土力學(xué)概述PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1土力學(xué)概述土力學(xué)概述2參考教材參考教材第2頁/共52頁3綜合性強綜合性強第3頁/共52頁4土力學(xué)第4頁/共52頁5u土，地之生萬物者也。土，地之生萬物者也。二二象象地之上，地之中；地之上，地之中；|物出形也。物出形也。 說文解字說文解字u希臘，中國，希伯來人，印第安希臘，中國，希伯來人，印第安人的神話：神用泥土造人人的神話：神用泥土造人u中國傳統(tǒng)文化中的五行：金木水中國傳統(tǒng)文化中的五行：金木水火土火土土第5頁/共52頁6土土是指：是指： 地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期的風(fēng)化作用而形成的、覆受長期的風(fēng)化作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒有膠結(jié)或蓋在地表上

2、碎散的、沒有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。緒論風(fēng)化、搬運、沉積風(fēng)化、搬運、沉積巖石巖石地球顆粒堆積物顆粒堆積物地球 什么是土？什么是土？第6頁/共52頁7第7頁/共52頁8礫石卵石 砂粘土第8頁/共52頁9土有哪些特點？土有哪些特點？緒論第9頁/共52頁10碎散性碎散性土有哪些特點？土有哪些特點？非連續(xù)介質(zhì)非連續(xù)介質(zhì)l 受力以后易變形受力以后易變形l 體積變化主要是孔隙變化體積變化主要是孔隙變化l 強度低強度低l 剪切變形主要由顆粒相對位移引起剪切變形主要由顆粒相對位移引起緒論巖石風(fēng)化的產(chǎn)物巖石風(fēng)化的產(chǎn)物第10頁/共52頁11多相介質(zhì)多相介質(zhì)三相性三相性（三相體系）（三相體

3、系） 受力后由土骨架、孔隙介受力后由土骨架、孔隙介 質(zhì)共同承擔(dān)質(zhì)共同承擔(dān) 存在復(fù)雜的相互作用存在復(fù)雜的相互作用 孔隙流體流動孔隙流體流動緒論土有哪些特點？土有哪些特點？固相固相土骨架土骨架液相液相水水氣相氣相空氣空氣第11頁/共52頁12天然性天然性（自然變異性）（自然變異性）自然界的產(chǎn)物自然界的產(chǎn)物緒論土有哪些特點？土有哪些特點？非均勻性非均勻性各向異性各向異性結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)性時空變異性時空變異性第12頁/共52頁13碎散性碎散性三相性三相性天然性天然性力學(xué)特性力學(xué)特性復(fù)雜復(fù)雜 變形特性變形特性 強度特性強度特性 滲透特性滲透特性緒論土有哪些特點？土有哪些特點？第13頁/共52頁14土力學(xué)有何特

4、點？土力學(xué)有何特點？緒論學(xué)科學(xué)科研究對象研究對象理論力學(xué)理論力學(xué) 質(zhì)點或剛體質(zhì)點或剛體材料力學(xué)材料力學(xué) 單個彈性桿件（桿、軸、梁）單個彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué) 若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)彈性力學(xué)彈性力學(xué) 彈性實體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)彈性實體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水水 力力 學(xué)學(xué) 不可壓縮的連續(xù)流體（水）不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體連續(xù)流體天然的三相碎散堆積物天然的三相碎散堆積物碎散材料碎散材料第14頁/共52頁15土力學(xué)發(fā)展的歷史1776 Coulomb 強度定律，土壓強度定律，土壓力理論力理論緒論土力學(xué)有何特點？土力學(xué)有何特點？第15頁/共52頁

5、161857 Rankine 新的土壓力理論新的土壓力理論土力學(xué)發(fā)展的歷史第16頁/共52頁171925 Terzaghi 有效應(yīng)力原理及滲透固結(jié)理論有效應(yīng)力原理及滲透固結(jié)理論土力學(xué)土力學(xué)成為一門獨立學(xué)科的重要標(biāo)志成為一門獨立學(xué)科的重要標(biāo)志Terzaghi是土力學(xué)的奠基人是土力學(xué)的奠基人第17頁/共52頁18為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？1.土具有廣泛的工程應(yīng)用土具有廣泛的工程應(yīng)用2.存在大量與土有關(guān)的工程問題存在大量與土有關(guān)的工程問題緒論第18頁/共52頁191. 土的工程應(yīng)用土的工程應(yīng)用 土工建筑材料土工建筑材料 建筑物基礎(chǔ)之地基建筑物基礎(chǔ)之地基 建筑環(huán)境建筑環(huán)境緒論為什么要學(xué)習(xí)

6、土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？基基 礎(chǔ)礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)地地 基基第19頁/共52頁202. 2. 與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第20頁/共52頁與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？加拿大特朗斯康谷倉 事故：事故：19131913年年9 9月裝谷物，月裝谷物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時，谷物時，1 1小時豎向沉降達(dá)小時豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時傾斜小時傾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.52m上部鋼

7、混筒倉完好無損上部鋼混筒倉完好無損概況：長概況：長59.4m59.4m，寬，寬23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565個圓筒倉。個圓筒倉。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 1911 1911年動工，年動工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。第21頁/共52頁22與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？加拿大特朗斯康谷倉 處理：處理：事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個個5

8、0T50T千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其位置比原來降低了米。位置比原來降低了米。 原因：原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗結(jié)果，計算地基承土試驗結(jié)果，計算地基承載力應(yīng)用到此谷倉。載力應(yīng)用到此谷倉。1952年經(jīng)勘察試驗與計年經(jīng)勘察試驗與計算，地基實際承載力小于算，地基實際承載力小于破壞時的基底壓力。因此破壞時的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動破壞而滑動。2653失事后1913.10.181952.10.5 試驗孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘土

9、-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 試驗孔第22頁/共52頁23樓脆脆樓脆脆第23頁/共52頁24與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？香港寶城滑坡 1972年年7月某日清晨，香港寶城路附月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅住宅-寶城大廈，頃刻間寶城大廈被寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。約五層住宅。死亡死亡7 7人。人。原因：原因：山坡上殘積土本身強

10、度較低，加之雨水入滲使其強度進(jìn)一步大山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進(jìn)一步大大降低，使得大降低，使得土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動。土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動。第24頁/共52頁25香港香港1900年建市，年建市，1977年成立土力工程署年成立土力工程署1972 Po Shan 滑坡滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、死、20 傷傷)第25頁/共52頁26Early 1972 滑坡前滑坡前July 1972 滑坡后滑坡后第26頁/共52頁27與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？北京萬亨大廈基坑崩塌第

11、27頁/共52頁28與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關(guān)的強度問題第28頁/共52頁29與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？比薩斜塔目前：目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m， 塔頂離中心線已達(dá)塔頂離中心線已達(dá)5.27m，傾斜，傾斜5.51360：再復(fù)工，至再復(fù)工，至1370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8層，高度為層，高度為55m1272：復(fù)工，經(jīng)復(fù)工，經(jīng)6年，至年，至7層，高層，高48m，再，再停工停工1178：至至4層中，高約層中，高約29m，

12、因傾斜停工，因傾斜停工1173：動工動工原因：原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，土層，模量較低，變形較大變形較大。1590: 伽利伽利略在此塔做略在此塔做落體實驗落體實驗 第29頁/共52頁30與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？比薩斜塔1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年年1月月: 封閉封閉1992年年7月：月：加固塔身，用壓加固塔身，用壓重重 法和取土法進(jìn)行地法和取土法進(jìn)行地 基處理基處理目目 前前:

13、 已向游人開放。已向游人開放。 處理措施第30頁/共52頁31與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？墨西哥藝術(shù)宮地基土為世界罕見的軟弱土，層厚達(dá)25m。因此，墨西哥城藝術(shù)墨西哥城藝術(shù)宮宮嚴(yán)重下沉，沉降量竟高達(dá)4m。臨近的公路下沉2m，公路路面至藝術(shù)宮門前高差達(dá)2m。第31頁/共52頁32與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？關(guān)西國際機場 世界最大人工島19861986年：年：開工開工19901990年：年：人工島完成人工島完成19941994年：年：機場運營機場運營面積：面積：4370m4370m1250m12

14、50m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m設(shè)計時預(yù)測沉降：設(shè)計時預(yù)測沉降：5.7-7.5 m5.7-7.5 m完成時實際沉降：完成時實際沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月 (1990 (1990年年) )預(yù)測主固結(jié)完成：預(yù)測主固結(jié)完成：2020年后年后比設(shè)計超填：比設(shè)計超填：3m3m問題：沉降大且有不均勻沉降第32頁/共52頁33與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？以上幾個實例可歸結(jié)為以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關(guān)的變形問題變形問題第33頁/共52頁34Teton壩壩概況：概況：土壩，高土

15、壩，高90m90m，長，長1000m1000m，建于，建于1972-751972-75年，年，19761976年年6 6月失事月失事?lián)p失：損失：直接直接80008000萬美元，起萬美元，起訴訴55005500起，起，2.52.5億美元億美元，死，死1414人，受災(zāi)人，受災(zāi)2.52.5萬萬人，人，6060萬畝土地，萬畝土地，3232公里鐵路公里鐵路原因：原因：滲透破壞水力劈裂滲透破壞水力劈裂與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第34頁/共52頁35Teton壩壩1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)

16、的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第35頁/共52頁36Teton壩壩1111：0000左右洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第36頁/共52頁37Teton壩壩11:30洞口繼續(xù)向上擴大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設(shè)施。與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第37頁/共52頁3811：50左右洞口擴大加速，泥水對壩基的沖蝕更加劇烈。Teton壩壩與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為

17、什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第38頁/共52頁3911:57 壩坡坍塌，泥水狂瀉而下Teton壩壩與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第39頁/共52頁4012：00過后坍塌口加寬Teton壩壩與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第40頁/共52頁41洪水掃過下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀Teton壩壩與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第41頁/共52頁42失事現(xiàn)場目前的狀況Teton壩壩與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第

18、42頁/共52頁9898抗洪：抗洪：九江大堤決口潰口原因：潰口原因：堤基管涌堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口又過20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個洞，5 m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。 與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第43頁/共52頁長江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖長江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖砂砂環(huán)環(huán)管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土滲水滲水雜填雜填土土管涌：管涌：在滲流作用下，無粘性土體中的細(xì)小顆粒，在滲流作用下，無粘性土體中的細(xì)小顆粒，通過土的孔隙，發(fā)生移動或被水流帶出的現(xiàn)象。通過土的孔隙，發(fā)生移動或被水流帶出的現(xiàn)象。 堤基管涌與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第44頁/共52頁45以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關(guān)的滲透問題與土有關(guān)的工程問題與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？第45頁/共52頁46土工結(jié)構(gòu)物或地基土強度問題強度問題變形問題變形問題滲透問