第0章：绪论-土力学

土力学SoilMechanics教师：王中华南昌航空大学土建学院土力学是研究土的物理性质以及在荷载作用下土体内部的应力变形和强度规律的一门学科。土力学是土木工程、水利水电工程、地质工程、交通工程、港口工程等专业的基础力学课程。

绪论什么是土？土有哪些特点？土力学有何特点？为什么要学习土力学？土力学的发展历史？土力学包括哪些内容？如何学好土力学？课程内容什么是土？岩石地球风化颗粒堆积物地球地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化、搬运和沉积作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。土的种类（地质成因）残积土：

岩石风化后仍然留在原地的堆积物。残积土的厚度和风化程度主要取决于气候条件和暴露时间，其明显特征是颗粒多为角粒，且母岩种类对残积土的性质有显著影响。(优良母岩、质地不良母岩)运积土：

经流水、风和冰川等动力搬运离开产地的堆积物。可分为：河流运积土风积土冰川沉积土沼泽土（腐植土）土有哪些特点？岩石的风化产物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碎散性固相—土骨架液相—水气相—空气受力后由图骨架、孔隙介质共同承担孔隙流体（水）流动存在复杂的相互作用三相体系多项介质土有哪些特点？非均匀性各向异性结构性时空变异性自然变异性土有哪些特点？自然界的产物变形特性强度特性渗透特性碎散性三相体系自然变异性力学性质复杂土有哪些特点？学科研究对象理论力学质点或刚体材料力学单个弹性杆件（杆、轴、梁）连续固体结构力学若干弹性杆件组成的杆件结构弹性力学弹性实体结构或板壳结构水力学不可压缩的连续流体（水）连续流体土力学天然的三相碎散堆积物碎散材料土有哪些特点？连续介质力学的基本知识描述碎散体特性的理论知识土力学土的变形、强度和渗透特性以及与此有关的工程问题为什么要学习土力学？土具有广泛的工程应用土工建筑材料建筑物的地基建筑环境存在大量与土有关的工程问题

强度问题变形问题渗流问题加拿大Transcona谷仓概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓，容积36368m3。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。事故：

1913年9月装谷物，10月17日装了31822T谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53′西侧下沉7.32m，东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损事故的原因：设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，而采用了邻近建筑地基352kPa的承载力，事后1952年的勘察试验与计算表明，该地基的实际承载力为193.8～276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。

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388个50t千斤顶以及支撑系统，才把舱体逐渐纠正过来，但位置较原先下降4m。1972年7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--宝城大厦，顷刻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。死亡６7人。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，渗透力使滑动力增加，安全系数下降。香港宝城滑坡港岛1972PoShan滑坡(20,000m3)(67死、20伤)香港宝城滑坡

Early1972滑坡前June1972滑坡后滑坡造成的破坏基坑的倒塌09.06.27·上海莲花河畔景苑

09.06.27·莲花河畔景苑事故原因？原勘察报告，经现场补充勘察和复核，符合规范要求；原结构设计，经复核符合规范要求；大楼所用PHC管桩，经检测质量符合规范要求。

压力太大，自杀了…？09.06.27·莲花河畔景苑事故原因？房屋倾倒的主要原因是，紧贴7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。堆土和深坑是元凶！变形问题—沉降与不均匀沉降是比萨大教堂的钟楼，最早开建于1173年8月，建到第三层时发现塔身向南侧倾斜，1178年建塔工程被迫停止。1272年工程重新开工，1278年建完第七层时工程再度停了下来。1360年又开始在塔顶建造钟楼顶阁，10年后的1370年终于完工。此时比萨斜塔共倾斜了2.1米。1838年，比萨斜塔又出现了一次较大幅度的倾斜，此后，斜塔以每年平均1.1毫米的速度继续倾斜，最大倾斜达4m多，塔身重心线偏离超过10%。比萨斜塔上海展览中心在20世纪50年代建造的上海展览馆，建成后11年它的中央大厅箱形基础的实测沉降达到1600mm。目前的沉降量达到了1900mm，实测建筑物的倾斜已达3.7‰。在上海地区是一个非常典型的工程实录，从这个实录中人们可以得到很深刻的教训。关西国际机场建在大阪东南、离海岸大约3英里的大沙滩上。这个大沙滩，长2.5英里，宽0.75英里。事故原因土力学的发展历史一、重要历史阶段

土力学始于18～19世纪

1773年Coulomb建立并由Mohr发展了土的Mohr-Coulomb强度理论

1776年Coulomb建立库伦土压力理论

1857年Rankine建立朗肯土压力理论

1885年Boussinesq提出地基表面竖直集中力作用下的理论解答

20世纪初，Prandtl、Terzaghi、Meyerhof极限承载力公式，Fellenius土坡分析瑞典圆弧法；Terzaghi有效应力原理与一维固结理论。

1925年Terzaghi发表《土力学》，土力学形成一门独立学科。二、重要历史人物

1773年，Coulomb向法兰西科学院提交了论文“最大最小原理在某些与建筑有关的静力学问题中的应用”，提出了土的抗剪强度准则（即库仑定律），还对挡土结构上的土压力的确定进行了系统研究，首次提出了主动土压力和被动土压力的概念及其计算方法（即库仑土压理论）。被认为是古典土力学的基础，他因此也称为“土力学之始祖”。

CharlesAugustindeCoulomb(1736-1806)法国工程师，法国科学院院士二、重要历史人物苏格兰土木工程师，1855年后担任格拉斯哥大学土木工程和力学系主任。

Rankine被后人誉为那个时代的天才，他在热力学、流体力学及土力学等领域均有杰出的贡献。1857年Rankine建立朗肯土压力理论，至今仍在广泛应用。WilliamJohnMaquornRankine(1820-1872)二、重要历史人物法国著名的物理学家和数学家。Boussinesq一生对数学物理中的所有分支（除电磁学外）都有重要的贡献。在流体力学方面，他主要研究涡流、波动、固体物对液体流动的阻力、粉状介质的力学机理、流动液体的冷却作用等方面。1885年Boussinesq提出地基表面竖直集中力作用下的理论解答，是土中应力解答的基本理论。Valentin

JosephBoussinesq(1842-1929)

二、重要历史人物生于捷克的首都布拉格，毕业于奥地利的格拉茨（Graz）技术大学，曾任地质工程师，后分别在土耳其伊斯坦布尔技术大学、麻省理工学院、维也纳技术大学和美国哈佛大学任教。被誉为土力学之父。1925年，Terzaghi在维也纳出版了举世闻名的《Erdbaumechanik》（土力学），该书介绍了他所提出的固结理论以及土压力、承载力、稳定性分析等理论，标志着土力学这门学科的诞生。

1943年，他还出版了《TheoreticalSoilMechanics》，在这部不朽的著作中，