土力学第一章

1、土力学与基础工程土力学与基础工程土 力 学 1 土力学研究的对象土力学研究的对象 土力学是评价土力学是评价土土的工程性质，分析与解决的工程性质，分析与解决土土的工的工程技术问题的基础，它是土木类学科的理论基础，也程技术问题的基础，它是土木类学科的理论基础，也是国家有关注册工程师考试必须掌握的内容。它主要是国家有关注册工程师考试必须掌握的内容。它主要阐述土的物理性质和力学性质，以及两者之间的相关阐述土的物理性质和力学性质，以及两者之间的相关性。虽然物理性质对力学性质的影响目前还停留在性。虽然物理性质对力学性质的影响目前还停留在定定性性分析水平上，但掌握这些因素，可以提高技术人员分析水平上，但掌握

2、这些因素，可以提高技术人员的判断能力。的判断能力。 其先修课程是理论力学、材料力学、工程地质，其先修课程是理论力学、材料力学、工程地质，后续课程：基础工程、地基处理、高等土力学等。后续课程：基础工程、地基处理、高等土力学等。土木工程一级学科包含了以下六个二级学科：土木工程一级学科包含了以下六个二级学科： 岩土工程 结构工程 供热、供燃气、通风及空调工程 防灾减灾工程及防护工程 桥梁与隧道工程 市政工程 土木工程专业的技术基础课，涉及： 水利工程 道路工程 桥梁工程 采矿工程 地下工程 铁道工程 2 学习土力学的目的学习土力学的目的 任何建筑物或构筑物都必须建造在岩或任何建筑物或构筑物都必须建造

3、在岩或土中，因而多数结构物必然会涉及到土。土中，因而多数结构物必然会涉及到土。 土的力学性质包括渗流性质，它直接影响土的力学性质包括渗流性质，它直接影响到结构物的安全和正常使用。到结构物的安全和正常使用。地基沉降造成的破坏地基沉降造成的破坏墨西哥市艺术宫墨西哥市艺术宫 墨西哥国家首都墨西哥市艺术宫，是一座巨型的具有纪念性的早期建筑。此艺术宫于1904年落成，至今已有100余年的历史。该市处于四面环山的盆地中，古代原是一个大湖泊。因周围火山喷发的火山灰沉积和湖水蒸发，经漫长年代，湖水干涸形成目前的盆地。 当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m，其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7-12，

4、天然含水量高达150%-600%，为世界罕见的软弱土，层厚达25m。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量高达4m，临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。墨西哥市艺术宫墨西哥市艺术宫山西中阳山体滑坡山西中阳山体滑坡23人被埋人被埋 地基的整体破坏示意图地基的整体破坏示意图目的：目的： 用土力学的理论指导土工结构物的计算分析、设计、施工与维护，以保证它的安全和正常使用。 3 土力学研究的内容土力学研究的内容 研究土体在荷载作用下，土中应力、应研究土体在荷载作用下，土中应力、应变（变形）、强度（稳定性），以及渗流规律变（变形）、强度（稳定性），以

5、及渗流规律的一门学问。的一门学问。4 土力学的发展过程及现状土力学的发展过程及现状 1773年年建立建立MohrCoulomb强度理论，强度理论，为土压力、为土压力、地基承载力和土坡稳定分析奠定基础；地基承载力和土坡稳定分析奠定基础； 1776年年Coulomb发表建立在滑动土楔基础上的土压发表建立在滑动土楔基础上的土压力理论；力理论； 1857年英国学者年英国学者Rankine提出极限平衡分析基础上提出极限平衡分析基础上的土压力理论；的土压力理论； 1852-1855年法国工程师年法国工程师Darcy通过室内试验建立水的通过室内试验建立水的渗透理论；渗透理论； 1885年年Boussines

6、q提出各向同性半无限体表面在竖直提出各向同性半无限体表面在竖直集中力作用下的位移和应力分布理论；集中力作用下的位移和应力分布理论； 1892年年Flamant提出线荷载作用下位移和应力分布理提出线荷载作用下位移和应力分布理论；论； 20世纪初，世纪初，Prandtl（普朗德尔）于（普朗德尔）于1920年根据塑性年根据塑性平衡原理，导出极限承载力公式；平衡原理，导出极限承载力公式； 美籍奥地利学者美籍奥地利学者 Terzaghi(1923)建立饱和土的有建立饱和土的有效应力原理，标志着土力学学科的建立；效应力原理，标志着土力学学科的建立；Karl Terzaghi(1883-1963)土力学的奠

7、基人土力学的奠基人创立土的有效应力原理，饱和土的渗透固结理论出版“理论土力学”、“工程实用土力学”等专著。他于他于1925年出版了经年出版了经典著作典著作土力学土力学，奠定了他作为土力学奠定了他作为土力学的创始人地位。的创始人地位。理论土力学理论土力学建建立在土的物理学基础立在土的物理学基础的土力学的土力学工程实工程实用土力学用土力学 等 Biot建立土骨架压缩和渗透耦合理论；建立土骨架压缩和渗透耦合理论； 黄文熙院士对我国土力学学科发展作出重要贡献；黄文熙院士对我国土力学学科发展作出重要贡献； 我国的高等学校、科研院所以及一大批学者也作出我国的高等学校、科研院所以及一大批学者也作出了贡献，如

8、沈珠江院士；了贡献，如沈珠江院士； 近年来，土力学获得了较大的发展o “Geotechnical and Geoenvironmental Engineering”(美国)o “Geotechnique”（英国）o “Canadian Geotechnical Journal”（加拿大）o “Soils and Foundations”（日本）o “岩土工程学报”（中国）o 岩石力学与工程学报。 5 学习方法及要求学习方法及要求u着重基本概念的理解，掌握基本的计算方法；着重基本概念的理解，掌握基本的计算方法；u抓住中心，建立联系（围绕四大问题这一中心抓住中心，建立联系（围绕四大问题这一中心而建立联系）；而建立联系）；u注意各种方法的基本假设与其适用条件。注意各种方法的基本假设与其适用条件。要求：要求：掌握公式的来源、意义和应用，对公式掌握公式的来源、意义和应用，对公式的推导或方程的建立过程，只要求作一般性了解。的推导或方程的建立过程，只要求作一般性了解。6 如何处理土工中的问题如何处理土工中的问题（1）必须结合很多学科的研究成果）必须结合很多学科的研究成果 土质学土质学 工程地质学工程地质学 工程力学工程力学 现代数学理论现代数学理论 计算机科学计算机科学（2）必须具备丰富的工程经验和良好的工程判断能力。）必须具备丰富的