土力学课件（清华大学）-0绪论(工管)

土力学课件-0绪论(工管)1土力学概述1定义土力学是研究土的力学性质、土体在荷载作用下的变形和破坏规律，以及土体工程应用的学科。2研究内容包括土的物理性质、力学性质、变形特性、强度特性、渗透特性等。3应用领域土力学是土木工程、水利工程、交通工程、环境工程等领域的基础学科。1.1土的物理性质颗粒组成土由不同大小的颗粒组成，颗粒大小决定了土壤的性质和功能。颗粒大小从巨石到黏土不等。孔隙率孔隙是土中颗粒之间的空隙，影响土壤的通气性、排水性和水分保持能力。孔隙率取决于土壤的结构和颗粒组成。密度土壤密度是指单位体积土壤的质量。密度影响土壤的承载能力和稳定性。1.1.1土的组成矿物颗粒土壤的主要组成部分。这些颗粒来自岩石的物理和化学风化。有机质来自动植物残骸的分解产物，为土壤提供养分。水分填充土壤颗粒之间的空隙，影响土壤的物理性质。空气与水分共同占据土壤颗粒之间的空隙，为土壤生物提供生存空间。1.1.2土的基本状态固态土的固体颗粒部分，包括矿物颗粒和有机质。液态填充在土颗粒之间的水，称为孔隙水。气态填充在土颗粒之间的空气，称为孔隙空气。1.1.3土的结构颗粒结构是指土颗粒的形状、大小、表面特征和相互排列方式。孔隙结构是指土中孔隙的形状、大小、分布和连通性。胶结结构是指土颗粒之间由胶结物质或化学键连接形成的结构。1.1.4土的物理指标密度单位体积土的质量。含水率土中水的质量占土干质量的百分比。孔隙率土中孔隙体积占土总体积的百分比。1.2土的工程应用基础工程土是许多工程结构的基础，如房屋、桥梁和道路。土坝工程土是建设水库、灌溉渠道等土坝的主要材料。边坡工程土的性质影响边坡的稳定性，需要进行坡体稳定性分析。1.2.1土与工程建设的关系土是大多数工程的基底。道路、桥梁、隧道等工程都要与土体直接接触。建筑物的稳定性和安全性依赖于土体承载力。土力学在工程中的地位基础土力学是建筑物、桥梁和隧道等基础设施的关键基础，确保结构稳定和安全。地基土力学分析地基土的承载力，为建筑物的稳定性提供科学依据。边坡土力学用于设计稳定可靠的边坡，防止滑坡和崩塌，保证工程安全。2土的分类土壤分类是土力学的基础，它帮助我们理解不同类型土壤的特性和行为，并为工程设计提供依据。2.1土的成因分类残积土母岩风化后，原地堆积形成的土，结构完整，颗粒大小不均匀。坡积土由山坡上风化下来的碎屑，经重力作用或雨水冲刷堆积在山坡下而形成的土。冲积土由河流搬运的泥沙，在河床或河口堆积而成的土，颗粒较细，分选良好。湖积土由河流携带的泥沙，在湖泊中沉积而成的土，颗粒较细，层理明显。2.2土的颗粒级配分类1粒径根据土的颗粒大小，可以将土分为不同的类型。例如，砂土、粉土和粘土。2级配土的颗粒级配是指不同粒径颗粒在土体中的比例分布。3分类根据级配，可以将土分为均匀级配土和不均匀级配土。2.3土的工程性质分类土的压缩性压缩性是指土在荷载作用下体积减小的性质。土的强度强度是指土抵抗外力破坏的能力。土的渗透性渗透性是指水流通过土体的难易程度。3土质勘察勘察目的了解地基土的性质确定地基土的承载力勘察程序勘察准备阶段野外勘察阶段室内试验阶段3.1勘察目的了解地质情况土质勘察需要了解地质构造、岩性、地层分布等信息，以便更好地理解地基的稳定性。评估地基承载力勘察需要确定地基的承载力，以确保建筑物的安全性和稳定性。选择合适的建筑材料土质勘察结果可以帮助选择合适的建筑材料，例如基础类型和施工方法。3.2勘察程序1初步勘察收集资料，了解地质情况2详细勘察进行钻探、取样，确定地层结构3工程勘察分析土质情况，设计工程方案3.3勘察方法钻探获取土层信息，包括土性、厚度、密度等。取样对不同土层进行取样，用于实验室测试。物探利用物理方法探测地下土层结构。4土质指标测定物理指标密度、孔隙率、含水率等强度指标抗剪强度、抗压强度等渗透性指标渗透系数、渗透速率等4.1基本指标密度单位体积土的质量，用于计算土的重量和压强。含水率土中水分含量，影响土的强度和压缩性。孔隙率土中孔隙体积占总体积的百分比，影响土的渗透性和透气性。4.2强度指标抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的能力。抗剪强度是土体最基本的强度指标，直接影响土体的稳定性。抗压强度指土体抵抗垂直压力破坏的能力。抗压强度主要用于评价土体的承载能力，是建筑物基础设计的关键指标。4.3渗透性指标渗透系数表示土体允许水流通过的难易程度。渗透速度指水流通过土体的速度，受渗透系数和水头差的影响。渗透路径水流通过土体的路径，通常与土体的结构和孔隙分布有关。5土的基本测试土力学研究的基础是实验，通过各种实验来获得土壤的物理性质、力学性质和水理性质。室内试验在实验室中进行的测试，如颗粒分析、密度测试、渗透性测试、强度测试等。原位测试在现场进行的测试，如标准贯入试验、静力触探试验、十字板剪切试验等。5.1室内试验1土的物理性质试验测定土的密度、含水率、孔隙