土力学——绪论-

1、11.1.土具有广泛的工程应用土具有广泛的工程应用2.2.存在大量与土有关的工程问题存在大量与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？（土力学的重要性）为什么要学习土力学？（土力学的重要性）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 建筑环境建筑环境绪论为什么要学习土力学？（土力学的重要性）为什么要学习土力学？（土力学的重要性）2. 2. 与土有关的工程问题与土有关的工程问题成功案例成功案例失败教训失败教训3绪论成功案例之成功案例之赵州桥赵州桥45绪论成功案例之成功案例之龙华古塔龙华古塔 不均匀沉降 滑坡、泥石流 地震 水6绪论失败教训失

2、败教训7绪论事故：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。 1911 1911年动工，年动工，1

3、9131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。不均匀沉降不均匀沉降加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 8绪论处理：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，把仓体逐渐纠正过来，其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。位置比原来降低了米。 原因：原因：地基土事先未进行调查，地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。载力应用到此谷仓。19521952年经勘察试

4、验与计算，地年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破坏时基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此，的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动破坏而滑动。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 试验孔不均匀沉降不均匀沉降加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 9加拿大特朗斯康谷仓10这两个筒仓是农场用来储存饲料的，这两个筒仓是农场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷的建于加拿大红河谷的Lake Lake AgassizAgassiz粘土层上，由于两筒之间粘土层上，

5、由于两筒之间的距离过近，在地基中产生的应力的距离过近，在地基中产生的应力发生叠加，使得两筒之间地基土层发生叠加，使得两筒之间地基土层的应力水平较高，从而导致内侧沉的应力水平较高，从而导致内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。 绪论不均匀沉降不均匀沉降加拿大加拿大另一个另一个谷仓谷仓 11绪论比萨斜塔原因：原因：地基持力层为粉砂，地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，下面为粉土和粘土层，模量较低，模量较低，变形较大变形较大。1173: : 动工动工1178: :至至4层中，高约层中，高约29m，因倾斜停工，因倾斜停工1272: :复工，经复工，经6年，至年，至7层，高

6、层，高48m，再停工，再停工1360: :再复工，至再复工，至1370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8层，层， 高度为高度为55m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1.80m，塔顶离中心线已达，塔顶离中心线已达5.27m，倾，倾斜斜5.55.5不均匀沉降不均匀沉降比萨斜塔比萨斜塔12绪论比萨斜塔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年年7 7月：月：加固塔身，用压重加固塔身，用压重 法和

7、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。 处理措施不均匀沉降不均匀沉降比萨斜塔比萨斜塔13绪论不均匀沉降不均匀沉降比萨斜塔比萨斜塔14绪论不均匀沉降不均匀沉降比萨斜塔比萨斜塔15问题：问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔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：概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元于宋太祖建隆二年（公元961961年）。全年）。全塔塔7 7层，高层，高4

8、7.5m47.5m，塔的平面呈八角形。，塔的平面呈八角形。原因：原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，坐落于不均匀粉质粘土层上， 产生产生不均匀沉降不均匀沉降。处理：处理：在塔四周建造一圈桩排式地下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。绪论不均匀沉降不均匀沉降虎丘塔虎丘塔16绪论不均匀沉降不均匀沉降虎丘塔虎丘塔地质剖面图17绪论不均匀沉降不均匀沉降虎丘塔虎丘塔18关西国际机场 世界最大人工岛19861986年：年：开工开工19901990年：年：人工岛完成人工岛完成19941

9、994年：年：机场运营机场运营面积：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绪论不均匀沉降不均匀沉降日本关西机场日本关西机场19绪论不均匀沉降不均匀沉降墨西哥墨西哥原因：原因：地基：深厚的湖相沉积层，土的天然含水量高地基：深厚

10、的湖相沉积层，土的天然含水量高达达650650，液限，液限500% 500% ，塑性指数，塑性指数350 350 ，孔隙比为，孔隙比为15 15 ，具有极高的压缩性。具有极高的压缩性。 20绪论不均匀沉降不均匀沉降虎丘塔虎丘塔211972 Po Shan 滑坡滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、死、20 伤伤)绪论塌方、泥石流塌方、泥石流香港宝山香港宝山22Early 1972 滑坡前滑坡前July 1972 滑坡后滑坡后原因：原因：山坡上残积土本身强度较低，山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得步大大降低，使得土体滑动土体滑动力超过土

11、的强度，于是山坡力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。土体发生滑动。23绪论塌方、泥石流塌方、泥石流美国加州美国加州24绪论塌方、泥石流塌方、泥石流西班牙西班牙25绪论地震地震日本阪神日本阪神神户码头：神户码头：地震引起大面积砂地震引起大面积砂土地基液化后产生土地基液化后产生很大的侧向变形和很大的侧向变形和沉降，大量的建筑沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重物倒塌或遭到严重损伤损伤 液化：松砂地基在振动荷载作液化：松砂地基在振动荷载作用下用下丧失强度变成流动状态丧失强度变成流动状态的的一种现象一种现象 1976.7.28 中国 唐山市 7.8级地震 26绪论地震地震中国唐山中国唐山27Teton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，间接万美元，间接2.52.5亿美元，死亿美元，死1414人，人，受灾受灾2.52.5万人，万人，6060万亩万亩土地，土地，3232公里铁路公里铁路原因：原因：渗透破坏渗透破坏绪论水（渗流问题）水（渗流问题）28Teton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。绪论水（渗流问题）水（渗流问题）29Teton坝坝1111：0000左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增

13、加绪论水（渗流问题）水（渗流问题）30Teton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。绪论水（渗流问题）水（渗流问题）3111：50左右洞口扩大加速。Teton坝坝绪论水（渗流问题）水（渗流问题）3211:57 坝坡坍塌Teton坝坝绪论水（渗流问题）水（渗流问题）3312：00过后坍塌口加宽Teton坝坝绪论水（渗流问题）水（渗流问题）34洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton坝坝绪论水（渗流问题）水（渗流问题）35失事现场目前的状况Teton坝坝绪论水（渗流问题）水（渗流问题）36土工结构物或地基土强度问题强度

14、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。绪论为什么要学习土力学？为什么要学习土力学？37基础与主线基础与主线预备具体应用绪论土力学包括哪些内容？土的物理性质和工程分类土的物理性质和工程分类土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题土体中的应力计算土体中的应力计算土的变形特性和地基沉降计算土的变形特性和地基沉降计算土的抗剪强度土的抗剪强度土力学（土力学（2 2）城市岩土工程城市岩土工程高等土力学高等土力学环境岩土工程环境岩土工程土动力学与土工抗震工程土动力学与土工抗震工程渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性38土力学课程内容 土的物理性质和工程分类土的物理性质和工程分类 地基的应力和沉降地基的应力和沉降 土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算 土的抗剪强度土的抗剪强度 土压力土压力 土坡稳定分析土坡稳定分析 地基承载力地基承载力 浅基础常规设计浅基础常