒
可使土粒相互挤紧，可使无粘性土也象有粘 聚力似得。由毛细管压力所造成无粘性土间的
塌
连接力，称之为假粘聚力 。
❖ 重力水
❖ 重力水是在重力和水位差作用下能在土中 流动的自由水。它是土中其它类型水的来 源。重力水具有融解能力，能传递静水和 动水压力，并对土粒起浮力作用 。
土质学与土力学课件第九章 土坡稳定分析
DPi 不出现
注： （未考虑各条水平向作用力及各条力矩平衡条件，实际上条件不够： 缺 Hi，共(n-1)个条件 设Hi=0则条件够了——简化Bishop法，忽略条间切向力）
基本概念与基本原理
二、基本规律与基本原理 (3)毕肖普法
3.粘性土坡稳定性分析 求解条件
平衡条件：2n+1 未知数：6n-2
基本概念与基本原理
一、基本概念
滑坡
基本概念与基本原理
一、基本概念
香港1900年建市，1977年成立土力工程署 港岛1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
基本概念与基本原理
二、基本规律与基本原理 1.土坡失稳原因分析
内 部 因 素
（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一 样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后 软化，使原来的强度降低很多。 （2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别 是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。 （3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下 缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时 尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。
T W cos tan cos tan tan Fs T J W sin J sin w sin sat tan
基本概念与基本原理
二、基本规律与基本原理 (1)瑞典圆弧滑动法 假定滑动面为圆柱面，截 面为圆弧，利用土体极限 平衡条件下的受力情况：
3.粘性土坡稳定性分析
d
O B
A
C
Mf f LR f LR Fs M LR Wd
土质学与土力学最新版精品课件第3章
土层中由于毛细现象所润湿的范围称为毛细水带。毛细水带根据 形成条件和分布状况,可分为三种,即正常毛细水带、毛细网状水带和 毛细悬挂水带,如图3-2所示。
3.1 土的毛细性
图3-2 土层中的毛细水带
(1)正常毛细水带(又称毛细饱和带) 位于毛细水带的下部,与地 下潜水连通。这一部分的毛细水主要是由潜水面直接上升而形成的, 毛细水几乎充满了全部孔隙。正常毛细水带会随着地下水位的升降而 相应移动。
性。因此,黏土中自由水渗流受到结合水黏滞作用产生的很大阻力,只
有克服结合水的抗剪强度后才能开始渗流。把克服此抗剪强度所需要
3.2 土的渗透性
的水力梯度,称为黏土的起始水力梯度(Threshold Hydraulic Gradient),用I0表示。在黏土中,应按修正后的达西定律计算渗流速 度。
如图3-7所示,绘出了砂土与黏土的渗透规律。直线a表示砂土的vI关系,它是通过原点的一条直线。黏土的v-I关系是曲线b(图中虚线 所示),d点是黏土的起始水力梯度I0,当土中水力梯度超过起始水力梯 度后水才开始渗流。一般常用折线c(图中Oef 线)代替曲线b,即认为e 点是黏土的起始水力梯度I0,其渗流规律用式(3-8)表示。
r ——毛细管的半径(m); θ——湿润角,其大小取决于管壁材料及液体性质,对于毛细管 内的水柱,可以认为θ=0°,即认为是完全湿润的。
表3-1 水与空气间的表面张力σ
温度/℃
-5
0
5
10
15
20
30
40
表面张力σ/(N/m)
76.4×10-3
75.6×10-3
74.9×10-3
74.2×10-3
73.5×10-3
72.8×10-3
71.2×10-3
3.1 土的毛细性
图3-2 土层中的毛细水带
(1)正常毛细水带(又称毛细饱和带) 位于毛细水带的下部,与地 下潜水连通。这一部分的毛细水主要是由潜水面直接上升而形成的, 毛细水几乎充满了全部孔隙。正常毛细水带会随着地下水位的升降而 相应移动。
性。因此,黏土中自由水渗流受到结合水黏滞作用产生的很大阻力,只
有克服结合水的抗剪强度后才能开始渗流。把克服此抗剪强度所需要
3.2 土的渗透性
的水力梯度,称为黏土的起始水力梯度(Threshold Hydraulic Gradient),用I0表示。在黏土中,应按修正后的达西定律计算渗流速 度。
如图3-7所示,绘出了砂土与黏土的渗透规律。直线a表示砂土的vI关系,它是通过原点的一条直线。黏土的v-I关系是曲线b(图中虚线 所示),d点是黏土的起始水力梯度I0,当土中水力梯度超过起始水力梯 度后水才开始渗流。一般常用折线c(图中Oef 线)代替曲线b,即认为e 点是黏土的起始水力梯度I0,其渗流规律用式(3-8)表示。
r ——毛细管的半径(m); θ——湿润角,其大小取决于管壁材料及液体性质,对于毛细管 内的水柱,可以认为θ=0°,即认为是完全湿润的。
表3-1 水与空气间的表面张力σ
温度/℃
-5
0
5
10
15
20
30
40
表面张力σ/(N/m)
76.4×10-3
75.6×10-3
74.9×10-3
74.2×10-3
73.5×10-3
72.8×10-3
71.2×10-3
土质学及土力学
在试验设备方面，国产的设备质量在稳步提高，试验设 备逐步实现自动化。
用GDS及其它动静三轴仪研究土的力学问题，用土工离 心机研究高土石坝、高路堤、桩与基础的相互作用、轻型支 挡结构等的受力变形及稳定问题，甚至有人提出了用大型的 振动台研究土工构筑物的动力效应问题。
地基土的不均匀性，地基中初始应力条件和荷载条件的 不确定性，土工试验的误差，使土工参数带有一定的随机性， 故在边坡稳定分析，地基基础的设计方面，应考虑可靠度和 风险分析。在路基工程中，存在土质改良问题。总之在以上 领域还需要进行深入的研究。
四、土力学理论的发展
古典理论时期：土力学的基本理论也有一个发展过程，
18世纪以前，在土建中许多土力学问题只凭经验解决， 1773-1776年法国库伦（coulomb）提出抗剪强度和土压 力的滑动土楔理论，土力学才进入古典理论时期。其后，彭
恩莱(Poncelet，1840年)对线性滑动土楔作了完善了解； 兰金（Rankine，1857年）在塑性应力场基础上提出新的 土压力理；布辛尼斯克（Boussinesq，1885年）提出一点 集中荷载下弹性地基中应力和位移计算；法国（Darcy， 1856年）通过水在砂中渗流试验，建立达Darcy公式，这 对以后研究渗流和固结打下了基础，芬兰纽斯（Fellenius， 1922年）在处理铁路路基滑坡问题提出土坡稳定分析方法。
土中的水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水
重力水
当土粒与水相互作用时，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，由于受表面引力作用，而不服 从静水力学规律，结合水的密度，粘滞度均比一般正常水为 高，冰点比O℃低。
在结合水膜以外的水，为正常的液态水溶液，它受重力 的控制而流动，能传递静水压力，为自由水。自由水又分为 毛细水和重力水。
用GDS及其它动静三轴仪研究土的力学问题，用土工离 心机研究高土石坝、高路堤、桩与基础的相互作用、轻型支 挡结构等的受力变形及稳定问题，甚至有人提出了用大型的 振动台研究土工构筑物的动力效应问题。
地基土的不均匀性，地基中初始应力条件和荷载条件的 不确定性，土工试验的误差，使土工参数带有一定的随机性， 故在边坡稳定分析，地基基础的设计方面，应考虑可靠度和 风险分析。在路基工程中，存在土质改良问题。总之在以上 领域还需要进行深入的研究。
四、土力学理论的发展
古典理论时期：土力学的基本理论也有一个发展过程，
18世纪以前，在土建中许多土力学问题只凭经验解决， 1773-1776年法国库伦（coulomb）提出抗剪强度和土压 力的滑动土楔理论，土力学才进入古典理论时期。其后，彭
恩莱(Poncelet，1840年)对线性滑动土楔作了完善了解； 兰金（Rankine，1857年）在塑性应力场基础上提出新的 土压力理；布辛尼斯克（Boussinesq，1885年）提出一点 集中荷载下弹性地基中应力和位移计算；法国（Darcy， 1856年）通过水在砂中渗流试验，建立达Darcy公式，这 对以后研究渗流和固结打下了基础，芬兰纽斯（Fellenius， 1922年）在处理铁路路基滑坡问题提出土坡稳定分析方法。
土中的水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水
重力水
当土粒与水相互作用时，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，由于受表面引力作用，而不服 从静水力学规律，结合水的密度，粘滞度均比一般正常水为 高，冰点比O℃低。
在结合水膜以外的水，为正常的液态水溶液，它受重力 的控制而流动，能传递静水压力，为自由水。自由水又分为 毛细水和重力水。
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
全套电子课件：土质学与土力学
什么是土？
岩石
风化
颗粒堆积物
地球
地球
土：
“土”是地壳表层岩石受风化、剥蚀、 搬运、沉积而形成的松散堆积物，在地质 年代上形成于第四纪，故又称“第四纪沉 积物”
土木工程中遇到的与土有关的问题
➢ 作为建筑物(房屋、桥梁、道路、水工结构等)地基的 土。
➢ 作为建筑材料(路基材料、土坝材料)的土。 ➢ 作为建筑物周围介质或环境(隧道、挡土墙、地下建
土质学作为一门独立学科，始于20世纪。早期土质学的著作 如Приклонский 的《土质学》和Пенисов的《黏性土的工程 性质》，系统的论述了土质学的原理，为土质学的进一步发 展奠定了基础，也对我国土地的研究有很大的影响。
近代的著作如黄文熙的《土的工程性质》和Mitchell的 《Fundamentals of Soil Behavior》代表了从两个不同的角度深 入研究土的工程性质所达到的新水平。
连续固体
连续流体 碎散材料
二十一世纪土力学的发展具有以下特点：
(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， 建立新的更符合土体特性的本构模型和计算方法。
(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 化。
筑、滑坡问题等)的土。
土的特点
土的形成经历了漫长的地质历史过 程，是地质作用的产物，是一种矿物 集合体，是一多相分散系统。土体极 易受到外界环境(温度、湿度等)变化 而变化，其主要特征是分散性、复杂 性和易变性。
岩石风化的 产物
碎散性
非连续介质
受力以后易变形 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒 相对位移引起 强度低
安徽理工大学精品课程土力学PPT教案07
第6章挡土墙上的土压力Earth pressure on retaining structure第6章挡土墙上的土压力主要内容§1 土压力§2 朗肯(Rankine)土压力理论§3 库仑(Coulomb)土压力理论§4 几种常见的主动土压力计算§6.1 土压力概述什么是挡土结构物（Retaining structure） 什么是土压力(Earth pressure)影响土压力的因素挡土结构物类型对土压力分布的影响挡土结构物及其土压力地下室支撑土坡的堤岸挡土墙地下室侧墙拱桥桥台填土填土填土填土EE E E挡土墙地下室支撑土坡的堤岸挡土墙地下室侧墙拱桥桥台填土填土填土填土EE E E挡土墙一挡土结构物（挡土墙）用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。
挡土结构物上的土压力由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用，挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。
挡土墙类型（按刚度及位移方式）:●刚性挡土墙●柔性挡土墙刚性挡土墙扶壁刚性加筋L型T型预应力圬工式混凝土挡土墙及复合排水管完工完工柔性支护结构锚杆 板桩板桩变形基坑支撑上的土压力变形 土压力分布板桩上土压力 实测 计算上海市外环过江隧道岸埋段基坑支撑内支撑无法打锚杆，相邻建筑物的基础较深,地下管线地下建筑物发生在土体内部或者与土相邻的结构物上的压力竖向土压力新填土B外土柱 内土柱等沉面沟埋式上埋式二土压力的影响因素1.土的性质2.挡土墙的移动方向3.挡土墙和土的相对位移量4.土体与墙之间的摩擦5.挡土墙类型本章要讨论的中心问题刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布及合力作用点。
三土压力类型在影响土压力的诸多因素中,墙体位移条件是最主要的因素。
墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。
3.被动土压力 （Passive earth pressure)（一） 墙体位移和土压力性质1.静止土压力 （Earth pressure at rest)2.主动土压力（Active earth pressure )墙体位移对土压力的影响１．挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。
《土质学与土力学》第1章绪论
04
土的工程地质作用与地质 灾害
土的工程地质作用
土壤侵蚀
土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、 搬运和沉积的过程。土壤侵蚀会导致土地退化，影响农业生产，同时也会淤积下游河道， 造成洪涝灾害。
土壤盐碱化
土壤盐碱化是指土壤中盐分积累的过程，主要是由于地下水位较高，地下水通过蒸发作用 将盐分带至地表所致。盐碱化土壤会影响植物生长，导致农作物减产，同时也会对土壤结 构造成破坏。
03
试验结果受土样采集、运输、制备等因素影响较大，且试验周
期较长，成本较高。
原位试验方法
原位试验方法包括
标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验等。
原位试验方法的优点是
可以真实反映土体在天然状态下的工程性质和稳定性，且操作简便， 成本较低。
原位试验方法的缺点是
试验结果受土体天然状态和环境因素影响较大，且难以控制试验条 件。
自由水在土壤孔隙中自由 流动，可以传递静水压力 和动水压力。
土中的气体
封闭气体
封闭气体是指被封闭在土 壤孔隙中的气体，通常为 空气。
自由气体
自由气体是指存在于土壤 孔隙中的气体，通常为氧 气和二氧化碳。
气相压力
土壤中的气体压力会影响 土的力学性质，如土的压 缩性和稳定性。
土的物理性质指标
含水量
含水量是指土壤中含有的水分所占的比例，是描述土 壤湿度的重要指标。
地下工程活动等所致。
地质灾害的防治措施
加强监测预警
通过建立地质灾害监测网络，对地质灾 害进行实时监测和预警，及时发现险情
并采取应对措施。
限制人类活动
限制在危险区域内的工程建设和开发 活动，避免不合理的人类活动对地质
土力学与土质学课件第3章ppt
3.2
土中自重应力计算
3.2.3 有地下水土时自重应力计算 当计算地下水位以下土的自重应力时，应根据土的性质确定 是否需要考虑水的浮力 浮力作用。通常认为水下的砂性土是应该考 浮力 虑浮力作用的。粘性土 粘性土则视其物理状态而定，一般认为，若水 粘性土 下的粘性土其液性指数IL＞ 1，则土处于流动状态，土颗粒之 间存在着大量自由水，可认为土体受到水浮力作用；若IL≤0， 则土处于固体状态，土中自由水受到土颗粒间结合水膜的阻碍 不能传递静水压力，故认为土体不受水的浮力作用；若0＜IL＜ 1，土处于塑性状态，土颗粒是否受到水的浮力作用就较难肯定， 在工程实践中一般均按土体受到水浮力作用来考虑。若地下水 位以下的土受到水的浮力作用，则水下部分土的重度按有效重 有效重 度γ’计算，其计算方法同成层土体情况。
3.4
土中附加压力
3.4.1 竖向集中力作用土中附加应力计算 在均匀的、各向同性的半无限弹性体表面作用一竖向集中 布西奈斯克解计算， 力P时，半无限体内任意点M的应力可由布西奈斯克 布西奈斯克 如下图所示。工程中常用的竖向正应力sz及地表上距集中 力为r处的竖向位移w（沉降）可表示成如下形式： P
3.3
基底压力计算
3.3.3 基底附加压力计算 ※一般情况下，建筑物建造前天然土层在自重作用下 的变形早已结束。因此，只有基底附加压力才能引起地 基的附加应力和变形。 ※基底附加压力 基底附加压力是基础底面处地基土在初始应力基础 上增加 增加的压力。该处的初始应力为基础底面处土的自重 增加 应力σcd，现有压力为基底压力p，所以基底附加压力p0 等于基底压力p与自重应力σcd的差，即：
K—土的竖向附加应力系数，是r/z的函数，可由表3.3查得。
3.4
土中附加压力
安徽理工大学 《土质学与土力学》
粘性土的分类
根据堆积时代分
1）老堆积土：晚更新世及其以前 2）一般堆积土：全新世堆积 3）新近堆积土：全新世以后
根据塑性指数Ip分
粉质粘土 ：10＜Ip≤17 粘土 ： Ip＞17
按工程特性分
湿陷性土 、红粘土 、软土（包括 淤泥和淤泥质土）、 多年冰土、 膨胀土、盐滞土 、混合土 、填土 污染土等。 无机土 ：Q＜5% 有机质土 ：5%≤Q≤10% 泥炭质土 ：10％＜Q≤60％ 泥炭 ：Q＞60％
土按颗粒大小分类
粒组名称 组 漂石或块石 亚组 大 中 小 极大 大 中 小 粗 中 细 粗 中 细 极细 粗 细 粗 细 分界颗粒（mm） 800 400 200 100 60 40 20 10 5 2 0.5 0.25 0.10 0.05 0.1 0.05 0.002
卵石或碎石
圆砾或角砾
砂粒
粉粒 粘粒
根据有机质含量分类
特殊土的工程地质特性
淤 泥 类 土
1、高孔隙比、饱水、天然含水率大于液限 孔隙比常见值为1.0～2.0；液限一般为40％ ～60％，饱和度一般>90％，天然含水率多 为50～70％。 未扰动时，处于软塑状态，一经扰动，结构 破坏，处于流动状态。 2、透水性极弱：一般垂直方向地渗透系数较水 平方向小些。 3、高压缩性：a1~2一般为0.7～1.5Mpa－1，且随 天然含水率的增大而增大。 4、抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条 件有关 5、较显著的触变性和蠕变性
碎石土分类
土的名称
漂石 块石 卵石 碎石 圆砾 角砾
颗粒形状
粒组含量
圆形及亚圆形为主 粒径大于200mm的颗 粒超过全质量50% 棱角形为主 圆形及亚圆形为主 粒径大于20mm的颗 棱角形为主 粒超过全质量50% 粒径大于20mm的颗 粒径大于2mm的颗 粒超过全质量50% 粒超过全质量50%
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
绪论
Ș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。
岩石 地球
风化
颗粒堆积物 地球
第1页/共17页
绪论 土有哪些特点 土有哪些特点?
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2页/共17页
绪论 土有哪些特点
第15页/共17页
答疑
1、课前课后并随时可去教师办公室答疑 2、视学生要求，每章安排一次集中答疑 3、期末集中答疑
第16页/共17页
感谢您的欣赏！
第17页/共17页
连续固体
连续流体 松散材料
第6页/共17页
绪论
土质学与土力学有何特点?
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7页/共17页
Charles- Auguste de Coulomb (1736~1806) 法国科学家
̰建筑物倾斜 ̰建筑地基严重下沉 ̰建筑物地基滑动 ̰土坡滑动 ̰地基液化 ̰冻胀及其它事故
第14页/共17页
本课程安排和要求
教学环节 课堂讲授 (17 次 34 学时) 习题讨论课( 3 次 6 学时) 实验课 ( 8 次 16 学时) 课堂表现及作业
考核及成绩 70％ （期末考试） 10％ （小测验＋表现） 10％ （预习＋操作＋报告） 10％
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)
土质学与土力学的主要发展历史
1776 Coulomb 强度定律，土压力理论(1736~1806)) 1856 Darcy 定律 1857 Rankine 新的土压力理论 1925 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 1936 第一届国际土力学及基础工程会议 1949 中国土力学研究的兴起
Hale Waihona Puke 三相体系 多孔介质固相(土颗粒) 液相(孔隙水) 气相(孔隙气)
￭受力后土颗粒和孔隙介质承受 ￭土颗粒与土介质体相互作用 ￭孔隙流体流动
第3页/共17页
绪论
土有哪些特点
自然历史的产物
相系组合体 分散体系
多矿物组合体
第4页/共17页
• 非均匀性 • 各向异性 • 结构性 • 时空变异性
绪论 土质学与土力学有何特点?
第8页/共17页
土力学之父
Karl Von Terzaghi (1883~1963)
1925年，《土力学》 1943年，《理论土力学》
第9页/共17页
绪论
本课程的任务?
任务
为保证各类建筑物既安全又经济,使用正常,不 发生任何地基基础工程事故.
第10页/共17页
绪论
本课程的内容与学习要求?
土质学内容
1. 天然介质：种类多 ，变化大，分布形态复杂。 2. 三相体：颗粒、水、空气，性质复杂。 3. 研究方法：理论＋试验＋经验。
第5页/共17页
绪论
土质学与土力学有何特点?
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） 天然三相松散堆积物
1．土的工程地质性质，包括物 理性质、水理性质和力学性质. 2．土的工程地质性质的形成和 分布规律. 3．土的工程地质性质指标的测试 方法和测试技术. 4．土的工程地质分类. 5．特殊土的工程地质特征.
第11页/共17页
绪论
本课程的内容与学习要求?
土力学内容
1．土的应力与应变的关系 2．土的强度及土的变形
和时间的关系 3．土在外荷载作用
下的稳定性计算
第12页/共17页
绪论
本课程的内容与学习要求?
学习要求 注意搞清概念
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
第13页/共17页
绪论
为何要学习土质学与土力学?
土具有广泛 的工程应用
̰作为建筑物的地基 ̰作为建筑材料,修筑 堤坝与路基
存在大量与土 有关的工程问题
Ș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。
岩石 地球
风化
颗粒堆积物 地球
第1页/共17页
绪论 土有哪些特点 土有哪些特点?
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2页/共17页
绪论 土有哪些特点
第15页/共17页
答疑
1、课前课后并随时可去教师办公室答疑 2、视学生要求，每章安排一次集中答疑 3、期末集中答疑
第16页/共17页
感谢您的欣赏！
第17页/共17页
连续固体
连续流体 松散材料
第6页/共17页
绪论
土质学与土力学有何特点?
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7页/共17页
Charles- Auguste de Coulomb (1736~1806) 法国科学家
̰建筑物倾斜 ̰建筑地基严重下沉 ̰建筑物地基滑动 ̰土坡滑动 ̰地基液化 ̰冻胀及其它事故
第14页/共17页
本课程安排和要求
教学环节 课堂讲授 (17 次 34 学时) 习题讨论课( 3 次 6 学时) 实验课 ( 8 次 16 学时) 课堂表现及作业
考核及成绩 70％ （期末考试） 10％ （小测验＋表现） 10％ （预习＋操作＋报告） 10％
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)
土质学与土力学的主要发展历史
1776 Coulomb 强度定律，土压力理论(1736~1806)) 1856 Darcy 定律 1857 Rankine 新的土压力理论 1925 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 1936 第一届国际土力学及基础工程会议 1949 中国土力学研究的兴起
Hale Waihona Puke 三相体系 多孔介质固相(土颗粒) 液相(孔隙水) 气相(孔隙气)
￭受力后土颗粒和孔隙介质承受 ￭土颗粒与土介质体相互作用 ￭孔隙流体流动
第3页/共17页
绪论
土有哪些特点
自然历史的产物
相系组合体 分散体系
多矿物组合体
第4页/共17页
• 非均匀性 • 各向异性 • 结构性 • 时空变异性
绪论 土质学与土力学有何特点?
第8页/共17页
土力学之父
Karl Von Terzaghi (1883~1963)
1925年，《土力学》 1943年，《理论土力学》
第9页/共17页
绪论
本课程的任务?
任务
为保证各类建筑物既安全又经济,使用正常,不 发生任何地基基础工程事故.
第10页/共17页
绪论
本课程的内容与学习要求?
土质学内容
1. 天然介质：种类多 ，变化大，分布形态复杂。 2. 三相体：颗粒、水、空气，性质复杂。 3. 研究方法：理论＋试验＋经验。
第5页/共17页
绪论
土质学与土力学有何特点?
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） 天然三相松散堆积物
1．土的工程地质性质，包括物 理性质、水理性质和力学性质. 2．土的工程地质性质的形成和 分布规律. 3．土的工程地质性质指标的测试 方法和测试技术. 4．土的工程地质分类. 5．特殊土的工程地质特征.
第11页/共17页
绪论
本课程的内容与学习要求?
土力学内容
1．土的应力与应变的关系 2．土的强度及土的变形
和时间的关系 3．土在外荷载作用
下的稳定性计算
第12页/共17页
绪论
本课程的内容与学习要求?
学习要求 注意搞清概念
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
第13页/共17页
绪论
为何要学习土质学与土力学?
土具有广泛 的工程应用
̰作为建筑物的地基 ̰作为建筑材料,修筑 堤坝与路基
存在大量与土 有关的工程问题