土力学绪论课件

,防 灾 科 技 学 院,防 灾 科 技 学 院,*,防灾科技学院,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土 力 学,Soil Mechanics,绪 论,1.,什么是土力学？,2.,土有哪些特点？,3.,土力学有何特点？,4.,为什么要学习土力学？,5.,土力学包括哪些内容？,6.,如何学好土力学？,7.,土力学的发展简史和前景？,1.,什么是土力学？,土力学,研究土体的,变形,、,强度,、,渗透性,和,长期稳定性,以及与此有关的,工程问题,的一门学科。,连续介质力学的基本知识,描述碎散体,特性的理论,实验及工程实践经验,土力学,2.,土有哪些特点？,什么是土？,土是指：,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。,风化,岩石,地球,颗粒堆积物,地球,2.,土有哪些特点？,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,孔隙流体可以流动,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,散粒性：,三相性：,天然性：,2.,土有哪些特点？,力学特性复杂,变形特性,强度特性,渗透特性,与其它人工材料不同之处,碎散性,三相性,天然性,土力学需要研究和解决的三大问题,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,流体力学,不可压缩的连续流体,连续流体,土力学,天然的三相碎散堆积物,碎散材料,3.,土力学有何特点？,与其它课程关系,3.,土力学有何特点？,1,）,天然介质：,种类多，变化,大，分布形态复杂。,2,）,三相体：,颗粒、水、空气，性质,复杂。,（三）研究方法强调实践性：,（一）研究对象复杂：,（二）研究内容广泛：,土的形成及物理性质,土力学基础,土中应力,土力学先导,强度特性,变形特性,土力学核心,渗透特性,土压力,土坡稳定,土力学应用,地基承载力,理论实验经验。,一、土具有广泛的工程应用：,二、存在大量与土有关的,工程问题,:,4,为什么要学习土力学？,土力学,可以解决工程实践问题，确保工程正常安全的使用,这正是,土力学存在的价值以及我们学习土力学的目的。,强度问题,变形问题,渗透问题,土木工程建筑材料,建筑物基础的地基,建筑环境,与土,强度,有关的工程问题,概况：长,59.4m,，宽,23.5m,，高,31.0m,，共,65,个圆筒仓。钢混筏板基础，厚,61cm,，埋深,3.66m,。,1911,年动工，,1913,年完工，自重,2,万,T,。,例,1.,加拿大特朗斯康谷仓,1913,年,9,月装谷物，,10,月,17,日装了,31822,谷物时，,1,小时竖向沉降达,30.5cm,24,小时倾斜,2653,西端下沉,7.32m,东端上抬,1.52m,。,上部钢混筒仓完好无损,事故：,因地基因超载发生强度破坏而滑动。,处理：,事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用,388,个,50t,千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。,与土,强度,有关的工程问题,例,2.,香港宝城滑坡,原因：,山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。,1972,年,7,月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅,-,宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡,7,人。,例,3.,地基液化失效,神户码头：,地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤,液化：松砂地基在振动荷载作用下,丧失强度变成流动状态,的一种现象,阪神大地震中,与土,强度,有关的工程问题,以上,3,个例子可归结为与土有关的,强度问题,与土,变形,有关的工程问题,例,1.,比萨斜塔,问题：,塔向南倾斜，南北两端沉降差,1.80m,，,塔顶离中心线已达,5.27m,，倾斜,5.5,1360,：,再复工，至,1370,年竣工，全塔共,8,层，高度为,55m,1272,：,复工，经,6,年，至,7,层，高,48m,，再,停工,1178,：,至,4,层中，高约,29m,，因倾斜停工,1173,：,动工,原因：,地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。,1838-1839,：挖环形基坑卸载,1933-1935,：基坑防水处理,基础环灌浆加固,1990,年,1,月,:,封闭,1992,年,7,月：加固塔身，用压重,法和取土法进行地,基处理,目 前,:,已向游人开放。,处理措施,与土,变形,有关的工程问题,例,1.,比萨斜塔,例,2.,苏州市,虎丘塔,问题：,塔身向东北方向严重倾斜，塔,顶离中心线已达,2.31m,，底层,塔身发生不少裂缝，成为危险,建筑物而封闭。,概况：,位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元,961,年）。全塔,7,层，高,47.5m,，砖塔的平面呈八角形。,原因：,坐落于不均匀粉质粘土层上，,产生,不均匀沉降,。,处理：,在塔四周建造一圈桩排式地下,连续墙并对塔周围与塔基进行,钻孔注浆和打设树根桩加固塔,身，获得成功。,与土,变形,有关的工程问题,原因：地基的沉降及不均匀沉降,例,3.,墨西哥城博物馆,与土,变形,有关的工程问题,以上,3,个例子可归结为与土有关的,变形问题,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,概况：,土坝，高,90m,，长,1000m,，建于,1972-75,年，,1976,年,6,月失事,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,原因：,渗透破坏水力劈裂,例,1.Teton,坝（美国）,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,Teton,坝,1976,年,6,月,5,日上午,10:30,左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,Teton,坝,11,：,00,左右,洞口不断扩大并向坝顶靠近，,泥水流量增加,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,Teton,坝,11:30,洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,11,：,50,左右,洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。,Teton,坝,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,11:57,坝坡坍塌，泥水狂泻而下,Teton,坝,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,12,：,00,过后,坍塌口加宽,Teton,坝,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,Teton,坝,洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁,与土有关的工程问题,绪论,为什么要学习土力学？,失事现场目前的状况,Teton,坝,失事现场的状况,Teton,坝,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,与土,渗透,有关的工程问题,1998,年,8,月,7,日,13:10,发生管涌险情，,20,分钟后，在堤外迎水面找到,2,处进水口。,又过,20,分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出,1,个洞，,5 m,宽的堤顶随即全部塌陷，并很快形成宽约,62m,的,溃口,。,溃口原因：,堤基管涌,焦点词汇：,豆腐渣工程,例,2.,九江大堤决口,与土,渗透,有关的工程问题,长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图,砂环,管,涌,口,粘性土,砂性土,渗水,杂填土,管涌：,在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒，通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。,堤基管涌,与土,渗透,有关的工程问题,以上,2,个例子可归结为与土有关的,渗透问题,基础,物理性质,先导,土中应力,具体应用,土压力,土坡稳定,核心,强度特性变形特性渗透特性,本课程主要内容,5.,土力学包括哪些内容？,理论与实践结合,土的变形、强度、渗流和稳定基础知识,实验实习、工程经验,基础理论,实践,6.,如何学好土力学？,分析和解决与土有关的工程问题,学 习 方 法,7.,土力学的发展简史和前景？,古老,可追溯到远古的新石器时代：土台、石基（西安半坡村新石器时代遗址、河姆渡遗址、我国的长城、南北大运河、宫殿寺院、古埃及金字塔等），体现了古代劳动人民丰富的土木工程经验。,年青,直到,1925,年太沙基发表,土力学,专著，才作为一门独立的学科呈现于世人面前，至今不过,80,余年。,古老而又年青,7.,土力学的发展历史和前景？,1.,感性认识阶段,（,18,世纪中叶以前）,2.,理性认识阶段,（,18,世纪中叶,1925,年）,（,1,）,1773 Coulomb,（后,Mohr,发展）：,摩尔,-,库仑强度理论,有关土力学,的第一个理论,（,2,）,1776 Coulomb,：库仑土压力理论,（,3,）,1855 Darcy,：达西渗流定律,（,4,）,1857 Rankine,：朗肯土压力理论,3.,形成独立学科,（,1925,年）,（,1,）,1925,太沙基（,Terzaghi,）的,土力学,专著问世，,1929,年又发表了,工程地质学,4.,新的发展阶段（,20,世纪,50,年代后）,（,1,）,1936,第一届国际土力学及基础工程会议,Coulomb,Rankine,Terzaghi,土力学的发展经历了以下,四个,阶段：,土力学的发展前景：,7.,土力学的发展历史和前景？,近年来，世界各国超高大坝、超高层建筑、地下空间、矿山深井建设、核电站、穿江越海隧道、南水北调等大型工程兴建，还有地震、山体滑坡等，大大促进土力学的发展。,电子计算机的应用和试验测试技术自动化程度大大提高。目前，已经能够模拟、计算三维复杂条件下的许多工程问题。表明本学科进入了一个新的时期。,研究方法手段大大提高，各国研制成功多种多样的工程勘察、试验与地基处理新设备，为土力学理论研究和地基加固提供了良好的条件。,土力学中的许多理论目前都还处于探索阶段，希望土力学学者，尤其是青年学者，抓紧时机积极努力，为土力学的大发展作出贡献。,绪论,土力学包括哪些内容？,基础,物理性质,先导,土中应力,具体应用,土压力,核心,渗透特性,变形特性,强度特性,绪论,如何学好土力学？,注意土的基本特点,-,通过与其它材料对比,注重理论联系实际,-,通过现场观察与试验,注重正确学习方法,-,概念，原理，方法,内容间联系,要记忆，但不能死记,一章一道题指引核心,一章一小结抓住重点,1965,年清华大学给高教部,关于,“,辅导员工作的报告,”,胡锦涛与土力学因材施教,绪论,教材、参考书,1.,东南大学等合编,.,土力学（第二版）,.,北京：中国建筑工业出版社，,2005,2.,杨小平主编,.,土力学,.,广州：华南理工大学出版社,2001,3.,陈希哲编著,.,土力学地基基础,.,北京：清华大学出版社，,2004,4.,张孟喜主编,.,土力学原理,.,武汉：华中科技大学出版社，,2006,5.,赵明华主编,.,土力学与基础工程,.,武汉：武汉理工大学出版社，,2003,6.,赵成刚，白冰主编,.,土力学原理,.,北京：清华大学出版社,2009 7.,莫海鸿等主编,.,土力学及基础工程学习辅导与习题精解,.,北京：中国建筑工业出版社，,2006,8.,李相然著,.,土力学应试指导,.,北京：中国建材工业出版社，,2001,9.,任文杰主编,.,土力学及基础工程习题集,.,北京：中国建材工业出版社，,2004,1.,清华大学