土力学课件第一章ppt 河海大学 卢廷浩

土的渗透性：土的渗透性是指水在土中的流动能力，是影响土的排 水性能和抗渗性能的重要因素
土的工程分类
岩石：坚硬、不易变形，常用于建 筑基础和道路工程
砂土：颗粒较大，易变形，常用于 填筑工程
黏土：颗粒较小，易变形，常用于 防渗工程
粉土：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
淤泥：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
剪切破坏：地基在荷载作用 下产生的剪切破坏
地基承载力计算方法
荷载效应： 计算地基 承受的荷 载效应
地基承载 力：计算 地基的承 载力
地基变形： 计算地基 的变形量
地基稳定 性：计算 地基的稳 定性
地基承载 力与变形 的关系： 分析地基 承载力与 变形之间 的关系
地基承载 力与变形 的计算方 法：介绍 地基承载 力与变形 的计算方 法
数值模拟目的：通过计算机模拟，预测土的变形、强度等特性，为工程设计提供依据
实验操作流程与注意事项
实验准备：确保 实验器材齐全， 包括土样、仪器、 工具等
实验步骤：按照 实验指导书进行， 包括土样制备、 测试、数据处理 等
注意事项：确保 实验环境安全， 遵守实验室规定， 注意操作规范， 避免实验误差
端承桩：适用 于坚硬、密实 的土层，如岩
石、砂土等
摩擦桩：适用 于软土层，如 淤泥、黏土等
端承摩擦桩： 适用于坚硬、 密实的土层和 软土层交界处
复合桩：适用 于多种土层， 如岩石、砂土、 淤泥、黏土等
桩基设计需要 考虑的因素： 土层性质、桩 基类型、桩基 长度、桩基直
径等
桩基设计原则与步骤
确定桩基类型：根据工程地质条件、建筑物荷载、场地条 件等因素选择合适的桩基类型。
实验结果分析： 根据实验数据， 分析土力学特性， 得出结论，撰写 实验报告

实例五：某水利工程土石坝渗漏问题
实例三：某桥梁桩基承载力问题
实例六：某港口码头地基承载力问题
实际工程中土力学应用
地基处理：利用土力学原理进 行地基加固和稳定
边坡稳定：利用土力学原理进 行边坡稳定分析和设计
隧道工程：利用土力学原理进 行隧道设计和施工
地下工程：利用土力学原理进 行地下工程设计和施工
THEME TEMPLATE
土的稳定性分析
土的强度：包括抗压强度、抗剪 强度、抗拉强度等
影响因素：土的性质、结构、应 力状态、地下水等
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土的稳定性：包括抗滑移稳定性、 抗倾覆稳定性等
稳定性分析方法：包括极限平衡 法、有限元法、数值模拟法等
滑坡治理措施
监测预警：建立滑坡监测系统， 实时监测滑坡动态
土力学工程应用 ：包括地基处理 、边坡稳定、隧 道工程等
土力学实验：包 括土的物理性质 实验、土的力学 性质实验、土的 工程性质实验等
课件结构
引言：介绍土力学的基本概念和重要性
案例分析：通过案例分析加深对土力 学的理解
理论部分：介绍土力学的基本原理和 理论
总结：总结土力学的核心内容和学习 要点
实践部分：介绍土力学在实际工程中的 应用
粉土：颗粒极小，易于流动，常用 于地基处理和填筑
淤泥：颗粒极小，易于流动，常用 于地基处理和填筑
冻土：在低温下冻结，常用于地基 处理和道路建设
土压力理论
章节副标题
静止土压力
概念：土压力是指土体对挡土墙或其他建筑物产生的压力 产生原因：土体自重、土体变形、土体渗透等因素 计算方法：静止土压力的计算方法包括朗肯土压力理论、库仑土压力理论等 应用：静止土压力理论在土力学、岩土工程等领域有广泛应用

在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土，其压缩过程在 短时间内就可以结束。相反 地，粘性土的透水性低，饱和粘 性土中的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所需的时间要 比砂土长得多。土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固 结，对于饱和粘性土来说，土的固结问题是十分重要的。
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，压缩性指
标常采用室内试验或原位测试来测定他们。在一般工程中，常 用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的室内压缩试验来测定 土的压缩性指标 。
二、压缩曲线和压缩性指标 (一)压缩试验和压缩曲线
(二)土的压缩系数和压缩指数
压缩性不同的土，其 e p 曲线的形状是不一样的。
曲线愈陡，说明随着压力的增加， 土孔隙比的减小愈显 著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线上任一点的切线斜 率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性：
粘性土的物理特征
一 粘性土的界限含水量 粘性土由于其含水量的不同，而分别处于固态、 半固态、可塑状态及流动状态 粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水 量，叫做界限含水量。
我国目前以联合法测定液限和塑限
二、粘性土的塑性指数和液性指数 1、塑性指数是指液限和塑限的差值(省去％符号)，
即土处在可塑状态的含水量变化范围。
缩性。
(三)压缩模量(侧限压缩模量)
根据e p 曲线，可以求算另一个压缩性指标——压
缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应
力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计
算：
ES

p H
1 e1 a
H1
E s 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件
下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
表2-1提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。 表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把 土粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石) 颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。

环境工程中的土力学
总结词
环境保护、土壤修复
详细描述
在环境工程中，土力学主要关注土壤污染和修复、土壤保持和土地复垦等方面。它研究土壤污染物的 迁移转化规律，提出土壤修复和改良的方法和技术，为环境保护和土地资源可持续利用提供科学依据 。
地质工程中的土力学
总结词
岩土工程、地质灾害防治
详细描述
地质工程中的土力学主要研究岩土体的稳定性、变形和渗流 等问题，涉及到边坡工程、地下工程、地基处理等方面的应 用。同时，它也涉及到地质灾害的防治，如滑坡、泥石流等 自然灾害的预测和治理。
04
渗流基本概念
渗流
土中水流在土壤孔隙中的流动现象。
孔隙压力
土壤孔隙中的流体压力。
渗透力
水流在土壤孔隙中流动时对土壤颗粒产生的动水 压力。
达西定律
达西定律描述了水在土壤孔隙中流动 时的速度与压力梯度之间的关系，即 水流的速率与孔隙压力梯度成正比。
达西定律是渗流理论的基本定律，适 用于描述土壤和岩石等连续介质的渗 流。
的数学模型。
常见的固结方程有太沙 基固结方程、剑桥固结
方程等。
土力学在工程中的
07
应用
土木工程中的土力学
总结词
基础建设、建筑安全
详细描述
土力学在土木工程中主要用于研究和解决地基与基础的问题，确保建筑物的安 全性和稳定性。它涉及到土的强度、变形、渗透等基本特性，以及如何进行合 理的地基设计、基础选型和施工方法选择。
土压力理论
02
静止土压力
静止土压力是指土体在无外力作用或外力作用平衡时产生的土压力，通常表现为 土体内部的应力状态。
静止土压力的大小与挡土墙的刚度和位移有关，计算公式为：P = K * γ * H，其 中K为静止土压力系数，γ为土的容重，H为挡土墙高度。

2）三相体：颗粒、水、空气，性质复杂。 3）土力学的研究方法：理论＋试验＋经验。
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8
土力学有何特点？
土力学发展的历史
1776 Coulomb 强度定律，土压力 理论 1856 Darcy 渗透定律 1857 Rankine 新的土压力理论 1925 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 1936 第一届国际土力学及基础工程会议 1949 中国土力学研究的兴起
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5
土有哪些特点？
碎散性 三相体系 自然变异性
力学特性复杂
• 变形特性
• 强度特性 • 渗透特性
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土力学有何特点？
学科 土力学
研究对象
天然的三相碎散 堆积物（碎散材料）
理论力学 材料力学 结构力学 弹性力学
流体力学
质点或刚体 连续固体
连续流体
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7
土力学有何特点？
1）天然介质： 种类多 ，变化大，分布形态复杂。
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土力学包括哪些内容？
1、土的物理性质——土力学基础
2、土中应力——土力学先导
3、强度特性 变形特性——土力学核心 渗透特性
4、土压力——土力学应用
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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，但不要死记
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本课程安排和要求
教学环节： 课堂讲授 (14 次 28 学时) 习题讨论课( 2 次 4 学时) 实验课 ( 4 次 8 学时) 课堂表现及作业
考核及成绩 80％ （期末考试）

二、土中的水和气体
1. 土中的水
(1) 结合水(Bound water)
– ① 强结合水；② 弱结合水
(2) 自由水
–①重力水；②毛细水
2. 土中的气体
粗粒土中的空气，对土的性质没有多大影响；细 粒土中的气体，由于常常处于封闭状态，使土层 具有很高的压缩性。
§1.3 土的结构与构造
一、土粒结构
• (1) 单粒结构 • (2) 峰窝结构 • (3) 絮状结构
4. 粘性土
–粉质粘土：10 I p17的土 –粘土：I p 17的土
End of Chapter 1
结束
作业情况
1-1 （1）证明：
mw 根据 100%和m s d s Vs w 得： ms m ms mw ms (1 w) d sVs w (1 w) Vv 根据e 得 Vs V Vs Vv Vs (1 e) m d sVs w (1 w) d s w (1 w) V Vs (1 e) 1 e 经变换得：e d s (1 w) w
粘性土的软硬状态 状态 液性指数I L 坚硬 硬 塑 可 塑 软 塑 表1-3 流塑
I L>1
I L≤ 0 0 < I L≤0.25
0.25<IL≤0.75 0.75<IL≤ 1.0
§1.8 地基土的工程分类
1. 碎石土 2. 砂土 3. 粉土
–指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过 50%，且塑性指数I p ≤ 10的土。
粘 土
粘 土
碎 石
碎石
细 砂 粗 砂
卵石
颗分筛
土样筛
密度计
密度：环刀 法
烘干法