《土质学和土力学》第1章 绪论.pptVIP

土质学与土力学 南京工业大学 土木工程学院 绪论 土力学研究内容土力学课程内容土力学发展史生活中的土力学古代工程中土力学的运用比萨斜塔 土力学研究内容 研究土的物理 化学和力学性质及土体在荷载 水 温度等外界因素作用下工程性状的应用科学 土力学的三大问题 土的变形特性 土的强度特性 3 土的渗透特性 土的物理性质和工程分类土的渗透性和渗流土体中的应力计算土的压缩性和地基沉降计算土的抗剪强度土压力土坡稳定分析地基承载力 土力学课程内容 土力学发展史 本学科理论基础的发端 始于18世纪兴起厂工业革命的欧洲 那时 随着资本主义工业化的发展 工场手工业转变为近代大工业 建筑的规模扩大了 为了满足向国内外扩张市场的需要 陆上交通进入了所谓 铁路时代 因此 最初有关土力学的个别理论多与解决铁路路基问题有关 土力学发展史 l773年 法国的C A 库伦 Coulomb 根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公式 提出了计算挡土墙土压力的滑楔理论 90余年后 英国的W 朗肯 Rankine 1869 又从另一途径提出了挡土墙土压力理论 这对后来土体强度理论的发展起了很大的作用 法国J 布辛奈斯克 Boussinesq 1885 求得了弹性半空间在竖向集中力作用下的应力和变形的理论解答 瑞典W 费尔纽斯 Fellenius 1922 为解决铁路塌方问题作出了土坡稳定分析法 这些古典的理论和方法 直到今天 仍不失其理论和实用的价值 土力学发展史 在长达一个多世纪的发展过程中 许多研究者承继前人的研究 总结了实践经验 为孕育本学科的雏形而作出贡献 1925年 K 太沙基 Terzaghi 归纳发展了以往的成就 发表了 土力学 Erdbaumechanik 一书 接着 这些比较系统完整的科学著作的出现 带动了各国学者对本学科各个方面的探索 从此 上力学及地基基础就作为独立的科学而取得个断的进展 TheGrandfatherofSoilMechanics CharlesAugustindeCoulomb 1736 1806 WilliamJohnMaquornRankine 1820 1872 TheFatherofSoilMechanics Terzaghi ageologist HewontheNormanMedalofASCEfourtimes Hewasgivenninehonorarydoctoratedegreesfromuniversitiesineightdifferentcountries Hestartedmodernsoilmechanicswithhistheoriesofconsolidation lateralearthpressures bearingcapacity andstability KarlvonTerzaghi 1923 1963 A W Skemptonwasawell respectedandaccomplishedprofessoratImperialCollegeintheUniversityofLondon A W Skempton Darcy sLawisageneralizedrelationshipforflowinporousmedia Itshowsthevolumetricflowrateisafunctionoftheflowarea elevation fluidpressureandaproportionalityconstant HenryPhilibertGaspardDarcy 1803 1858 Beingapioneer professorCasagrandeworkedonthefundamentalproblemsofSoilMechanics suchassoilclassification seepagethroughearth andshearstrength Itissafetoassumethatthe A Line ontheplasticitychartisafter Arthur ArthurCasagrande 1902 1981 DanielBernoulli 行走的土力学原理 沙滩骑车的土力学原理 DavidMacaulay inhisbookunderground HoughtonMifflen Boston 1976 hasillustratedthefoundationsandpipingfromthebottomupwithoutsoil Allfacilitiesarebuilton inorwithearthmaterials Thus thescienceandengineeringofsoilandrock andofthewaterandotherfluidsthatpermeatethemarecriticalforaddressingnationalissuessuchasinfrastructureconstructionandre construction wastemanagement resourcediscoveryandrecovery mitigationofnaturalhazardsandfrontierexplorationanddevelopment Geotechnicsmajorsfindcareersinthebroadrangeofdisciplinesthatdrawheavilyontheelementsofrockandsoilmechanicsandenvironmentalgeology Didyouevenwonderwhatacitywouldlooklikewithoutsoil Theuseofasmoothsurfaceforslidingonsiltforraisinganobelisk 古代巨大石碑搬运中土力学原理 ThebridgeatAnchi Builtaround600A D 隋朝石工李春所修赵州石拱桥 不仅因其建筑和结构设计的成就而著称于世 就论其地基基础的处理也是颇为合理的 他把桥台砌置于密实租砂层上 1300多年来估计沉降约几厘米 现在验算其基底压力约500 600kPa 这与以现代土力学理论方法给出的承教力值很接近 赵州石拱桥 北宋李诚所著 营造法式 记载的古代地基基础的某些具体做法 比萨斜塔 比萨斜塔自1173年9月8日动工 至1178年建至第4层中部 高度约29m时 因塔明显倾斜而停工 94年后 于1272年复工 经6年时间 建完第7层 高48m 再次停工中断82年 于1360年再复工 至1370年竣工 全塔共8层 高度为55m 塔身呈圆筒形 1 6层由优质大理省砌成 顶部7 8层采用砖和轻石料 塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案 是一座宏伟而精致的艺术品 ThetowerfromthewestsidebeforethereopeningceremonyonJune162001 Crosssectionofthetower 土体滑坡 加拿大特郎斯康谷仓的地基破坏事故 加拿大特郎斯康谷仓由65个圆柱形筒仓组成 高31m 底面长59 4m 其下为钢筋混凝土片筏基础 厚2m 谷仓自重20万kN 当装谷27万kN后 发现谷仓明显失稳