岩土力学讲稿

岩土力学

0绪论岩土力学的概念土力学是一门研究土体渗流、压缩和强度三个主要课题的学科岩石力学是研究岩石的力学性态的理论和应用的学科岩土力学的研究对象研究对象：土和岩石土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积物。

岩石是由矿物和岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然体。岩体是受到各种性质的软弱面切割而成的自然地质综合体。岩体结构：包括结构面和结构体。

岩土力学研究的内容对工程地质定性成果进行定量分析和计算岩土体物力性质研究岩土体的稳定性参数测试方法研究、现场大型力学试验、应力和应变监测技术岩土体中应力和应变的分布规律及岩土体和工程建筑物相互作用的研究影响岩土体稳定性的各种因素和作用力，定量评价岩土体稳定性的理论和科学计算方法的研究加固岩土体的工程措施和处理技术研究岩土力学在工程建设中的作用和任务作用一(宏观）应用岩土力学知识分析、计算、评价建筑物地基变形、强度及稳定性，确保水库、大坝等的安全可靠性尽可能把不利因素转化为有利因素，提高建筑物的稳定性并节约投资作用二：水利水电建设中的岩土工程0概述坝堤基础的稳定、地下电站建设、引水隧道建设、开挖边坡、评价水利水电的建设环境和地下渗透水的状态等与岩土工程密切相关的是高坝建设、引水隧洞、自然边坡的稳定三峡大型水利枢纽，面对一系列岩土工程技术难题，如船闸高边坡的计算分析与建设0概述二滩水电站在基岩上建高坝要求解决建基面的力学分级，稳定性评价方法，多裂隙岩体的强度及变形分析方法二滩地下厂房规模为世界第四，洞室群要求采用施工优化系统高165M处于复杂地基上的李家峡拱坝，在大坝软弱夹层运用了砼置换、抗震桩、传力峒及600T位的锚拉技术1高坝建设中的岩土工程问题（1）勘探技术方面高坝基岩的勘探，需解决许多与工程地质、岩体力学有关的难题，如区域性的构造稳定、复杂岩基、风化基岩的力学特性（2）水利水电建设中的岩体质量分级：岩体质量分级按不同的工程类型，如大坝主地基、边坡开挖工程等，进行不同的分级。单因素分级法指标：按岩石抗压强度分级；按风化程度分级；按岩石质量指标分级；以弹性波速度分级。1高坝建设中的岩土工程问题多因素分级法指标：按岩体连续性分级；西班牙的图末罗法分级；我国的损伤力学岩体分类法（3）大坝稳定计算分析引用非线性非连续介质模型对大坝稳定性进行分析清华大学的三维非线性大坝分析程序，可分析大型拱坝的整体稳定性1高坝建设中的岩土工程问题（4）坝基岩体稳定评价目前主要采用计算分析法和模型试验法计算分析法：有限元法，刚体极限平衡法模型试验法：地质力学模型，脆性材料模型评价拱坝坝肩岩体稳定，是拱坝设计中面临的最困难的问题之一2土坝工程（1）土坝工程加固防渗应用技术目前，我国已建成土坝6万余座，占大坝总数的90%。我国土坝中大多是碾压式土坝根据土石料的性质，放在坝体内适当的部位并采用适当的施工技术砾质土、风化岩、石渣用于筑坝的技术2土坝工程利用机械把风化岩压碎作为防渗体把不同的土石料拌和后建成强度高的防渗体冻土筑坝技术沥青砼塑料薄膜等材料作为土石坝的防渗结构土坝基础的不良地基处理：水泥粘土灌浆法、砼防渗墙、土铺盖防渗、泥浆防渗槽、化学材料灌浆、砂井加固等2土坝工程（2）土坝工程设计土的强度力学模型的应用土坝的稳定性分析土坝分析中计算机数值方法的引入坝体变形和裂缝的研究引入仿真破坏模拟用有限元法模拟土坝渗流土坝边坡稳定分析的动力分析方法沉降计算与固结理论3地下水电站建设中的岩土工程地下水电站指引水道、调压井、压力管道、主厂房部分洞室、尾水洞室等均位于地下的电站在地质条件允许的情况下，可充分利用围岩承载能力减少支承结构，节省钢材、水泥，降低工程造价把围岩视为承载结构，建立岩体支护概念地下洞室计算方法－数值模拟法：块体法、弹塑性模型分析法3地下水电站建设中的岩土工程地下洞室的稳定判据：以岩体的屈服、变形、状态作为判据喷锚支护加固地下结构：锚杆、锚索、喷射砼等洞室群的施工优化：从全局出发，找出有利于围岩稳定而且经济的优化施工方案作用三：铁路建设中的岩土工程铁路建设中的岩土工程包括岩土工程勘探、路基、桥梁基础工程、隧道工程。遥感、物探、原位测试、岩土试验滑坡、崩塌、泥石流及岩溶等复杂工程地质条件下的铁路工程软土、膨胀土、黄土、冻土等特殊条件下的铁路工程风沙地区的铁路工程作用三：铁路建设中的岩土工程锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、加筋土挡土墙、抗滑桩、桩板墙、锚索抗滑桩及土钉墙等各种支挡结构工程重载及高速铁路路基复杂条件下桥梁及基础工程复杂条件下长、大隧道工程作用四：港口建设中的岩土工程港口建设中的岩土工程包括软土地基的勘探取土和现场测试、沿海软粘土工程、软基加固工程、桩基和其他港工结构基础和设计和施工工程采用浅层剖面仪在大面积水域中进行初步勘探并结合少量钻孔，鉴别土类和土层采用标准贯入、土压力计等常规设备完成现场测试和原体观测用砂井排水堆载预压方法加固软粘土地基作用四：港口建设中的岩土工程用袋装砂井和塑料纸板排水处理淤泥质海岸用振冲碎石桩法、真空预压法、强夯法、深层拌合法、填土超载挤淤法、爆炸挤淤法等加固软基预应力钢筋砼空心方桩应用于高桩码头大型钢管桩应用于建造深水码头大型预应力钢筋砼管桩应用于建造海水腐蚀码头作用四：港口建设中的岩土工程其他港工建筑物基础：大直径圆筒结构，地下连续墙，大型扶壁，沉井和沉箱等作用五吩：城建它中的环耍境岩土哲工程处于江河完湖泊或海斜洋沿岸的促城市，城间市环境灾导害防治摆柴在重要地添位城市防确洪：须胶控制淹窃没高度子，涉及块上下游顿河道清昆理工程页、防洪绑堤和防转汛墙工天程等采取技措奴提高大坝叶抗洪能力粱：用探地蛇雷达等无涝损检测方涝法查明堤莫防工程的疤地层特点食和险情隐借患；用旋昌喷等加固音大堤地基米；用防渗姐墙等延长澡渗透途径扔；采用经前济高效新时型加固材非料加速工考程进度，祥提高工程疑质量作用五：愚城建中的蛇环境岩土决工程山城的泥亮石流治理崖：在形成纳区用沟坡累兼治措施浩；在流通趟区，筑各农种拦截坝轻、溢流坝膝；在堆积轰区，采取伯排导停淤哨措施港口城著市须疏吊通航道只，合理逆构筑导农堤，提概高通航民能力海岸城市丹须进行岸仔坡稳定保袍护，合理旨地构筑围渠海海堤城市地面刃沉降，涉饺及深井回净灌、高层端建筑纠偏龄等工程任务解决岩土洒工程问题通过岩件土力学瞒分析计辟算，提米出建筑棉物结构付类型、饮施工方扛法及运走营使用冶中的注苦意事项提出改善金和防治不弃良地质条猜件，解决洞岩土工程波问题的方危法和措施岩土力学角的研究方铜法土力学撤的研究励方法理论和稼室内外饭土工试主验及工远程实践煎相结合将，理论奴计算和巷工程经议验并重岩石土化力学的仗研究方御法采用对慨自然岩调体进行踢性质测矛定、理劲论计算拨、科学假试验与掘理论分汤析相结创合的方垦法岩土力学晶的发展简殊史岩土力学抢是一门既血古老、又亦新兴的学龙科，人类执很早就懂诸得广泛利胃用土进行喝工程建设傅（我国的苍长城、南肺北大运河娃）直到十辱八世纪中蒙叶，人类甜对土在工里程建设方捧面的特性州，尚停留篇在感性认识知阶段。土力学农的发展鄙简史十八世堤纪产业溜革命后凤，提出炎了大量揪与土力码学有关施的问题春和不少问成功的篮经验，显特别是砖一些工老程事故倚的教训阀，迫切刻促使人馋们去寻泼求理论森的解释饲，并要晴求永通块过实践汤检验的衔理论来阁直到以摄后的工遥程实践竟。筑城学除（欧洲漫）害墙钉后土压穗力问题铁路、公聚路、水利估工程芦土柔坡稳定问回题半经验摘分析阶阻段土力学增的发展叉简史二十世纪两，随着土桥建规模的点扩大，促宣使人们全乞面地系统战地对土的侵力学性质参作理论和愿实践研究先，科学技坏术不断发炒展，世界戒不少国家弓分分成立忧专门土力贴学研究机享构，重点页研究。十八世纪钞二十年代圣，著名的钓土力学家坑太沙基的聪土力学专搂著《土力军学》问世易，标志着否土力学作博为一门独嚷立的较系盗统而完整右的学科，自19扶36年燃以来，估已召开凭了十一劣届国际纷土力学透和基础投工程学薪术会议硬。近四十皂年来，惑由于尖蕉端科学汇、生产疯发展的厦需要，谎土力学筛的研究妨领域又钳有了明咽显的扩乌大土动力学遥、冻土力啄学、海洋亏土力学、渔月球土力捉学同时岩伸石力学毫也已与促土力学踩分离而败单独称疼为一门龄学科。岩石力学摸的进展和油动向重视工饰程地质惭宏观研脊究大力发展蜡岩体和岩黑石测试和嫩检测技术加强对鹿岩体和边岩石基经本性质遵的研究数值分析牢在岩石力贺学中广泛尺应用强调岩石道力学在工流程上的应杨用，重点跳转向地下尚工程重视工歇程实例行的总结姓分析和粪现场判钟断，加班强专家隶系统的构建立工久作岩土力学视的学习方稻法学习岩土疑力学，必滚须特别注揪意认识土墓的特点多样性易变性岩土力学尤密切结合竟专业和实完践的一门地课程，学于习中不但煮要着重于必基本概念呆的理解，羡掌握计算公方法而且齐要学会初攀步解决实海际问题的皇能力。岩土力学承与其它课占程的关系岩土力学应属于技术宇基础课，肾它在一般散基础课和检专业课之追间起到承柿上启下的微作用。先行课企程：材糖料力学焰、结构扛力学、什弹性理朝论初步萌、工程霜地质学蝇与水文犁地质学妻、水力鸟学后续课程暑：水工结首构、地基帝及基础岩土力灶学是一弯门边缘舱学科，馅它所设迁计的自胖然科学专范围很梅广，除狂了和力滤学领域班内各邻削近学科蜻有密切腰关系外盛，它还贤涉及到碰普通地就质学、壁土质学脏、物理脂、化学析等方面客的知识未领域。第一章绘岩土的甜物理性质话及工程分杜类杜1.核1岩掉土体的特夺性1.1.拨1土的饥结构与特杯性土的概念团及土的形羊成在土木工恒程领域，急土是指覆滩盖在地表贴的没有胶软结和弱胶跃结的颗粒鸣堆积物，最土与岩石贸的区分仅锋在于颗粒有胶结的强王弱，所以肾，有时也帝会遇到难蠢以区分的担情况。土的来勇源土根据来乔源可分为无机土紫：岩石迟风化转天然禾土跃土是岩主石风化价的产物有机土：欲腐殖土，由植物鉴完全或斤部分分热解的堆顶积物具刺有高压堂缩性、傲低强度偶，为不轧良建筑馋物地基风化：物理风闪化：温煌度世应力链岩石梢开裂水的冻胀题裂缝仗张开框岩石开裂波浪冲击地震风碌沙砾冲宅击榆岩石破疫裂化学风永化：岩眼石与空例气、水闻和各种猜溶液相礼接触经氧化炭化妥作用践分解泽成细小醒的颗粒百致夕使岩石世的矿物术成分发划生变化水化在自然胖界，物稳理风化租和化学应风化是怎同时或出交替进该行的，非所以任咱何一种鼠天然土筑通常既南是物理毕风化的冤产物，偿又是化无学风化幅的产物影。土的种类残积土：岩石风化丙后仍然留泪在原地的晴堆积物。伪残积土的牺厚度和风锐化程度主匆要取决于较气候条件列和暴露时坟间，其明但显特征是铅颗粒多为瞎角粒，且更母岩种类奔对残积土蚕的性质有再显著影响水。(优良插母岩、质端地不良母子岩)运积土：经流水照、风和污冰川等构动力搬浅运离开牲产地的熟堆积物材。可分音为河流运积逮土风积土冰川沉欲积土沼泽土（部腐植土）河流沉积蓄土水冲积形浓成的，上如游颗粒粗藏，下游颗费