土力学及其特点三

岩土工程研究所《土力学1》之课程绪论土力学及其特点什么是土？土及土力学有哪些特点？为什么要学习土力学？土力学包括哪些内容？如何学好土力学？课程绪论：土力学及其特点土的一般概念土，地之生万物者也。‘二’象地之上，地之中；‘|’物出形也。-《说文解字》土字包括：地上植物部分、表土层、植物地下部分和底土层四个层次。土地系指由地形、水文、局地气候、岩石圈的上层、土壤和生物有机体等相互作用组成的自然地域综合体，是地球表层历史发展的产物。绪论：什么是土？

大气圈水圈岩石圈生物圈风化物土壤圈地下水土壤在自然界的位置土壤是岩石圈、大气圈、水圈和生物圈综合作用形成的产物。其上界通常是绿色植物层顶，下界达植物根分布层。其垂直范围，恰好是岩石圈的上层、大气圈的下层、水圈及生物圈相互接触的地方，是生物生命及人类生产活动最集中的地方。“地者，万物之本原，诸生之根苑也”

-管仲绪论：什么是土？

土壤的剖面和形成土壤有非常复杂的形成过程，并具有独特的层状构造。土壤剖面一般包含枯枝落叶层、腐殖质层、淀积层和母质层四个基本层次。地质大循环：岩石土壤风化、搬运、沉积生物小循环：生物活动所造成的土壤

有机质的循环地质成岩作用土壤带腐殖质层淀积层母质层传统岩土工程的范畴绪论：什么是土？

岩石因物理风化作用破碎，在重力作用下堆积到山脚高山下的冲积锥群风蚀蘑菇土的形成过程黄河冲积三角洲砾石料卵石砂粘土（人工破碎）工程与土力学中的土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：什么是土？

什么是土？土及土力学有哪些特点？为什么要学习土力学？土力学包括哪些内容？如何学好土力学？课程绪论：土力学及其特点土体的特点一般固体：液体：土体（散粒）：可保持固定的形状不具有特定的形状具有一定但不固定的形状绪论：土及土力学有哪些特点？

岩石风化或破碎的产物，是非连续体受力以后易变形，强度低体积变化主要是孔隙变化剪切变形主要由颗粒相对

位移引起固相-土骨架液相-水气相-空气受力后由土骨架、孔隙

介质共同承担相间存在复杂的相互作用孔隙流体流动自然界的产物，存在自然变异性非均匀性各向异性时空变异性土体的特点碎散性三相性天然性绪论：土及土力学有哪些特点？

渗透特性变形特性强度特性碎散性三相性天然性物理力学特性复杂土体的特特点绪论：土土及土力力学有哪哪些特点点？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）连续流体土力学天然的三相碎散堆积物碎散材料土力学与与其他学学科的比比较绪论：土土及土力力学有哪哪些特点点？土力学的的特点

土力学研究土的渗透、变形和强度特性以及与此有关的工程问题连续介质力学的基本知识描述碎散体特性的理论实验规律及工程实践经验绪论：土土及土力力学有哪哪些特点点？土力学发发展的历历史1773Coulomb（后Mohr发展）：：摩尔-库仑强度度理论有关关土力学学的第一一个理论论1776Coulomb：库仑土土压力理理论1856Darcy：达西渗渗流定律1857Rankine：朗肯土土压力理理论1920Prandtl：普朗特特极限力力承载公公式1921-1923Terzaghi：有效应力原原理及固结理理论1925Terzaghi：出版《土力学》土力学成为一一门独立学科科的标志1936第一届国际土土力学及基础础工程会议1960’s后现代土力力学萌芽时期古典时期现代绪论：土及土土力学有哪些些特点？什么是土？土及土力学有有哪些特点？？为什么要学习习土力学？土力学包括哪哪些内容？如何学好土力力学？课程绪论：土土力学及其特特点土是工程中应应用最广泛的的建筑材料。。由土层所构构成的广袤大大地是工程建设的的基地是建筑物的地地基是地下建筑的的环境为土工构筑物物提供填筑材材料因此，对土工工程性质认识识的偏差可能能会导致损失失巨大的事故故。土力学的重要要性绪论：为什么要要学习土力学？？加拿大特朗斯康康谷仓事故：1913年9月开始装谷物，，

至10月17日共装入3万多Ｔ谷物，但但此时发生破坏坏：1小时竖向沉降达达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m东端上抬1.52m上部钢混筒仓完完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混混筏板基础，厚厚61cm，埋深3.66m。1913年完工，自重2万T。绪论：为什么要要学习土力学？？处理：事后在下面做了了七十多个支撑撑于基岩上的混混凝土墩，使用用388个50t千斤顶以及支撑撑系统，才把仓仓体逐渐纠正过过来，但其位置置比原来降低了了４米。加拿大特特朗斯康康谷仓原因：谷仓的地地基承载载力按邻邻近结构构物基槽槽开挖取取土试验验结果计计算。1952年经勘察察试验与与计算，，地基实实际承载载力远小小于谷仓仓破坏时时发生的的基底压压力。因因此谷仓仓地基因超载载发生强强度破坏坏而滑动动。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试验孔绪论：为为什么要要学习土土力学？？香港宝城城滑坡1972年7月某日清清晨，香香港宝城城路附近近，两万万立方米米残积土土从山坡坡上下滑滑，巨大大滑动体体正好冲冲过一幢幢高层住住宅--宝城大厦厦，顷刻刻间宝城城大厦被被冲毁倒倒塌并砸砸毁相邻邻一幢大大楼一角角约五层层住宅。。死亡６６7人。原因：山坡上残残积土本本身强度度较低，，加之雨雨水入渗渗使其强强度进一一步大大大降低，，使得土体滑动动力超过过土的强强度，于是山山坡土体体发生滑滑动。绪论：为为什么要要学习土土力学？？PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad香港宝城城滑坡现现场Early1972滑坡前July1972滑坡后阪神大地地震中的的地基液液化液化：松砂地基基在振动动荷载作作用下丧丧失强度度变成成流流动状态态的一种种现象神户码头头：地震引起起大面积积砂土地地基液化化后产生生很大的的侧向变变形和沉沉降，大大量的建建筑物倒倒塌或遭遭到严重重损伤绪论：为为什么要要学习土土力学？？阪神大地地震中地地基液化化地基液化化造成的的路面塌塌陷绪论：为为什么要要学习土土力学？？1964年日本新泻泻地震地基基的大面积积液化绪论：为什什么要学习习土力学？？时间：1971年11月9-11日地点：神奈奈川县川崎崎市生研究机构：：地质研究究所(通产省)消防研究所所(自治省)土木研究所所(建设省)防灾科学技技术中心(科技厅)泥石流流室外外试验验绪论：为什什么要学习习土力学？？事故发生过过程要点壤土(loam)斜坡崩塌（（泥石流））实验9日15:00人工降雨开开始11日15:00左右降雨量量达500mm陡坡中泥土土突然以20-30m/s流出，斜坡坡崩崩塌，泥石石流产生泥石流推倒倒28米外的护栏栏，一直冲冲到55米外的水池池中央，造造成31人被埋绪论：为什什么要学习习土力学？？事故发生地地点关东壤土：：风化花岗岗岩上火山山灰堆积层层ρ=1.45w=5%倾角：30°厚:1.2～3m现场泥石流流实验布置置简图试验现场照照片试验现场照照片15人不幸遇难难，11人受伤死者当中实实验人员1人

参观者者10人

报社记记者1人

电视采采访人员3人事故伤亡情况绪论：为什么要要学习土力学？？可归结为与土有有关的强度问题加拿大特朗斯康康谷仓地基失稳稳香港宝城滑坡阪神等大地震中中地基液化泥石流室外试验验事故案例总结（一））绪论：为什么要要学习土力学？？比萨斜塔塔1173年：动工1360年：再复工，至1370年竣工，

全塔共8层，高度为55m1272年：复工，经6年，至7层，

高48m，再停工1178年：至4层中，高约29m，

因倾斜停工绪论：为什么要要学习土力学？？目前：塔向南倾倾斜，南北两端端沉降差1.80m，塔顶离中心线线已达5.27m，倾斜5.5°原因：地基持力层为粉粉砂，下面为粉粉土和粘土层，，强度低，变形形大。比萨斜塔塔1590年:伽利略在此塔做做自自由落落体实验绪论：为什么要要学习土力学？？1838-1839：挖环形基坑卸卸载1933-1935：基坑防水处理理基础环灌浆加固固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，，用压重法和取土法进行行地基处理目前:已向游人开放。。处理措施比萨斜塔塔绪论：为什么要要学习土力学？？苏州虎丘塔概况：位于虎丘丘公园山顶，建建于宋太祖建隆隆二年(公元961年)。塔高47.5m，平面呈八角形形。问题：塔身向东东北方向严重倾倾斜，塔顶离中中心线达2.31m，底层塔身发生生不少裂缝，成成为危险建筑物物。原因：坐落于不不均匀粉质粘土土层，产生不不均匀沉降。处理：在四周建建造圈桩排式地地下连续墙并对对塔周围与塔基基进行钻孔注浆浆和打设树根桩桩加固塔身。绪论：为什么要要学习土力学？？1986年：开工1990年：人工岛完成成1994年：机场运营面积：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m世界最大的人工岛岛日本关西机场绪论：为什么要学学习土力学？关西机场问题：沉降大且不均匀设计沉降：5.7-7.5m完成时(1990年)实际沉降：8.1m，5cm/月预测主固结需：20年比设计多超填：3m绪论：为什么要学学习土力学？可归结为与土有关关的变形问题意大利比萨斜塔苏州虎丘塔日本关西机场案例总结（二）绪论：为什么要学学习土力学？土坝，高90m，长1000m，1975年建成次年6月失事Teton坝（美国）绪论：为什么要学学习土力学？Teton坝渗流破坏过程①②③⑤⑥绪论：为什么要学学习土力学？上午10:3011：0011:3011:57Teton坝失事现场现状损失直接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公里铁路被冲原因渗透破坏：冲蚀水水力劈裂绪论：为什什么要学习习土力学？？1998年长江大堤堤绪论：为什什么要学习习土力学？？98洪水长江堤堤防险情统统计共发生各种种险情6000余处九江大堤决决口1998年8月7日13:10发生管涌险险情，20分钟后，在在堤外迎水水面找到2处进水口。。又过20分钟，防水水墙后的土土堤突然塌塌陷出1个洞，5m宽的堤顶顶随即全全部塌陷陷，并很很快形成成宽约62m的溃口。。溃口原因因：堤基管涌涌焦点词汇汇：豆腐渣工工程绪论：为为什么要要学习土土力学？？沟后面板板砂砾石石坝位于青海海省，高高71米，长265米，建于于1989年。1993年8月7日突然发发生溃坝坝，瞬间间冲毁1000多户房舍舍，288人丧生，，上千人人受伤。。溃坝原因因：面板止水水失效，，下游坝坝体排水水不畅，，

造成成坝坡失失稳绪论：为为什么要要学习土土力学？？可归结为为与土有有关的渗透问题题美国Teton坝失事98洪水长江江堤防险险情沟后面板板砂砾石石坝溃坝坝案例总结结（三））绪论：为为什么要要学习土土力学？？土工结构构物或地地基土强度问题题变形问题题渗透问题题强度特性性变形特性性渗透特性性土力学可可以解