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1、土力学土力学土力学主讲教师：刘熙媛主讲教师：刘熙媛 博士博士 副教授副教授 注册土木（岩土）工程师注册土木（岩土）工程师 地下工程系地下工程系 系主任系主任E-mail：手机：手机：13802067375土力学土土地壳表层岩石经过风化后覆盖在地表上的没有胶地壳表层岩石经过风化后覆盖在地表上的没有胶结或胶结很弱的碎散矿物颗粒的集合体。结或胶结很弱的碎散矿物颗粒的集合体。土具有土具有成层性成层性。每一层的物质组成、物理化学状态基本。每一层的物质组成、物理化学状态基本一致，工程性质大体相仿的同一层土称为一致，工程性质大体相仿的同一层土称为土层土层。由若干厚度不等、性质各异、以一定上下层序组合在一由若
2、干厚度不等、性质各异、以一定上下层序组合在一起的土层集合体称为起的土层集合体称为土体土体。土的基本特性：土的基本特性：碎散性碎散性、三相体系三相体系、自然变异性自然变异性一、土的特性一、土的特性 绪绪 论论?土力学天津市典型工程地质条件天津市典型工程地质条件土力学土力学是研究土的学科土力学是研究土的学科。 主要研究土的碎散特性及其受力后的应力、应主要研究土的碎散特性及其受力后的应力、应变、强度、稳定和渗透等规律。变、强度、稳定和渗透等规律。1土的应力与应变的关系。土的应力与应变的关系。2土的强度及土的变形和时间的关系。土的强度及土的变形和时间的关系。3土在外荷作用下的稳定性计算。土在外荷作用下
3、的稳定性计算。二二、课程简介、课程简介土力学特点：特点： 属属于工程力学范畴，是理论性和实践性很于工程力学范畴，是理论性和实践性很强的学科。强的学科。研究研究目的目的： 解决工程建解决工程建设设中有关土的工程技术问题。中有关土的工程技术问题。二、课程简介二、课程简介土力学(1)地基地基直接承受建筑物荷载影响的地层；直接承受建筑物荷载影响的地层；(2)建筑材料建筑材料路堤、土坝；路堤、土坝；(3)建筑物周围的介质或环境建筑物周围的介质或环境隧道、涵洞及地下建筑隧道、涵洞及地下建筑结论：作为建筑地基、建筑材料或建筑介质的地壳表层结论：作为建筑地基、建筑材料或建筑介质的地壳表层土体是土力学的研究对象
4、。土体是土力学的研究对象。土力学不仅研究土体当前的性状，也要分析其性质的形土力学不仅研究土体当前的性状，也要分析其性质的形成条件，并结合自然条件和建筑物修建后对土体的影响，成条件，并结合自然条件和建筑物修建后对土体的影响，分析并预测土体性质的可能变化，提出有关的工程措施，分析并预测土体性质的可能变化，提出有关的工程措施，以满足各类工程建筑的要求。以满足各类工程建筑的要求。 土力学是进行土力学是进行地基基础设计和计算地基基础设计和计算的理论依据。的理论依据。学好土力学很重要学好土力学很重要三、土在工程中的用途三、土在工程中的用途 土力学工程实例一：比萨斜塔倾斜原因及治理措施工程实例一：比萨斜塔倾
5、斜原因及治理措施比萨斜塔倾斜情况及原因比萨斜塔倾斜情况及原因 基础建立在一半是软粘土一基础建立在一半是软粘土一半是砂卵石的地基上。由于半是砂卵石的地基上。由于次固结作用产生倾斜。次固结作用产生倾斜。塔高塔高56.7m。近一个世纪以近一个世纪以来，塔已向南倾斜了大约来，塔已向南倾斜了大约30厘米，斜度达到厘米，斜度达到8度。度。土力学比萨斜塔倾斜原因及治理措施比萨斜塔倾斜原因及治理措施比萨斜塔治理措施及结果比萨斜塔治理措施及结果 在斜塔北侧的塔基下码放在斜塔北侧的塔基下码放了数百吨重的铅块，并使了数百吨重的铅块，并使用钢丝绳从斜塔的腰部向用钢丝绳从斜塔的腰部向北侧拽住，还抽走了斜塔北侧拽住，还抽
6、走了斜塔北侧的许多淤泥，并在塔北侧的许多淤泥，并在塔基地下打入基地下打入1010根根5050米长的米长的钢柱。钢柱。历时历时1010年半的比萨斜塔拯年半的比萨斜塔拯救工作已全部结束。除自救工作已全部结束。除自然因素外，可确保然因素外，可确保3 3个世纪个世纪内不发生倒塌危险。内不发生倒塌危险。 土力学工程实例二：加拿大特郎斯康谷仓地基破坏事故工程实例二：加拿大特郎斯康谷仓地基破坏事故谷仓地基破坏情况：谷仓地基破坏情况：建于建于19131913年的加拿大特郎年的加拿大特郎斯康谷仓由斯康谷仓由6565个圆柱形筒个圆柱形筒仓组成，高仓组成，高31m31m，底面长底面长59.4m59.4m。其下为钢筋
7、混凝土其下为钢筋混凝土片筏基础，厚片筏基础，厚2m2m。谷仓自重谷仓自重2020万万kNkN，当装谷当装谷2727万万kNkN后，发现谷仓明显后，发现谷仓明显失稳，失稳，2424小时内西端下沉小时内西端下沉8.8m8.8m，东端上抬东端上抬1.5m1.5m，整整体倾斜体倾斜26532653。土力学工程实例二：工程实例二：加拿大特郎斯康谷仓地基破坏事故加拿大特郎斯康谷仓地基破坏事故谷仓地基破坏原因：谷仓地基破坏原因：事后进行勘查分析，发现基事后进行勘查分析，发现基底之下为厚十余米的淤泥质底之下为厚十余米的淤泥质软粘土层。软粘土层。地基的极限承载力为地基的极限承载力为251kPa，而谷仓的基底压力
8、已超过而谷仓的基底压力已超过300kPa，从而造成地基的整从而造成地基的整体滑动破坏。体滑动破坏。基础底面以下一部分土体滑基础底面以下一部分土体滑动，向侧面挤出，使东端地动，向侧面挤出，使东端地面隆起。面隆起。土力学谷仓地基治理措施：谷仓地基治理措施：在地基中做了在地基中做了7070多个支多个支承于深承于深16m 16m 基岩上的混基岩上的混凝土墩，使用了凝土墩，使用了8888个个50kN50kN的千斤顶和支承系的千斤顶和支承系统，才把仓体逐渐纠正统，才把仓体逐渐纠正过来。然而谷仓位置比过来。然而谷仓位置比原来降低了原来降低了4m4m。工程实例二：加拿大特郎斯康谷仓地基破坏事故工程实例二：加拿
9、大特郎斯康谷仓地基破坏事故土力学土和其它材料一样，受力后将发生变形。如果这种变土和其它材料一样，受力后将发生变形。如果这种变形超过了一定的限度，就会使结构物损坏或不能正常形超过了一定的限度，就会使结构物损坏或不能正常使用，这类问题在土力学中叫做使用，这类问题在土力学中叫做变形问题变形问题。如果土受力超过了它所能承受的能力，土便要被破坏，如果土受力超过了它所能承受的能力，土便要被破坏，结构物将随之倒毁或不能使用。土体的破坏，在力学结构物将随之倒毁或不能使用。土体的破坏，在力学中亦称为稳定性丧失。研究土体是否会破坏这一类问中亦称为稳定性丧失。研究土体是否会破坏这一类问题称为题称为稳定问题稳定问题，
10、土的稳定性取决于它的强度。，土的稳定性取决于它的强度。总结：总结：土力学四、发展历史四、发展历史17731773 CoulombCoulomb 强度定律，土压力理论强度定律，土压力理论18561856 DarcyDarcy 定律定律18571857 RankineRankine 新的土压力理论新的土压力理论19251925 TerzaghiTerzaghi 有效应力原理及渗透固结理论有效应力原理及渗透固结理论19361936 第一届国际土力学及基础工程会议第一届国际土力学及基础工程会议19491949 中国土力学研究的兴起中国土力学研究的兴起土力学成为一门独立学科的重要标志Terzaghi是土
11、力学的奠基人始于始于18世纪工业革命世纪工业革命土力学五、研究内容五、研究内容基础基础物理性质物理性质先导土中土中应力应力具体应用土压力土压力土坡稳定土坡稳定地基承载力地基承载力核心核心渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性土力学基础与主线基础与主线先导具体应用研究内容研究内容第一章第一章土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类第二章第二章土中的应力计算土中的应力计算第三章第三章土中水的运动规律土中水的运动规律第四章第四章土的压缩性和地基沉降土的压缩性和地基沉降第五章第五章土的抗剪强度理论土的抗剪强度理论渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性第六章第六章土压力计算土压力
12、计算第七章第七章土坡稳定分析土坡稳定分析第八章第八章地基承载力地基承载力土力学六、如何学好土力学？六、如何学好土力学？注意土的基本特点注意土的基本特点 - - 通过与其它材料对比通过与其它材料对比 注重理论联系实际注重理论联系实际 - - 通过现场观察与试验通过现场观察与试验注重正确学习方法注重正确学习方法 - - 概念，原理，方法概念，原理，方法 内容间联系内容间联系 要记忆，但不能死记要记忆，但不能死记土力学学时分配及说明学时分配及说明本课程共本课程共40学时。学时。 其中其中32学时教学，学时教学，8学时试验。学时试验。试验另行安排。试验另行安排。考查课考查课土力学参考书目参考书目教材：教材：徐东强主编，徐东强主编，土力学土力学，中国建材工业出版社，中国建材工业出版社参考书：参考书：华南理工大学等四院校主编，华南理工大学等四院校主编，地基及基础地基及基础（第三版），中国建筑工业出版社。（第三版），中国建筑工业出版社。东南大学、浙江大学、湖南大学等合编，东南大学、浙江大学、湖南大学等合编， 土力学土力学，中国建筑工业出版社。，中国建筑工业出版社。洪毓康主编，洪毓康主编，土质学与土力学土质学与土力学，人民交通，人民交通出版社。出版社。赵明华主编，赵明华主编，土力学与基础工程土力学与基础工程，武汉工，武汉工业大学出版社。业大学出版社。
