非饱和土力学培训讲义绪论

北京交通大学土建学院岩土工程系高等土力学AdvancedSoilMechanics刘艳北京交通大学土建学院岩土工程系Email：非饱和土力学理论简介教学大纲教学内容课时1绪论1.1土力学的基本特征和表现61.2土力学研究的方法1.3土力学的发展和现状2土的固结理论2.1Terzaghi和Rendulic固结理论42.2Biot固结理论3土的流变理论3.1土的流变分类和基本特点

33.2土的流变基本单元模型4土的强度理论4.1土的强度基本特征54.2粘性土的强度特性4.3砂土的强度特性教学大纲教学内容课时5临界状态土力学理论5.1如何使用土力学数值分析方法；

165.2临界状态的定义5.3正常固结土和Roscoe面5.4超固结土的性质和Hvorslev面5.5砂土的性质和描述5.6土的弹塑性变形以及弹性墙5.7剑桥模型6非饱和土力学的基本概念6.1学习非饱和土力学的意义146.2吸力与土水特征曲线6.3非饱和土应力表示6.4非饱和土的有效应力6.5非饱和土强度理论等高等土力学习题1.对目前土力学的概念和方法以及优缺点给予叙述和评论.2.为何土对环境的变化比其它建筑材料更加敏感?岩土工程界应该如何应对?3.应该如何把握表征体元或实验土样的概念?为何它们对揭示和描述土的性质和规律具有重要意义?4.用何种方式可以把离散的多相土抽象为宏观多相多孔隙连续介质?这种处理有何局限性?非饱和土力学——绪论什么是非饱和土力学?为什么要学习非饱和土力学?非饱和土力学主要内容参考书参考书参考书什么是非饱和土力学?绪论饱和土孔隙完全被水填充Sr=1非饱和土孔隙中填充着水和气Sr<1非饱和土力学：力学、水力学与相界面物理学原理在部分非饱和土的工程问题中的应用。为什么要学习非饱和土力学地球表面的土层绝大部分都处于非饱和状态，一些经常出问题的土，例如在我国大面积分布的膨胀土、湿陷性黄土等这些特殊土都属于非饱和土。绪论为什么要学习非饱和土力学“在世界上有超过60%以上的国家都曾经或者正在遭受非饱和特殊土所带来的工程危害”——包承纲绪论为什么要学习非饱和土力学岩土工程师面临着大量的非饱和土的工程问题。通常吸力会增加土的强度和刚度，因此，岩土工程师认为利用饱和土力学的理论分析和处理非饱和土的问题是偏于安全的。绪论为什么要学习非饱和土力学工程中普遍使用的饱和土理论,但是以下一些常见的工程现象值得关注：降雨后的滑坡现象非饱和土层中的隧道在开挖时遇水后的塌陷现象湿陷性黄土雨后的沉降膨胀性土雨后的膨胀会导致结构物产生开裂现象。这些现象是不可能用饱和土力的理论进行正确和合理的分析与预测的。饱和土理论无法解决一些工程问题,不能满足实际的需要在这种情况下，研究者应该发展新的土力学理论以适应和满足描述这些非饱和土的行为的需要。绪论降雨诱发滑坡1972香港宝成滑坡绪论——为什么要学习非饱和土力学降雨诱发滑坡绪论——为什么要学习非饱和土力学NTU校园内的浅层滑坡(Rahardjo)降雨诱发滑坡绪论——为什么要学习非饱和土力学土体强度降低降雨土中含水量增大吸力减小抗剪强度下降破坏湿陷性土遇水产生压缩变形（体积减小）绪论——为什么要学习非饱和土力学湿陷性土绪论——为什么要学习非饱和土力学(GensA，Geothechnique，2010,3-74)土体湿陷导致建筑物沉降，观测到最大沉降值200mm原因：3个小时持续强降雨，导致附近水井水位上涨，水溢出向建筑物地基流动，使得地基土体饱和，发生湿陷。意大利Naples湿陷壤性土绪论——为什首么要托学习聚非饱同和土游力学(G财en仓s州A，Ge短ot耗he究ch宣ni巧qu瘦e，20批10岭,浪3-晨74刑)巴西Pe溉re墨ir脱a氏Ba勉rr尿et杨o化to斗wn该镇芽位于Ti渠et兔e河边群，其织下游特修建介了一仔座大闷坝大坝归蓄水鼓后，傅水位他预计贺上升50加m水位焦上升渣导致固部分羞地区逗土层冻饱和肉度增音加，乌建筑秘物出庭现不钩同程傍度的电破坏弃。膨胀在土问萌题土中质黏粒恒成分听主要岸由亲谦水性桌矿物目组成庸，同详时具票有显旦著的闭吸水火膨胀贺和失惧水收斧缩两励种变看形特唇性的主黏性土膨胀霜土在临我国勿的分桥布范逆围很夫广，如广燥西、散云南易、河单南、商湖北牧、四鱼川、玩陕西与、河靠北、片安徽梅、江苏虫等地筋均有促不同警范围蜻的分墨布。膨胀猫土引赔起的壶灾害港常常乱会造易成巨给大的兆经济守损失砖。据Jo位ne淡s和Ho迹lt匪z(19吨73胶)报导申，在生美国矩，每删年由莲于膨钩胀土脑涨缩剃对房跳屋、乘管线姑和道谅路造延成的色损害海大23亿美弓元，挠比水途灾、评台风回、龙万卷风术和地篮震所青造成爱的损喉害加填在一旧起还喷要多影一倍程以上绪论——为什洞么要裂学习堂非饱纯和土吓力学膨胀菠土问抛题路基隆起边坡滑移楼房开裂墙体开裂绪论——为什棒么要曲学习充非饱纳和土余力学图片已来源窝：h咸tt挣p墙体开裂膨胀突土问玻题环境变化（如降雨、砍伐树木、剥除植被等）膨胀土含水量变化土体出现显著变形（膨胀性越大，隆起量越大）建筑物不均匀沉降，地面隆起破坏绪论——为什构么要奇学习浮非饱抖和土钱力学土坝柱渗流乌问题绪论——为什失么要叹学习犹非饱汤和土汁力学蓄水谱前蓄水拔后渗流问题土体与大气交界面处的水平衡；饱和带或含水层中的净水补给率；地下废物存储和隔离的永久覆盖层设计；地表浅层污染物的迁移与清理；非饱和土堆石坝的瞬态与稳态渗流。非饱和土的应用变形问题膨胀土的胀缩现象；黏土的干裂现象；塌陷土现象；非饱和土的固结与沉降；土体压实。强度问题气候变化诱发的斜坡稳定与滑坡问题；支挡结构的侧向土压力与稳定性；开挖与钻孔稳定性；水分变化条件下的浅基础承载力；非饱和土中应力波的传播。绪论——为什药么要沿学习探非饱胜和土移力学非饱贴和土滚力学痛主要昨内容饱和土力学非饱和土力学渗流问题变形问题强度问题应力变量Te仪rz串ag非hi有效歪应力绳原理Da巾rc嘉y定律Mo庙hr皮-C俯on臣lu街mn强度列准则Te如rz盾ag澡hi固结芹理论Bi稼ot固结抄理论剑桥温模型非饱蹄和土效的有钟效应竖力原否理孔隙巨