土力学教材课件.ppt

1、土壤力学课：第一主要内容：简介；地质作用矿物和岩石第四系沉积物的重点内容：土和土动力学的基本概念；外力地质作用第四系沉积物教授方法：启发性、绪论1、土力学的研究对象土力学主要是解决工程中土壤性质、强度和稳定性问题的研究领域。在工程建设中，土经常以其他对象为研究对象。在土层上建造房屋、桥梁、公路和铁路时，泥土用于支撑来自上层建筑的荷载，此时泥土用作地基。堤防、地球坝等土工织物，土壤已成为建筑材料。地铁、隧道、涵洞等地下工程，土壤是地下结构周围的媒介或环境。土壤分布在地壳表面，其工程性质差异很大。因此，进行工程建设时，必须结合土壤的实际工程性质进行设计。土动力学研究的对象是分散土壤，与岩石、土壤相

2、关，存在差异。土壤的主要特征是分散性、复杂性和变性。其性质会随着温度、湿度等外部环境而发生很大变化。岩石和土壤有差异，岩石有气孔和空隙，但可以用连续介质粗略地看出来。岩石主要是岩石力学(或隧道力学)的研究对象。土壤属于农业学科，是土壤学研究的对象。土壤的主要特征是有肥力，可以提供植物生长过程中所需的养分。人类对土壤的认识和利用比土壤丰富得多，土壤学的发展也比土力学快得多。但是要指出，学科徐璐交叉渗透，岩石力学、土力学、土壤力学密切相关，土壤力学在发展过程中利用了很多岩石力学和土壤学的成果。第二，土力学研究内容的基本概念(1)土壤：岩石经过物理、化学、生物等风化作用的产物，是由矿物颗粒组成的集合

3、体。(2)土壤的三相组成：固体粒子(土壤粒子)水和气体(3)土壤力学：研究土壤物理力学特性、变形和强度规则、土壤稳定性的科学。土力学是岩土力学的一个分支。2土力学的研究内容(1)土壤的物理、力学、物理化学性质(2)宏观和微观结构；(3)土壤的可压缩性；(4)强度特性；(5)渗透性；(6)动力特性等。为各种土木工程的稳定和安全提供科学对策。3，土力学发展概况(独学)4，本学科与土木工程的关系将在土木工程设计和施工中遇到大量与土相关的工程学科技术问题。(1)在铁路或公路的路基工程中，泥土是建设堤坝的基本材料，也是支撑堤坝的基础。路堤的临界高度和边坡值都与土的剪切强度指标和土的稳定性有关。(2)在路

4、基工程中，土要用建筑材料压延法压实土，保证堤坝的强度和稳定性。因此，必须研究土壤的压缩机制、压缩方法、压缩指标评价等土壤的可压缩性。(3)用土压力理论计算挡土墙设计的主要外荷载-土压力的使用。(4)随着我国高速公路和高速铁路的大量建设，对路基沉降计算和控制提出了更高的要求，解决沉降问题需要对土的压实特性进行深入的研究。(5)软土地基的加固技术需要对软土进行大量的试验研究和现场监测。(6)在路面工程中，土气的冷冻和颠覆是我国北部地区很突出的问题，预防东海的有效措施是基于土力学原理。(7)稳定的土壤是比较经济的基层材料，他是根据土壤的理化性质提出的土壤改良措施。道路通常在车辆的反复荷载下工作，因此

5、需要研究反复荷载下土壤的变形特性。(8)在建筑、桥梁等工程中，基础和基础属于建筑的基础和地下隐蔽工程，经济合理的基础工程设计必须依靠土力学基本理论的支持。(9)桥梁、房屋结构的抗震设计需要研究土壤的动力特性。由此可见，土力学这门学科与土木工程主修课程的学习和今后的技术工作有着非常密切的关系。学习牙齿课程是为了更好地学习主修课程，也是为了为以后更好地解决与土壤相关的工程学科技术问题打下坚实的基础。第一章工程地质1.1概述，如上分析，工程地质与道教工程的关系非常密切。因为各种道路和桥梁都建在地球表面，都要和泥土打交道。建筑工地的工程地质条件直接影响道教的设计方案、施工及工程投资。所以，我先说一下有

6、关土壤学的内容。1.地质作用1内力地质作用：地球自转引起的旋转可能是岩浆活动、地壳运动、变质作用等引起的。2外力地质作用：可能是太阳辐射能和地球重力位(如风化、侵蚀、处理、沉积作用等)引起的。第二，风化作用1物理风化：由于地表岩石温度变化，温度应力和裂缝水的霜干和盐流结晶膨胀，岩石破碎成碎片或碎屑，其化学成分尚未改变。牙齿过程称为物理风化作用。气温升高，岩石的膨胀引起压力应力，气温下降，岩石的收缩产生拉伸应力，两种牙齿经常交替，岩石表面出现很多裂缝，最终崩溃。相反，水结冰时会产生体积膨胀或盐类结晶膨胀，从而加速岩石崩塌过程。土壤中的砾石、碎石、沙子等粗颗粒就是岩石物理风化的产物。2化学风化作用

7、：水、大气、有机体的化学作用或生物化学作用使岩石的化学成分水合、氧化、还原、碳酸化溶解的过程称为化学风化。化学风化作用不仅破坏了岩石的结构，还改变了化学成分，形成了新的矿物。粘土粒子是岩石化学风化后的产物。3生物风化作用：指在生物活动中对岩石的破坏作用。根生长时施加周围岩石的压力超过岩石的强度，岩石上有裂纹，可能会被破坏。在地表浅层活动的动物(如老鼠、蚯蚓等)也能把岩石打碎成泥土。开山、挖隧道等作用产生的泥土等。第三，侵蚀风化后的岩石产物在冰川、风、水、重力的作用下与母岩分离的现象称为剥蚀。4.将岩石碎片或碎屑从母岩中分离出来，然后到达新的平衡位置，称为搬运。1处理方法(1)风；(2)流水；(

8、3)冰川；(4)雪崩；(5)自然起伏地形形成高差，在自重作用下从高到低移动。(6)手动送货。2伴随现象(1)研磨公园；(2)进一步破裂或裂开是相互碰撞、摩擦或制冷作用的结果。(3)分线现象：在输送过程中存在分线现象，同一组范围的粒子聚集在同一区域，大颗粒的岩石碎片通常被运送到比较近的地方，小颗粒可以被移走并沉积。5.据说在运输沉积岩碎片和碎屑后，堆积在某个地区，沉积下来。1.2矿物和岩石1，主要粗岩矿物1矿物：由地壳中具有特定化学成分和物理性质的自然元素或化合物构成岩石细胞。目前发现的矿物有3000多种，但常见的粗岩矿物只有30多种。2.矿物(1)原生矿物：岩浆凝结，石英、长石、角闪石、辉石、

9、云母等(2)次生矿物由原生矿物风化产生，如长石风化、角闪石风化、绿泥石等。2，岩石1，岩石类型(1)为原因：岩诺姆(火成岩):地壳下熔岩融化地壳或地面凝结形成的岩石。沉积岩：岩石被移至风化、侵蚀、低地沉积，在常温常压下由压缩、化学物的结合、再结晶、硬化等成岩作用形成的岩石。沉积岩石分布广泛，约占地球表面的75。变质岩：在高温高压或化学活性物质的作用下，通过改变原始岩石的结构、结构、甚至矿物成分而形成的新岩石称为变质岩。(2)根据坚固性：坚硬岩石：饱和单轴极端抗压强度Sb30MPa软岩：饱和单轴极端抗压强度Sb30MPa (3)风化程度：微风化岩石；中间风化岩石；强风化岩石。2、岩石特性(1)强

10、度；(2)低压缩性(3)投手性别差异。是很好的天然基础。1.3第四系沉积物(层)第四系沉积物(土):表层岩石是经过风化、侵蚀、搬运而堆积的年代不长、未挤压、松散状态的沉积物。建筑工地一般包括第四系沉积物。第四系沉积物分为以下类型：1、残骸：岩石风化侵蚀后的产物仍未原地搬运，牙齿沉积物称为残渣。残留物和基岩之间通常有风化带。残留物和强风化带之间没有明显的差别。两者的界限实际上很难区分。残留物和风化层的主要区别在于，残留物是经过风化侵蚀和水流去除小颗粒后留下的厚颗粒沉积物。风化带虽然经过风化，但没有经过侵蚀和搬运。残留物特征：(1)颗粒是圆的，不能分离，大部分是角度粗糙的土。(2)由于没有搬运和沉

11、积，没有层内结构。(3)其矿物成分与下岩相一致，这是鉴定残留物的主要依据。(。(4)孔隙度大，均匀性差，作为建筑物基础，容易发生不均匀沉降。2 .斜坡：高风化、侵蚀后的岩石产物，在自重、风、流水的作用下沿山坡向下移动，最终沉积在相对平坦的山坡上而形成的沉积物。边坡性质：(1)通常分布在倾斜腰部或倾斜角度以下。(2)磨削圆或分类现象的程度不同。(3)土质不均匀，厚度变化大，斜坡厚度薄，山坡下部厚度厚。(4)一般堆积在倾斜的山坡上，所以容易滑倒。(。在这样的基础上建设建筑物容易发生山体滑坡。第三，洪积物：暴雨或融雪形成的临时洪水，具有强大的搬运能力，携带大量泥沙和石头，最终堆积在山谷的出口或产前平

12、原形成的沉积物。洪积物的累积面积从几平方米到几十平方公里，在许多山和平原的交界处，各沟渠的洪积物不断发展，形成洪积平原。洪积物特征：(1)有磨分类现象，离山越远，颗粒越细。(2)分布范围大部分为扇形。右图所示(3)山洪暴发，每次大小不同，堆积的物质也不同。因此，洪积物往往是不规则的交替层结构，有夹层、尖夹等的散射。(4)作为建筑物的基础，一般被认为是理想的。特别是靠近山前的洪积物，强度高，是很好的天然地基。在远离山区的地区，洪积物颗粒较细，成分均匀，地下水位深，属于良好的基础。但是，有时在上述两个部门的中间地带，地下水溢出地表形成沼泽，因此作为基础要慎重。第四，冲击物：是河水侵蚀两岸岩石和上盖

13、后，在河坡平缓的地带沉积形成的沉积物的搬运。冲击物广泛分布在表面，主要类型为1，平原溪谷冲击物(见下文)(1)河床沉积物。(2)河流缓慢的海滩沉积物；(3)河流阶地沉积物；(4)古代河流沉积物。2 .山区河谷冲击物：山区河流速度大，大部分是漂浮石、砾石、碎石、厚度一般为1015米3，产前平原冲击物：产前平原冲击物有分带性，近山一带由粗糙物质组成，平原低地逐渐变成沙和粘土。4.三角洲沉积物：大量小颗粒土，从河流入海或进入湖入口的地方运输，形成面积大、厚度大的三角洲沉积物，一般以沙、粉质粘土、粉土为主。牙齿物质经过河川的远距离搬运后，一般分类性和颗粒研磨圆度好，倾斜分层也比较发达。三角洲地区地下水

14、水位高，水系密集，牙齿地区内沉积物形成饱和砂土和软黏土，承载能力低，可压缩性高，作为建筑基础要特别小心。5.海上沉积物海洋根据海水深度分为4个区域，海岸地区是指涨潮时被淹没，退潮时掉落的地带。浅海地区为大陆架，水深0200米，宽度100200公里；称为。陆坡地区水深2001000米，宽度200300公里；水深超过1000米是深海区域。不同地区的沉积物不同。(1)海岸沉积物：主要由砾石、碎石、沙子等组成，基本水平或平缓倾斜的分层结构，强度高，沙层经常有波浪作用留下的痕迹。(2)浅海沉积物：主要由细颗粒沙、粘性土和泥浆组成，具有分层结构，水分含量高，强度低，压缩性大。(3)土坡和深海沉积物：主要是

15、有机淤泥。6.湖沉积物1，湖相沉积物湖水波侵蚀湖岸而形成的碎屑物质堆积在湖内或湖心，形成湖相沉积物。湖边附近堆积的大部分是粗颗粒的碎石、碎石和沙土。原安或护心堆积的是细沙或黏土，所以近安地区的土壤强度高，护心最差。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧，原案)2。沼泽沉积物湖逐渐堵塞，陆地沼泽化变成沼泽，形成沼泽沉积物(沼泽泽土)，主要由半腐烂植物残体(活性炭)组成，水分含量很高，可达100%，可压缩性大，负荷力很低，不适合作为建筑物的天然基础。7.冰川沉积物8，风积物，工作：补充剂4系沉积物的类型是什么？土壤力学课程计划，主要内容：土壤生成和特征；土壤的三相组成；土壤三相比指标的重点内容：土壤三

16、相组成；土壤三相比指标及其相互关系教授方法：启发和逻辑推理式，第二章土壤的物理性质和工程学科分类2.1土壤的生成和特性1，土壤的生成土壤是岩石经过风化、侵蚀、处理、沉积等过程后的产物，土壤的来源是岩石。地球表面3080公里的范围是地壳，地壳本来是坚硬的岩石。完整的岩石风化和不同粒度的固体粒子搬运和沉积土(第四纪沉积物)成岩作用岩石。因此，在地壳变动的亿万年历史中，岩石和土壤可以交替形成，周期性破碎和聚集。2、土壤的特性在土力学中作为一种工程材料进行研究。与其他材料相比，土壤具有以下特性：1分散性(可压缩性、强度、透水性):粒子之间没有粘合或软弱粘合，有很多洞，可以与投手通风。2多相性：土壤经常

17、是由固体粒子、水和气体组成的三相体系，三相之间的质量和数量变化直接影响其工程性质。3平流层：土壤在沉积过程中不同阶段的沉积物成分、粒子大小、颜色等有所不同，表现出垂直分层的特征。4.可变性：土壤是自然界长期地质史时代演变的多矿物复合体，性质复杂，不均匀，随着时间的推移不断变化。2.2土壤的三相组成土壤由土壤的颗粒构成骨架，骨架之间有孔，孔隙有液态水和空气。不同地区的三相配置比例不同。即使是同一个地方的土体，三相的构成也因环境而异。天气的晴雨、季节的变化、温度的高低、地下水位的上升等都可能引起土壤三相比例的变化。土壤的空隙都装满了水，就是饱和的土壤。气功全部充满气体，就叫干土。土壤中的缝隙里水和气体都存在的时候，是不饱和的土壤。土体的三相比例不同，土体的状态和工程性质也不同。例如：干粘土坚硬、强度高，湿黏土可塑性和强度低。由此可见，土壤中的3对物理力学性质有很大影响，必须先研究土壤的三相组成。第一，土壤中固体粒子1土粒的划分，自然界中存在各种土壤，其颗粒大小不同。110-6毫米的非常细的粘土颗粒，变成几米大小的岩石碎片。结果土壤的物理力学性质也出现了明显的差异。也就是说，即使土壤的矿物成分相同，如果颗粒不同，土壤的物理性