土力学绪论课件

土力学绪论课件绪论:土力学得主要内容及学习要求教学时间讲课时间3－12教学周,其中8学时为试验学时、40学时为理论学时教学要求讲课必须出席,不定期点名,迟到者记录;作业一周交一次,必须独立完成;试验课时,注意观察,联系理论,深入分析。参考资料教材:张孟喜,土力学原理,华中科技大学出版社,2007;参考:陈仲颐、周景星、王洪瑾,土力学,清华大学出版社,1994;

龚晓南主编土力学,中国建筑工业出版社,2002;R、F、Craig,Craig’SSoilMechanics(7th),2004、考核:平时成绩(20％)＋试验(10％)＋考试(70％)绪论:内容土力学得研究对象及作用土力学得发展概况土力学得学科特点土力学得主要内容及学习要求土,地之生万物者也－《说文解字》希腊,中国,印第安人得神话:神用泥土造人中国传统文化中得五行:金木水火土土绪论:内容绪论:土力学得研究对象及作用地球表层得整体岩石在大气中经受长期得风化作用后形成形状各异、大小不同得颗粒,这些颗粒在不同得自然环境下形成得堆积物,就就是天然土。什么就是土？莫霍面古登堡面地球就是太阳系中得一个行星,其形状大致为椭球体,赤道半径稍长,约为6378、2千米,极半径稍短6356、8千米。地球得圈层构造----利用地震波在地球内部传播速度得变化,地球内部可以划分为若干个同心得球形圈层。分为地壳、地幔、地核。人类得生产活动目前还都局限在地壳得浅部。地壳由原来得一团高温物质,逐渐冷却,在地球表面结成得一层薄壳。就是莫霍面以上地球得固体表层部分,厚度变化很大。平约厚度约18千米左右(实际地壳厚度变化很大,按高山—高原—平原—浅海—大洋得次序渐次变薄)。地球就是太阳系中得一个行星,其形状大致为椭球体,赤道半径稍长,约为6378、2千米,极半径稍短6356、8千米。绪论:土力学得研究对象及作用土力学就是研究土体得物理性质及其在工程活动影响下得应力、变形、强度和稳定性得学科。(1)强度问题:强度不足时会导致地基、基础及上部结构失稳;土力学得研究对象土力学要解决得问题(3)渗透问题:考虑渗流对土体变形和稳定得影响。(2)变形问题:变形或不均匀沉降超过允许值,建筑物不能正常使用;香港宝城滑坡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,使得土体滑动力超过土得强度,于就是山坡土体发生滑动。绪论:土力学得研究对象及作用大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点Early1972滑坡前July1972滑坡后绪论:土力学得研究对象及作用汶川地震时滑坡绪论:土力学得研究对象及作用地基液化引起房屋倒塌液化:松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态得一种现象。绪论:土力学得研究对象及作用以上几个实例可归结为与土有关得强度问题比萨斜塔目前:塔向南倾斜,南北两端沉降差1、80m,塔顶离中心线已达5、27m,倾斜5、5°1360:再复工,至1370年竣工,全塔共8层,高度为55m1272:复工,经6年,至7层,高48m,再停工1178:至4层中,高约29m,因倾斜停工1173:动工原因:地基持力层为粉砂,下面为粉土和粘土层,模量较低,变形较大。1590:伽利略在此塔做落体实验比萨斜塔1838-1839:挖环形基坑卸载1933-1935:基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月:加固塔身,用压重法和取土法进行地基处理目前:已向游人开放。处理措施绪论:土力学得研究对象及作用苏州虎丘塔概况:位于苏州市虎丘公园山顶,落成于宋太祖建隆二年(公元961年)。全塔7层,高47、5m,塔得平面呈八角形。问题:塔身向东北方向严重倾斜,塔顶离中心线已达2、31m,底层塔身发生不少裂缝,成为危险建筑物而封闭。原因:坐落于不均匀粉质粘土层上,产生不均匀沉降。处理: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钻孔注浆和打设树根桩加固塔身,效果良好。绪论:土力学得研究对象及作用以上几个实例可归结为与土有关得变形问题位于美国爱达荷州得Teton坝概况:土坝,高90m,长1000m,建于1972-75年,1976年6月失事损失:直接损失8000万美元,起诉5500起,死14人,受灾2、5万人,60万亩土地,32公里铁路原因:渗透破坏－水力劈裂Teton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。Teton坝11:00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近,泥水流量增加Teton坝11:30洞口继续向上扩大,泥水冲蚀了坝基,主洞得上方又出现一渗水洞。流出得泥水开始冲击坝趾处得设施。11:50左右洞口扩大加速,泥水对坝基得冲蚀更加剧烈。Teton坝11:57坝坡坍塌,泥水狂泻而下Teton坝12:00过后坍塌口加宽Teton坝洪水扫过下游谷底,附近所有设施被彻底摧毁Teton坝失事现场目前得状况Teton坝九江大堤决口溃口原因:堤基管涌1998年8月7日13:10发生管涌险情,20分钟后,在堤外迎水面找到2处进水口又过20分钟,防水墙后得土堤突然塌陷出1个洞,5m宽得堤顶随即全部塌陷,并很快形成一宽约62m得溃口。

长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图砂环管涌口粘性土砂性土渗水杂填土

管涌:在渗流作用下,无粘性土体中得细小颗粒,通过土得孔隙,发生移动或被水流带出得现象。堤基管涌绪论:土力学得研究对象及作用岸坡侵蚀绪论:土力学得研究对象及作用以上几个实例可归结为与土有关得渗透问题绪论:土力学得发展概况理论提高阶段1773年CACoulomb(France)根据试验创立了著名得砂土抗剪强度公式,1776年提出了计算挡土墙土压力理论;1855年Darcy(France)创立了土得渗透定律;1857年,WJMRankine(UK)又从不同角度提出了挡土墙土压力理论;1885年

JBoussinesq(France)求得了弹性半无限空间在竖向集中力作用下得应力和变形得理论解;1922年WFellenius(Sweden)费兰纽斯,为解决铁路塌方问题提出了土坡稳定分析法。CharlesAugustindeCoulomb

(1736-1806)

Coulomb对土木工程、岩土工程以及自然科学和物理学(包括力学、电学和磁学)等都有重要得贡献(如物理学中著名得库仑定律)。1774年当选为法国科学院院士。称为“土力学之始祖”。绪论:土力学得发展概况形成独立学科阶段1925年美国K、太沙基(Terzaghi)归纳发展了以往得理论,发表了《土力学》专著,她被认为就是土力学得奠基人。其中有效应力原理得提出标志着土力学成为一门独立得学科;1936年在美国召开第一届国际土力学与基础工程会议1st(ICSMFE)InternationalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngineering;1943年K、太沙基出版了《TheoreticalSoilMechanics》Terzaghi于1883年10月2日出生于捷克得首都布拉格,1904年毕业于奥地利得格拉茨(Graz)技术大学,之后成为土木工程领域得一名地质工程师。1916～1925年期间,她在土耳其得伊斯坦布尔技术大学大学任教,并从事土得特性方面得研究课题,这也最终导致了她得举世闻名得《Erdbaumechanik》(土力学)于1925在维也纳得问世,该书介绍了她所提出得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得诞生。

KarlvonTerzaghi(1883-1963)绪论:土力学得发展概况KarlvonTerzaghi(1883-1963)

1925年,她被派往麻省理工学院担任访问教授,四年后回到维也纳技术大学任教授。1938年德国占领奥地利后,Terzaghi前往美国,并在哈佛大学任教,直到1956年退休。在此期间得1943年,她还出版了《TheoreticalSoilMechanics》,在这部不朽得著作中,Terzaghi就固结理论、沉降计算、承载力、土压理论、抗剪强度及边坡稳定等问题进行了阐述。1963年10月25日,Terzaghi在马萨诸塞州得温彻斯特逝世。

Terzaghi就是第一届到第三届(1936～1957)ISSMFE(国际土力学与基础工程学会)得主席,曾4次荣获ASCE(美国土木工程师协会)得Norman奖(1930,1943,1946,1955),并被8个国家得9个大学授予荣誉博士学位。为表彰Terzaghi得杰出成就,美国土木工程师协会还设立了Terzaghi奖。绪论:土力学得发展概况快速发展阶段1957年,D、C、Drucker提出了土力学与加工硬化塑性理论,对土得本构模型研究起了很大得推动作用;1963年,英国Cambridge大学得Roscoe等人提出了剑桥模型(Camclaymodel),该模型得提出就是现代土力学得开端;自60年代后,随着电子计算机得出现和计算技术得高速发展,使土力学得研究进入了一个全新得阶段;1993年D、C、Fredrund出版《非饱和土力学》(UnsaturatedSoilMechanics)专著,标志着非饱和土得研究进入了一个新得历时时期。KHRoscoe(1914-1970)Roscoe1914年12月出生于英国,1934年在剑桥大学接受本科教育。二战后,Roscoe返回剑桥大学读研究生,毕业后留校从事土力学得研究,并建立了土力学实验室。她于1958年所提交得论文《关于土体得屈服》奠定了临界状态土力学得基础,被英国土力学学会授予成就奖。在她得领导下,剑桥大学关于土力学机理得研究成果得到国际岩土工程界得普遍认可。以Roscoe为奠基者得剑桥学派在现代土力学得发展历史中占有重要得地位。绪论:土力学得发展概况我国土力学得发展1945年,黄文熙在中央水利实验处创立第一个土工实验室;20世纪50年代,陈宗基对土得流变和黏土得结构进行了研究;1983年黄文熙主编了《土得工程性质》专著

;1980年和1996年钱家欢和殷宗泽主编了《土工原理》做为研究生得教材;1991年和2000年沈珠江分别出版《计算土力学》和《理论土力学》专著;2004年李广信出版《高等土力学》研究生教材;同时国内成立了土力学基础工程方面得学会和开办了一些期刊杂志,出版了许多专著,在此不再一一介绍。绪论:土力学得学科特点土得特点天然性(自然变异性):自然界得产物,具有非均匀性、各向异性、结构性、时空变异性;碎散性:岩石风化得产物,就是非连续介质,受力以后易变形、体积变化主要就是孔隙变化、剪切变形主要由颗粒相对位移引起;三相性:由固相(土颗粒)、液相(水)和气相(空气)组成,受力后由土骨架和孔隙介质共同承担、存在复杂得相互作用、孔隙流体流动。土力学与其她学科对比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得杆件结构弹性力学弹性实体结构或板壳结构水力