清华土力学课件,很精彩!

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1、1土 力 学清华大学土木水利学院 岩土工程研究所2教师介绍主讲：于玉贞（旧水308A，62797200） 试验：吕 禾（旧水204土力学实验室，62782488）孙 逊（新水115，62772210） 助教：杨 光（旧水308A，62797200）课程简介 土水学院：院级平台课专业基础课 清华大学：校级精品课程 北 京 市：精品课（2004年）3u土，地之生万物者也。二象 地之上，地之中；|物出形也。说文解字 u希腊，中国，希伯来人，印第安 人的神话：神用泥土造人 u中国传统文化中的五行：金木水 火土土4什么是土？ 土有哪些特点？ 土力学有何特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？

2、如何学好土力学？绪 论5土是指：地球表面的整体岩石在大气中 经受长期的风化作用而形成的、 覆盖在地表上碎散的、没有胶结 或胶结很弱的颗粒堆积物。绪论风 化岩石地球颗粒堆积物地球什么是土？6 土有哪些特点？绪论7碎散性 土有哪些特点？非连续介质l 受力以后易变形l 体积变化主要是孔隙变化l 剪切变形主要由颗粒相对位移引起l 强度低绪论岩石风化 的产物8多相介质三相性（三相体系） 受力后由土骨架、孔隙介质共同承担 存在复杂的相互作用 孔隙流体流动绪论 土有哪些特点？固相土骨架 液相水 气相空气9天然性 （自然变异性）自然界的产物绪论 土有哪些特点？非均匀性 各向异性 结构性 时空变异性10碎散性三

3、相性天然性力学特性 复杂 变形特性 强度特性 渗透特性绪论 土有哪些特点？11 土力学有何特点？绪论学科研究对象 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 若干弹性杆件组成的杆件结构 弹性力学 弹性实体结构或板壳结构 水 力 学 不可压缩的连续流体（水）连续流体 土力学土力学天然的三相碎散堆积物碎散材料12土力学有何特点？土力学绪论连续介质 力学的基 本知识描述碎散体 特性的理论土的变形、强度和渗透特性 以及与此有关的工程问题13土力学发展的历史1776 Coulomb 强度定律，土压力理论 1856 Darcy 定律 1857 Rankine 新的土压力

4、理论 1925 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 1936 第一届国际土力学及基础工程会议 1949 中国土力学研究的兴起绪论土力学有何特点？土力学成为一门独立 学科的重要标志 Terzaghi是土力学的 奠基人14 为什么要学习土力学？1.土具有广泛的工程应用2.存在大量与土有关的工程问题绪论151. 土的工程应用 土工建筑材料 建筑物基础之地基 建筑环境绪论为什么要学习土力学？162. 与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？17与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？加拿大特朗斯康谷仓 事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822谷物时， 1小时竖向沉降达3

5、0.5cm 24小时倾斜2653 西端下沉7.32m东端上抬1.52m 上部钢混筒仓完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。18与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？加拿大特朗斯康谷仓 处理： 事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用 388个50T千斤顶以及支撑系统，把仓体逐渐纠正过来，其 位置比原来降低了米。 原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小

6、于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。2653失事后 1913.10.181952.10.5试验孔填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 试验孔19与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？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7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 土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动

7、。20香港1900年建市，1977年成立土力工程署 1972 Po Shan 滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、20 伤)Po Shan RoadPo Shan RoadConduit RoadConduit RoadNotewellNotewell Road Road21Early 1972 滑坡前July 1972 滑坡后22与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？基坑崩塌23与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？阪神大地震中地基液化神户码头： 地震引起大面积砂 土地基液化后产生 很大的侧向变形和 沉降，大量的建筑 物倒塌或遭到严重 损伤 液化：松砂地基在振动荷载作 用下丧失

8、强度变成流动状态的 一种现象24与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？阪神大地震中地基液化神户码头： 沉箱式岸墙因砂土地基液 化失稳滑入海中25与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？以上几个实例可归结为与土有关的 强度问题26与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？ 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55m 1272：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，

9、变形较大。1590: 伽利 略在此塔做 落体实验 27与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？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28与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？虎丘塔问题：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。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，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上

10、，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。 29与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？关西国际机场世界最大人工岛1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m1250m 填筑量：180106m3 平均厚度：33m设计时预测沉降：5.7-7.5 m 完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年) 预测主固结完成：20年后 比设计超填： 3m问题： 沉降大且有 不均匀沉降30与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？以上几个实例可归结为与土有关的 变形问题31Teton坝概况： 土

11、坝，高90m，长1000m，建于 1972-75年，1976年6月失事损失： 直接8000万美元，起诉 5500起，2.5亿美元， 死14人，受灾2.5万人 ，60万亩土地，32公里 铁路原因： 渗透破坏水力劈裂与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？32Teton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。与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？33Teton坝11：00左右 洞口不断扩 大并向坝顶 靠近，泥水 流量增加与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？34Teton坝11:30 洞口继续向上扩大 ，泥水冲蚀了坝基 ，主洞的上方又出 现一渗水洞。流

12、出 的泥水开始冲击坝 趾处的设施。与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？3511：50左右 洞口扩大加速， 泥水对坝基的冲 蚀更加剧烈。Teton坝与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？3611:57 坝坡坍塌， 泥水狂泻而下Teton坝与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？3712：00过后 坍塌口加宽Teton坝与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？38洪水扫过下游 谷底，附近所 有设施被彻底 摧毁Teton坝与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？39失事现场目 前的状况Teton坝与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？40九江大堤决口溃口原因：堤基管涌1998年8

13、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 水墙后的土堤突 然塌陷出1个洞， 5 m宽的堤顶随 即全部塌陷，并 很快形成一宽约 62m的溃口。 与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？41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，无粘性土体中的细小颗粒， 通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。 堤基管涌与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？42管涌砂环砂性土堤基管涌破坏示意图管涌破坏当管涌发生时， 渗流将导致向源 侵蚀，使堤防基 础下部出现渗流 通道当水头差足够大时 ，侵蚀将加速

14、并掏 挖堤防基础。形成 通道后极易引起溃 决与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？43以上几个实例可归结为与土有关的 渗透问题与土有关的工程问题绪论为什么要学习土力学？44土工结构物或地基土强度问题 变形问题 渗透问题 强度特性 变形特性 渗透特性土力学可以解决工程实践问题，这正是 土力学存在的价值以及我们学习土力学 的目的。绪论为什么要学习土力学？45绪论 土力学包括哪些内容？基础 物理性质预备 土中 应力具体应用 土压力 核心 渗透特性 变形特性 强度特性46基础与主线预 备具体 应用绪论土力学包括哪些内容？第一章土的物理性质和工程分类第二章土的渗透性和渗流问题第三章土体中的应力计算第

15、四章土的变形特性和地基沉降计算第五章土的抗剪强度土力学（2） 城市岩土工程 高等土力学 环境岩土工程 土动力学与土工抗震工程渗透特性 变形特性 强度特性47绪论 如何学好土力学？注意土的基本特点 - 通过与其它材料对比 注重理论联系实际 - 通过现场观察与试验注重正确学习方法 - 概念，原理，方法内容间联系要记忆，但不能死记481965年清华大学给高教部关于“辅导员工作的报告”胡锦涛与土力学因材施教绪论49绪论 什么是土力学？A. 利用连续介质力学的知识，结合土的特性，研究相关的工程问题 B. 是“伪科学”C. 是“很土”的力学D. 实际上并不是一种精确的科学，而是一种“艺术”50课程特点研究实 用机 理设计公式现场条 件经验修 正伪科学？特定条 件绪论基本理论工程应用 实验技能理论公式基准不 同 精 度 层 次应用结果安全 性经济 性51本课程安排和要求教学环节考核及成绩要求1. 大课必须出席，不定期点名。 2. 讨论课：独立完成小测验，积极参加讨论；讨论时表现好者适当在测验成绩中加分。 3. 试验：注意观察，联系理论，深入分析。 4. 作业：独立完成，每章交一次，在该章讲课结束后当周内按时交给助教。迟交或不认真完成者在平时成绩中扣分，为鼓励个人独立完成，作业错误不扣分。期末考试：60 小测验：20 试验：15（预习操作报告） 课堂表现及作业：5 讲课、习