土力學(xué) 緒論

1、緒 論緒 論一、土力學(xué)研究對(duì)象1.土的定義土(soil)是地殼表層的巖石長(zhǎng)期經(jīng)受風(fēng)化作用和水流、冰川、風(fēng)等自然力的剝蝕、搬運(yùn)及堆積作用而生成的松散堆積物。2.土的特點(diǎn)l 變形特性 l 強(qiáng)度特性 l 滲透特性力學(xué)特性復(fù)雜 3.土力學(xué)土力學(xué)(soil mechanics)是研究土的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載、水、溫度等外界因素作用下工程性狀的應(yīng)用科學(xué)。4.土力學(xué)研究的主要內(nèi)容土的物理性質(zhì)(physical properties of soil)和力學(xué)性質(zhì)(mechanical properties of soil)；地基的變形(deformation)；地基的穩(wěn)定(stability)或強(qiáng)度

2、(bearing capacity）；其他力學(xué)問(wèn)題：滲流(seepage)、土壓力(earth pressure)、地基加固(soil stabilization)等。二、本門(mén)學(xué)科在我國(guó)的成就遠(yuǎn)古：土墻筑房、打夯、石灰土、古長(zhǎng)城、大運(yùn)河、西漢、隋、唐的宮殿、古塔、趙州橋都有牢固的基礎(chǔ)。近代：50年代修建的武漢長(zhǎng)江大橋：首先采用管柱基礎(chǔ) 60年代修建的南京長(zhǎng)江大橋：沉井基礎(chǔ)、沉井套管柱 我國(guó)最長(zhǎng)的鉆孔灌注樁(bored pile)100米。當(dāng)代：各種地基上的高層建筑、大跨度橋梁基礎(chǔ)、深基坑支護(hù)、近100米的鐵路橋墩基礎(chǔ)、各種地基處理方法，可以說(shuō)無(wú)所不能。三、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)備 注采用設(shè)問(wèn)法，自然界土的狀

3、態(tài)、顏色、及形成由土介紹土力學(xué)及其研究的主要內(nèi)容介紹輝煌成就激起學(xué)習(xí)興趣1. 建筑物傾斜(lean)（1）比薩斜塔塔高55米，共八層，歷時(shí)197年（11731370），因塔身傾斜，不知原因而停工兩次。塔北沉降量90cm，南側(cè)沉降量270cm，向南傾斜，傾斜角5.5°，處于極危險(xiǎn)狀態(tài)，隨時(shí)有可能倒塌。2. 地基嚴(yán)重下沉(settlement)墨西哥市藝術(shù)館1904年落成，至今近100年歷史。地基持力層為超高壓縮性極軟弱淤泥，嚴(yán)重下沉，沉降量高達(dá)4m，臨近的公路下沉2m。3. 建筑物地基液化(liquefaction of sand)失效河北省唐山礦冶學(xué)院書(shū)庫(kù)為一幢四層大樓。1976年7

4、月28日凌晨，當(dāng)?shù)匕l(fā)生7.8級(jí)強(qiáng)烈地震，該書(shū)庫(kù)不僅墻體嚴(yán)重開(kāi)裂，整體傾斜，而且由于震沉只剩下三層，1261名師生死于那場(chǎng)災(zāi)難。4. 土體滑坡(landslide) 1985年6月12日凌晨3時(shí)45分。位于三峽西陵峽中的新灘鎮(zhèn)發(fā)生了大滑坡，直到4時(shí)20分才慢慢平息下來(lái)?；麦w積約3000余萬(wàn)立方米，滑坡體前部的土石堵塞了長(zhǎng)江江面約1/3，摧毀新灘古鎮(zhèn)，毀壞房屋569間，農(nóng)田780畝，涌浪高54米，浪沉機(jī)動(dòng)船13艘，木船64只。江心激起的巨浪高達(dá)80多米，涌浪波及上下游共42公里的江段。 由于預(yù)報(bào)及時(shí)，撤離措施果斷有效，使首當(dāng)其沖的新灘鎮(zhèn)475戶(hù)居民1371人無(wú)1人傷亡，使一場(chǎng)毀滅性的地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)

5、的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，減小到最低程度。備 注以失敗的工程案例，激發(fā)起同學(xué)們學(xué)好土力學(xué)的重要性。四、土力學(xué)理論的形成和發(fā)展1在18世紀(jì)以前沒(méi)有形成土力學(xué)理論，完全憑經(jīng)驗(yàn)處理土工問(wèn)題2古典土力學(xué)理論17731776庫(kù)侖(Coulomb) 提出土的抗剪強(qiáng)度和土壓力的滑動(dòng)土楔理論，土力學(xué)進(jìn)入古典理論時(shí)期。1840年彭思萊(Poncelet)完善了線性滑動(dòng)土楔。1856年達(dá)西(Darcy)提出達(dá)西滲透公式,為研究滲流和固結(jié)理論打下理論基礎(chǔ)。1857年朗肯(Rankine)從塑性體應(yīng)力場(chǎng)出發(fā)建立了新的土壓力理論。1885年布辛納斯克(Boussinesq)提出集中荷載下彈性半無(wú)限體應(yīng)力和位移計(jì)算理論，為計(jì)

6、算地基變形建立了理論基礎(chǔ)。1922年費(fèi)南紐斯(Fellenius)提出土坡穩(wěn)定分析方法。3 太沙基影響時(shí)期1925年太沙基(Terzaghi)出版土力學(xué)德文版，標(biāo)志土力學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期，他提出了有效壓力理論，一維固結(jié)滲透理論，地基承載力理論等一系列研究成果，被認(rèn)為土力學(xué)奠基人。4計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)的改進(jìn)和推行，地基計(jì)算引入較復(fù)雜的彈塑體和粘彈（塑）性等應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，采用有限元、邊界元等工具進(jìn)行大型復(fù)雜問(wèn)題的分析。無(wú)計(jì)算機(jī)時(shí)代，土體視為彈性體和剛塑性體來(lái)對(duì)待：土中應(yīng)力和應(yīng)變一律按彈性體公式計(jì)算 ，地基承載力常用剛塑性體的極限平衡理論五、土力學(xué)的發(fā)展方向(1) 設(shè)計(jì)理論方面地基基礎(chǔ)的可靠性理論，即

7、基于概率論計(jì)算方法的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。(2) 土的本構(gòu)模型研究模型很多，但能應(yīng)用的不多。(3) 土動(dòng)力學(xué)研究大型機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)、高速重載鐵路和客運(yùn)專(zhuān)線、高速公路路基及橋梁基礎(chǔ)、砂土地基的振動(dòng)液化和地震災(zāi)害。(4) 土力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)和研制常規(guī)儀器設(shè)備介紹的同時(shí)，介紹非飽和土三軸儀、真三軸儀、大型三軸儀、動(dòng)三軸儀、共振柱三軸儀等先進(jìn)的儀器設(shè)備。(5) 復(fù)合地基和復(fù)合土體的設(shè)計(jì)改進(jìn)介紹粉噴樁、旋噴樁及CFG樁等復(fù)合地基。備 注介紹土力學(xué)的發(fā)展，重點(diǎn)人物介紹和研究成果結(jié)合自己的科研成果，介紹土力學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢(shì)。七、本課程的特點(diǎn)1. 具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和理論性，是一門(mén)年青的應(yīng)用科學(xué)在掌握土壓力的基本原理和基本概念的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，分析和計(jì)算土力學(xué)問(wèn)題。2. 經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)，注重試驗(yàn)3. 技術(shù)基礎(chǔ)課是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程、路基工程、道路工程、地基處理與加固、橋梁工程等專(zhuān)業(yè)課程的技術(shù)基礎(chǔ)課。并需要綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、地質(zhì)及水力學(xué)方面的知識(shí)，是一門(mén)涉及知識(shí)面較廣的學(xué)科。九、本課程的學(xué)習(xí)方法1. 注意土的基本