土力学 绪论

1、绪 论绪 论一、土力学研究对象1.土的定义土(soil)是地壳表层的岩石长期经受风化作用和水流、冰川、风等自然力的剥蚀、搬运及堆积作用而生成的松散堆积物。2.土的特点l 变形特性 l 强度特性 l 渗透特性力学特性复杂 3.土力学土力学(soil mechanics)是研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。4.土力学研究的主要内容土的物理性质(physical properties of soil)和力学性质(mechanical properties of soil)；地基的变形(deformation)；地基的稳定(stability)或强度

2、(bearing capacity）；其他力学问题：渗流(seepage)、土压力(earth pressure)、地基加固(soil stabilization)等。二、本门学科在我国的成就远古：土墙筑房、打夯、石灰土、古长城、大运河、西汉、隋、唐的宫殿、古塔、赵州桥都有牢固的基础。近代：50年代修建的武汉长江大桥：首先采用管柱基础 60年代修建的南京长江大桥：沉井基础、沉井套管柱 我国最长的钻孔灌注桩(bored pile)100米。当代：各种地基上的高层建筑、大跨度桥梁基础、深基坑支护、近100米的铁路桥墩基础、各种地基处理方法，可以说无所不能。三、经验教训备 注采用设问法，自然界土的状

3、态、颜色、及形成由土介绍土力学及其研究的主要内容介绍辉煌成就激起学习兴趣1. 建筑物倾斜(lean)（1）比萨斜塔塔高55米，共八层，历时197年（11731370），因塔身倾斜，不知原因而停工两次。塔北沉降量90cm，南侧沉降量270cm，向南倾斜，倾斜角5.5°，处于极危险状态，随时有可能倒塌。2. 地基严重下沉(settlement)墨西哥市艺术馆1904年落成，至今近100年历史。地基持力层为超高压缩性极软弱淤泥，严重下沉，沉降量高达4m，临近的公路下沉2m。3. 建筑物地基液化(liquefaction of sand)失效河北省唐山矿冶学院书库为一幢四层大楼。1976年7

4、月28日凌晨，当地发生7.8级强烈地震，该书库不仅墙体严重开裂，整体倾斜，而且由于震沉只剩下三层，1261名师生死于那场灾难。4. 土体滑坡(landslide) 1985年6月12日凌晨3时45分。位于三峡西陵峡中的新滩镇发生了大滑坡，直到4时20分才慢慢平息下来。滑坡体积约3000余万立方米，滑坡体前部的土石堵塞了长江江面约1/3，摧毁新滩古镇，毁坏房屋569间，农田780亩，涌浪高54米，浪沉机动船13艘，木船64只。江心激起的巨浪高达80多米，涌浪波及上下游共42公里的江段。 由于预报及时，撤离措施果断有效，使首当其冲的新滩镇475户居民1371人无1人伤亡，使一场毁灭性的地质灾害带来

5、的经济损失和人员伤亡，减小到最低程度。备 注以失败的工程案例，激发起同学们学好土力学的重要性。四、土力学理论的形成和发展1在18世纪以前没有形成土力学理论，完全凭经验处理土工问题2古典土力学理论17731776库仑(Coulomb) 提出土的抗剪强度和土压力的滑动土楔理论，土力学进入古典理论时期。1840年彭思莱(Poncelet)完善了线性滑动土楔。1856年达西(Darcy)提出达西渗透公式,为研究渗流和固结理论打下理论基础。1857年朗肯(Rankine)从塑性体应力场出发建立了新的土压力理论。1885年布辛纳斯克(Boussinesq)提出集中荷载下弹性半无限体应力和位移计算理论，为计

6、算地基变形建立了理论基础。1922年费南纽斯(Fellenius)提出土坡稳定分析方法。3 太沙基影响时期1925年太沙基(Terzaghi)出版土力学德文版，标志土力学进入一个新的时期，他提出了有效压力理论，一维固结渗透理论，地基承载力理论等一系列研究成果，被认为土力学奠基人。4计算机时代计算机的改进和推行，地基计算引入较复杂的弹塑体和粘弹（塑）性等应力应变关系，采用有限元、边界元等工具进行大型复杂问题的分析。无计算机时代，土体视为弹性体和刚塑性体来对待：土中应力和应变一律按弹性体公式计算 ，地基承载力常用刚塑性体的极限平衡理论五、土力学的发展方向(1) 设计理论方面地基基础的可靠性理论，即

7、基于概率论计算方法的极限状态设计。(2) 土的本构模型研究模型很多，但能应用的不多。(3) 土动力学研究大型机械设备基础、高速重载铁路和客运专线、高速公路路基及桥梁基础、砂土地基的振动液化和地震灾害。(4) 土力学试验设备的改进和研制常规仪器设备介绍的同时，介绍非饱和土三轴仪、真三轴仪、大型三轴仪、动三轴仪、共振柱三轴仪等先进的仪器设备。(5) 复合地基和复合土体的设计改进介绍粉喷桩、旋喷桩及CFG桩等复合地基。备 注介绍土力学的发展，重点人物介绍和研究成果结合自己的科研成果，介绍土力学学科发展现状及今后的发展趋势。七、本课程的特点1. 具有较强的实践性和理论性，是一门年青的应用科学在掌握土压力的基本原理和基本概念的基础上，应结合工程实际，分析和计算土力学问题。2. 经验性强，注重试验3. 技术基础课是学习基础工程、路基工程、道路工程、地基处理与加固、桥梁工程等专业课程的技术基础课。并需要综合运用数学、力学、地质及水力学方面的知识，是一门涉及知识面较广的学科。九、本课程的学习方法1. 注意土的基本