土力学方面的希望对你有用ppt课件

1、1l学习目的学习目的l学习要求学习要求l发展简史发展简史绪论绪论21. 1. 土的工程应用土的工程应用 土工建筑材料土工建筑材料 建筑物基础之地基建筑物基础之地基 建筑环境建筑环境土的工程应用土的工程应用绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？土力学32. 2. 与土有关的工程问题与土有关的工程问题与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？4与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？加拿大特朗斯康谷仓 事故：事故：19131913年年9 9月装谷物，月装谷物，1010月月1717日装了日装了3182231822谷物时，谷物

2、时，1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm2424小时倾斜小时倾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 东端上抬东端上抬1.52m1.52m上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损概况：长概况：长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565个圆筒仓。个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚钢混筏板基础，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 19111911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。5与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学

3、习土力学？加拿大特朗斯康谷仓 处理：处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388388个个50t50t千斤顶以及支撑系统，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米。把仓体逐渐纠正过来，其位置比原来降低了米。 原因：原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构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，计算地基物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。承载力应用到此谷仓。19521952年经勘察年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破试验与计算，地基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此，坏时的

4、基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。2653失事后1913.10.181952.10.5 试验孔填土褐色粉质粘土灰色粉质粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 试验孔6与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？香港宝城滑坡 19721972年年7 7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残月某日清晨，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宝城大厦，顷刻

5、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。幢大楼一角约五层住宅。死亡死亡7 7人。人。原因：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。土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。7香港香港1900年建市，年建市，1977年成立土力工程署年成立土力工程署1972 Po Shan 滑坡滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、死、20 伤伤)8Early 1972 滑坡前滑坡前July 1972 滑坡后滑坡后9与土有关的工程问题与土有关的工程问

6、题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？阪神大地震中地基液化神户码头：神户码头：地震引起大面积砂土地基液化后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流动状态的一种现象10与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？阪神大地震中地基液化神户码头：神户码头：沉箱式岸墙因砂土地基液化失稳滑入海中沉箱式岸墙因砂土地基液化失稳滑入海中11与土有关的工程问题与土有

7、关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？以上几个实例可归结为与土有关的强度问题12与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？比萨斜塔目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m1.80m， 塔顶离中心线已达塔顶离中心线已达5.27m5.27m，倾斜，倾斜5.55.513601360：再复工，至：再复工，至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8层，高度为层，高度为55m55m12721272：复工，经：复工，经6 6年，至年，至7 7层，高层，高48m48m，再，再停工停工11781178：至：至4

8、4层中，高约层中，高约29m29m，因倾斜停工，因倾斜停工11731173：动工：动工原因：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。大。1590: 1590: 伽利略在伽利略在此塔做落体实验此塔做落体实验 13与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？比萨斜塔1838-18391838-1839：挖环形基坑卸载：挖环形基坑卸载1933-19351933-1935：基坑防水处理：基坑防水处理 基础环灌浆加固基础环灌浆加固19901990年年1 1月月: : 封闭封闭19921992

9、年年7 7月：加固塔身，用压重月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地法和取土法进行地 基处理基处理目目 前前: : 已向游人开放。已向游人开放。 处理措施14与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？虎丘塔问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔 顶离中心线已达顶离中心线已达2.31m2.31m，底层，底层 塔身发生不少裂缝，成为危险塔身发生不少裂缝，成为危险 建筑物而封闭。建筑物而封闭。概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元（公元961961年）。全塔年）。全塔7

10、 7层，高层，高47.5m47.5m，塔的平面呈八角形。，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，原因：坐落于不均匀粉质粘土层上， 产生不均匀沉降。产生不均匀沉降。处理：在塔四周建造一圈桩排式地下处理：在塔四周建造一圈桩排式地下 连续墙并对塔周围与塔基进行连续墙并对塔周围与塔基进行 钻孔注浆和打设树根桩加固塔钻孔注浆和打设树根桩加固塔 身，效果良好。身，效果良好。15与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？日本关西国际机场 世界最大人工岛19861986年：开工年：开工19901990年：人工岛完成年：人工岛完成19941994年：机场运营年：

11、机场运营面积：面积：4370m4370m1250m1250m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m设计时预测沉降：设计时预测沉降：5.7-7.5 m5.7-7.5 m完成时实际沉降：完成时实际沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月 (1990(1990年年) )预测主固结完成：预测主固结完成：2020年后年后比设计超填：比设计超填：3m3m问题：沉降大且有不均匀沉降16与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？以上几个实例可归结为以上几个实例可归结为与土有关的变形问题变形问题17美国美国Teton坝

12、坝概况：概况：土坝，高土坝，高90m90m，长，长1000m1000m，建于，建于1972-751972-75年，年，19761976年年6 6月失事月失事损失：损失：直接直接80008000万美元，起诉万美元，起诉55005500起，起，2.52.5亿美元，死亿美元，死1414人，受灾人，受灾2.52.5万人，万人，6060万亩土地，万亩土地，3232公里铁路公里铁路原因：原因：渗透破坏水力劈裂渗透破坏水力劈裂与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？18Teton坝坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。与土有关的工程问题与

13、土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？19Teton坝坝1111：0000左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？20Teton坝坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？2111：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。Teton坝坝与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？2211:57 坝坡坍塌，泥水狂泻

14、而下Teton坝坝与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？2312：00过后坍塌口加宽Teton坝坝与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？24洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton坝坝与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？25九江大堤决口溃口原因：堤基管涌溃口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10发生管涌险情，20分钟后，在堤外迎水面找到2处进水口又过20分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出1个洞，5 m宽的堤顶随即全部塌陷，并很快形成一宽约62m的溃口。 与土有关的工程问

15、题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？26长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图砂砂环环管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土渗水渗水杂填土杂填土管涌：管涌：在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒，通过土的孔隙，发生移动或被水在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒，通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。流带出的现象。 堤基管涌与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？27管涌砂环砂性土堤基管涌破坏示意图砂性土堤基管涌破坏示意图管涌破坏当管涌发生时，渗流将导致向当管涌发生时，渗流将导致向源侵蚀，使堤防基础

16、下部出现源侵蚀，使堤防基础下部出现渗流通道渗流通道当水头差足够大时，侵蚀将加速当水头差足够大时，侵蚀将加速并掏挖堤防基础。形成通道后极并掏挖堤防基础。形成通道后极易引起溃决易引起溃决与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？28以上几个实例可归结为与土有关的渗透问题与土有关的工程问题与土有关的工程问题绪论学习土力学的目的？学习土力学的目的？29土工结构物或地基土强度问题强度问题变形问题变形问题渗透问题渗透问题 强度特性强度特性 变形特性变形特性 渗透特性渗透特性土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存在的价值以及我们学习土力学的目的。绪论30岩石岩石风化（物

17、理、风化（物理、化学）作用化学）作用岩石破碎岩石破碎 化学成分化学成分改变改变搬运沉积搬运沉积大小、形状和成分都不大小、形状和成分都不相同的松散颗粒集合体相同的松散颗粒集合体（土）（土） 第第1章章 土的物理性质指标与工程分类土的物理性质指标与工程分类一、土的形成一、土的形成31土是指：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。物。 按堆积或沉积的条件分：残积土和运积土（坡积土、冲积按堆积或沉积的条件分：残积土和运积土（

18、坡积土、冲积土、风积土、冰碛土）土、风积土、冰碛土）岩石岩石地球颗粒堆积物颗粒堆积物地球32l二、土的三相组成二、土的三相组成1.1.固相固相l成土矿物 由无机矿物颗粒和有机质组成，而矿物由原生矿物和次生矿物组成l粘土矿物的晶体结构 晶胞：硅-氧四面体、氢氧八面体l土粒大小和土的级配 粒组、土的级配、级配良好、级配不良l颗粒大小分析试验 对于大于0.075 mm的土粒常采用筛分法 而对于小于0.075mm的土粒则采用密度计法土土固相固相液相液相气相气相33l2. 2. 液相液相l土中水有吸着水和自由水两种形态。l3. 3. 气相气相l土中气体可分为与大气连通的和不连通的两类。与大气连通的气体对

19、土的工程性质影响不大，而与大气不连通的密封气体对土的工程性质影响较大。三、土的结构三、土的结构l单粒结构l分散结构l絮状结构34粒度成分及其表示方法粒度成分及其表示方法 常用的粒度成分的表示方法有：表格法、累计曲线法和三角形坐标法表格法、累计曲线法和三角形坐标法35筛分法：筛分法：用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数占总土粒质量的百分数。适用于粗粒土适用于粗粒土(0.075mm) (0

20、.075mm) 36密度计法：利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量密度计法：利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量. . 适用于细粒土适用于细粒土 (0.075 mm) (0.075 mm) 37四、土的物理性质指标四、土的物理性质指标 （一）九项比例指标：1.土的密度 2.土粒比重3.土的含水率 4.孔隙比 5.孔隙率 6.饱和度7.干密度 8.饱和密度 9.浮密度CwsssVmG4)(%100swmm)/(3cmgVmsd)/(3cmgwsat)/(3cmgVVmwvssatsvVVe VVnv%100vwrVVs)/(3cmgVm38

21、土的三相图土的三相图 气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVv39( (二二) )、直接测定指标、直接测定指标1.土的密度：单位体积土的质量 测定方法：环刀法 2.土粒比重：土粒的质量与同体积40c时纯水的质量之比测定方法：比重瓶法3.土的含水率：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示测定方法：烘干法或酒精燃烧法%100swmm)/(3cmgVmCwsssVmG4)(404.孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比 5.孔隙率：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示 6.饱和度：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数 表示svvveVvnv(三三)、换算指标、换算指标%

22、100vwrVVs417.干密度：单位体积内土粒的质量 8.饱和密度：土孔隙中全部被水充满时单位体积土的质量 9.浮密度：土浸没在水中受到浮力作用时的密度)/(3cmgVmsd)/(3cmgVVmwvssat)/(3cmgwsat42指标间的换算（例题） 43五、无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的五、无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度及土的 压实性压实性l（一）、无粘性土的相对密实度l理论上砂土在天然状态的密实度可用相对密度来表示minmax0maxeeeeDr砂土在天然状态下孔砂土在天然状态下孔隙比隙比砂土在最密实状态时的孔砂土在最密实状态时的孔隙比隙比砂土在最松散状态时砂土在最松散状

23、态时的孔隙比的孔隙比ddddddrD)()(minmaxmaxmin天然干密度天然干密度最大干密度最大干密度最小干密度最小干密度44（二）、粘性土的稠度（二）、粘性土的稠度l稠度是指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。通常用硬、可塑、软和流动等术语来描述。l界限含水率及其测定阿太堡（阿太堡（AtterbergAtterberg）界限）界限: : 液限、塑限液限、塑限 流动液体与可塑性状态间的分界含水量称为 实验室中常采用平衡锥式液限仪来测定的； 可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为 实验室中常采用搓条法来测定。 半固体状态与固体状态间

24、的分界含水量称为缩限缩限s。0固态或半固态固态或半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态塑限塑限P液限液限L液限液限L塑限塑限P45pIl但更为便捷和精确的测定方法是采用液塑限联合测定仪。液塑限联合测定仪。 l塑性指数塑性指数 ：液限与塑限之差值。习惯上用不带百分 数符号的数值表示。l液性指数液性指数 ：表示天然含水量与界限含水量关系的指标。 LIpLpLIplpI4647（三）、土的压实性（三）、土的压实性l土的压实性在室内是通过击实试验来研究的。土的压实性在室内是通过击实试验来研究的。l影响因素：影响因素： 含水率含水率:最优含水率最优含水率 击实功能：击实功小则最优含水率大而最大干密度小击实功能：击实功小则最优含水率大而最大干密度小;击实功大则击实功大则 最优含水率小而最大干密度大。最优含水率小而最大干密度大。 土的种类和级配：粘性土中粘粒含量越高越难压实土的种类和级配：粘性土中粘粒含量越高越难压实;无粘性土含水无粘性土含水