高等土力学基本概念与原理

高等土力学第一章：基本概念与原理土力学的基本概念土力学：利用力学的一般原理,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的工程性质,包括土的应力,变形,强度,稳定和土与结构物相互作用等规律的一个力学分支。土力学的发展简史土力学是一门既古老、又新兴的学科，人类很早就懂得广泛利用土进行工程建设（我国的长城、南北大运河）直到十八世纪中叶，人类对土在工程建设方面的特性，尚停留在感性认识阶段。土力学的发展简史十八世纪产业革命后，提出了大量与土力学有关的问题和不少成功的经验，特别是一些工程事故的教训，迫切促使人们去寻求理论的解释，并要求永通过实践检验的理论来直到以后的工程实践。筑城学（欧洲）墙后土压力问题铁路、公路、水利工程土坡稳定问题半经验分析阶段土力学的发展简史二十世纪，随着土建规模的扩大，促使人们全面地系统地对土的力学性质作理论和实践研究，科学技术不断发展，世界不少国家分分成立专门土力学研究机构，重点研究。十八世纪二十年代，著名的土力学家太沙基的土力学专著《土力学》问世，标志着土力学作为一门独立的较系统而完整的学科，自1936年以来，已召开了十一届国际土力学和基础工程学术会议。近四十年来，由于尖端科学、生产发展的需要，土力学的研究领域又有了明显的扩大土动力学、冻土力学、海洋土力学、月球土力学同时岩石力学也已与土力学分离而单独称为一门学科。1.1土体的基本特征上部结构、基础、地基示意图研究祥对象提：土土的躲性状绝变化愉很大斯，土晌力学废理论顶依靠昏较多牢的简化策假设，因箱此在膊处理丈工程登中的凶土力把学问轿题时造，不言能单首凭数学贫和力蒜学的方港法，盟我们男同时齐需要室内愚和野西外的苍测试手段沃，实宾地观制察和捕经验清判断挤。土的巴概念听：在土资木工况程领跪域，者土是雅指覆季盖在介地表敲的没垒有胶倚结和贷弱胶革结的丧颗粒亮堆积左物，爸土与陵岩石汁的区犯分仅费在于悟颗粒句胶结妥的强咸弱，鼻所以飘，有坑时也占会遇责到难薪以区体分的金情况库。土的珍来源土根善据来绘源可姨分为无机殿土：蕉岩石侦风化嚼天然廉土车土妙是岩派石风并化的场产物有机曾土：匀腐殖赶土，由植阶物完概全或浙部分她分解羊的堆驻积物也具有促高压映缩性酿、低两强度器，为肝不良乞建筑追物地宽基风化除：物理爪风化开：温笨度萍应润力滩岩识石开及裂水的冷冻胀动裂缝幅张开锄岩石虑开裂波浪验冲击地震风宜沙遣砾冲烂击界岩注石破暖裂化学服风化括：岩平石与侦空气贡、水订和各澡种溶讲液相晒接触酱经氧化炭化尽作奥用坊分色解成君细小俊的颗阳粒部致趁使岩耕石的介矿物众成分批发生雹变化水化在自涨然界般，物可理风欧化和凡化学刊风化刚是同舌时或瘦交替顺进行沸的，逗所以液任何匪一种宁天然魄土通绞常既绣是物武理风堵化的肠产物开，又阅是化玩学风显化的邮产物富。土的披种类残积皆土：岩石照风化绘后仍盛然留狱在原封地的辈堆积挎物。榆残积抹土的膛厚度梢和风者化程膊度主产要取皇决于甜气候简条件未和暴抗露时截间，旨其明哑显特站征是延颗粒践多为龄角粒正，且历母岩货种类拣对残精积土型的性卖质有笛显著陵影响帝。(优良遇母岩套、质屠地不笼良母哲岩)运积抄土：经流粮水、吴风和环冰川授等动锅力搬辣运离医开产征地的百堆积最物。哀可分雷为河流妥运积热土风积筐土冰川鹅沉积穷土沼泽洞土（凶腐植樱土）河流脾沉积摄土水冲心积形团成的搞，上矿游颗茂粒粗挡，下架游颗两粒细最，故征：上游耍：强杜透水纸，引施起渗些漏和车渗透畏变形聚问题下游繁：地榴基土令的高对压缩秘性和英低强季度引劫起的艰基础砍沉降软和稳斗定问姜题，米同时照要考查虑渗韵透变矩形问掩题风积窃土黄土典型督特点强：湿撒陷性灭，所倡谓湿荷陷性厘指黄券土未蹲浸水途时，棉含水踏率低园，一鞠般10盼%左右乐，仍偿能维毕持陡酒壁或族承受笼较大倦的建邪筑物般荷载涉，可先一旦型湿水科，其什胶结夹强度虏会迅逼速降宣低，购会在运自重紫或建撤筑物叛荷载潜下剧摩烈下找沉，静黄土煮的这些种性肺质称狡为湿机陷性逐。冰川吓沉积双土未经笛水流灰搬运贱，直扰接从偏冰层尘中搁兴置下漏来的蒸冰碛兼土。其特偷点是绿：不事成层挥，性项质一祖般不息均匀醒，可婚作为悔土石馅坝的灯不透蚁水材闲料，怜而化坟学胶吵结的制冰碛玩土具酒有很绝高的密密实撞性，僻常常刻是极脊好的态建筑丹物地原基。冰水撞冲积此土：剃由冰虹川融屡化水降搬运长、堆厅积在害冰层羽外围叶的冲鹊积土沫，具转有与乱河流征冲积榜土类纵似的巡寿性质宰，是牙优良域的透庄水材世料和垂混凝旺土骨毕料风积迈土（狂黄土付高原望风成纷学说上）雅丹丑地貌值（风押蚀作遇用形块成）物理部风化物理椒风化风的娇作用水的医作用化学腔风化化学坡风化天然泥地质钓体土的物理甲力学赌性质两随母机岩种笛类,形成纤过程等不同司而不献同；土的灵物理请力学目性质滚随环争境条谢件(温度,湿度,水分,压力凶等)不同舰而不餐同。人工狡土体踢：人毯为控融制土突的结姓构与许组成天然袍土体恼：自展然形坊成土体孩与结款构不确熄定性蚊：土宫的物理闻力学忘性质夫随母斧岩种借类,形成距过程等不同床而不顺同；不均以匀性观：具乌有明殃显的湿空间惯变异弊性；易变往性：薪土的域物理缩慧力学摩性质访随环泄境条读件(温度,湿度,水分,压力柏等)不同贸而不洁同；多相背性：系由固来相、法液相帆、气纵相组慌成。固体理矿物叫颗粒（固泽相）土中否气体（气者相）土中敲水（液辞相）土的参组成土的锐固体尸颗粒松是土灯的三隔相组泡成中街的主愚体，坏是决惠定土牧的工叉程性分质的深主要码成分强。土体国与岩律体连续惑性：晒土体裳看成宫为连割续介厚质，泛岩石支常认巩为是泳不连死续介悉质；渗透润性：搜土体莲一般乐无明杨显的甩方向零性，枪岩石找具有错明显江的方败向性披；破坏世机理贡：土惠体内理部对租土颗抓粒的剂约束昂较弱势，岩冒石内绳部的超胶结卫能力民较强移，一燃般沿叫不连雕续面床发生会破坏贫。土体驾的材摔料性字质土体喇作为伪结构装材料败与力薪学介躲质，副具有多相虎性、易碎舌性、变异霉性，土卧的力纱学性俭质取奔决于地质屡成因、物质霸组成、结构母特征。影响饺因素胜多，觉影响迹因素桂之间假的相杯互作被用，何根据顷土的涝组成读与结潮构进园行完搞全的床定量智分析喜是困壳难的忌，需反要借免助工听程经累验、狱实验笛等手绒段进蜓行分婚析。1.铺2土的承结构返与组啄成土的祥固体毒颗粒非粘骨土矿产物颗示粒：土民中的舍原生弦矿物平以石柿英为滨主，盘含有珠少量凉长石恋、云扇母等欲。粘土疾矿物仍颗粒鲁：次锄生矿角物的性主要泻组成陕部分悠，最次常见雄的是高岭绝石、伊利澡石、蒙脱益石，基疾本单蚂元为刺硅氧粥四面仍体、袜铝氢刻氧八哭面体泛。粘粒粉粒砂粒圆粒碎石块石0.0050.075260200巨粒粗粒细粒粒组而的概东念：客工程踏上将轰大小草，性伙质相则近的其土粒凉合并至为一卧组，恩称粒俭组，谁其分吗界尺膛寸称搁界限棵粒径温。土粒哥粒度干与粒蜘组砂粒硅氧池四面目体辉硅氧仿晶片铝氢扮氧八牛面体轻铝剥氢氧开晶片沿平痰面展猛布晶胞千（结幕构单蜻元）片状滋粘土存矿物相互陕叠合1：1型2：1型组合蒙脱丘石伊利抓石高岭载石矿物类型结构类型晶胞厚度(A)比表面积(m2/g)高岭石1：17.210~20伊利石2：11080~100蒙脱石2：114800主要您粘土场矿物闸的性模质土颗垮粒与趴孔隙祥水液态辜水结合眠水自由晴水强结抵合水弱结饱合水不能痒传递美静水谱压力重力牺水毛细姿水能传最递静帮水压被力结合铁水：指由描电分旱子引虫力吸饱附于症土粒舅表面狂成薄赴膜状鸣的水蛛。根新据受顶电场颂作用我力的增大小聚及离坊颗粒和表面述远近愚，又牢可以枯分成强结纯合水和弱结驻合水两类俘。※强结奔合水差：紧靠蜻于颗如粒表薪面、衡所受硬电场期的作芽用力坑很大歪、几扑乎完成全固炭定排耐列、糟丧失舱液体乌的特谎性而标接近醒于固鼻体，洪冰点厨远低书于0℃，密步度比伞自由增水的印大，压在案10彻5℃以上杰时才透可被出蒸发董；※弱结督合水唐：紧靠防强结被合水彻的外府围形舱成的谷结合搁水膜导，所领受的杯电场测作用蜻力随黄着与太颗粒识距离细增大类而减佛弱。欺是一瞒种粘享滞水诉膜，馆可因帮电场格引力添从一省个土含粒周踢围转并移到肯另一瓦个土亩粒周懒围。条即弱邮结合渴水膜惊能发谅生变烛形，籍但不提因重暖力作废用而误流动痛。弱闭结合秘水的赤存在铃是粘毛性土槐在某博一含钩水量阴范围溪内表瘦现出阔可塑鹅性的锡原因喇。结合他水示裳意图土颗粒自由水弱结合水强结合水结合水存于孔隙中粘粒愈表面崖的扩巧散双简电层负电砌荷颗粒娃表面扩散图层固定茫层土的是微观白结构怪特征结构克形式粗粒泳土：单粒单结构、蜂窝脂结构松散荐状态密实蚊状态粉土外：蜂窝浪结构粘性恰土：絮状车结构颗粒救级配不均叼匀系艺数d60—限定霞粒径d10—有效弱粒径d30—中值溜粒径曲率拳系数级配亚评定孔隙贯分布土的珍孔隙舒结构——不同无大小霞的孔塑隙所搬占比秋例的帆分布喂情况d：孔河隙直尿径；p(d)：大困于d的孔庸隙体支积百主分含追量；V：大炕于d的孔焰隙体们