Soil mechanicsChapter 0 (WRH)汪仁和
Chapter 0 introduction什么是土？土有哪些特点？绪论土力学有何特点？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？土力学的发展简介与展望Soil MechanicsChapter 0 introduction
绪论（1）什么是土？
岩石风化颗粒堆积物地球地球土是指：
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。
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（2）土有哪些特点？岩石风化的产物碎散性
非连续介质受力以后易变形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强度低Soil MechanicsChapter 0 introduction
（2）土有哪些特点？•固相—土骨架•液相—水•气相—空气三相体系土的组成多相介质受力后由土骨架、孔隙介质共同承担存在复杂的相互作用有孔隙流体流动Soil MechanicsChapter 0 introduction
（2）土有哪些特点？自然界的产物•非均匀性•各向异性•结构性•时空变异性自然变异性
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（2）土有哪些特点？碎散性三相体系
力学特性复杂•变形特性•强度特性•渗透特性自然变异性
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（3）土力学有何特点？比较一下学习过的力学课程：学科研究对象理论力学材料力学结构力学质点或刚体单个弹性杆件（杆、轴、梁）若干弹性杆件组成的杆件结构连续固体弹性力学水力学弹性实体结构或板壳结构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——研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。是工程力学的一个分支。
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（3）土力学有何特点？连续介质力学的基本知识
描述碎散体特性的理论
土力学土的强度、变形/稳定性和渗透特性以及与此有关的工程问题
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（4）为什么要学习土力学？1.土具有广泛的工程应用2. 存在大量与土有关的工程问题Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？１．土的工程应用土工建筑材料建筑物基础之地基建筑环境Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？2.与土有关的工程问题Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？土力学与岩土工程和地下工程等密切相关Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程事故A.加拿大特朗斯康谷仓概况：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20000T。
事故：
1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，•1小时竖向沉降达30.5cm•24小时倾斜26°53ˊ•西端下沉7.32m东端上抬1.52m
•上部钢混筒仓完好无损
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。A.加拿大特朗斯康谷仓处理：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４米。Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题B.香港宝城滑坡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６7人。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。Soil MechanicsChapter 0 introduction
香港1900年建市，1977年成立土力工程署港岛1972 Po Shan 滑坡(~ 20,000 m3)(死67人、伤20人)Soil MechanicsChapter 0 introduction
Early 1972 滑坡前June 1972 滑坡后Soil MechanicsChapter 0 introduction（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题C.阪神大地震中地基液化神户码头：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
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题C.阪神大地震中地基液化神户码头：
沉箱式岸墙因砂土地基液化失稳滑入海中
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题以上几个实例可归结为与土有关的强度问题Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题A.比萨斜塔目前：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55m1272：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1590: 伽利略在此塔做落体实验原因：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。Soil MechanicsChapter 0 introduction（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题A.比萨斜塔处理措施
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: 正常向游人开放。
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题B.虎丘塔概况：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，塔的平面呈八角形。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。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。Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题C.关西机场世界最大人工岛（日本大阪）1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m×1250m63填筑量：180×10m平均厚度：33mSoil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题关西机场C.关西机场问题：
沉降大且有不均匀沉降设计时预测沉降：5.7－7.5 m完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)预测主固结完成：20年后比设计超填：3mSoil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题地基的沉降及不均匀沉降（墨西哥城）Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题以上几个实例可归结为与土有关的变形问题Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝（美国idaho州）
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
概况：土坝，高90m，长1000m，建于1972-75年，1976年6月失事原因：地震引发的渗透破坏－水力劈裂
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题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。
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加
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（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题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。Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝11：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝11:57 坝坡坍塌，泥水狂泻而下Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝12：00过后坍塌口加宽Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题Teton坝失事后现场状况Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题九江大堤决口又过20分钟，防水墙后的土堤突1998年8月7日然塌陷出1个洞，13:10发生管涌5 m宽的堤顶随险情，20分钟后，即全部塌陷，并在堤外迎水面找很快形成一宽约到2处进水口62m的溃口。溃口原因：堤基管涌Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题堤基管涌杂填土粘性土渗水管砂涌环口砂性土长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图管涌：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。Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？砂性土堤基管涌破坏示意图管涌与土有关的工程问题砂环当管涌发生时，渗流将导致向源侵蚀，使堤防基础下部出现渗流通道管涌破坏当水头差足够大时，侵蚀将加速并掏挖堤防基础。形成通道后极易引起溃决Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？与土有关的工程问题以上几个实例可归结为与土有关的渗透问题Soil MechanicsChapter 0 introduction
（4）为什么要学习土力学？土工结构物或地基强度问题变形问题渗透问题土强度特性变形特性渗透特性土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存在的价值以及我们学习土力学的目的。
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（5）土力学包括哪些内容？基础物理性质
诱因土中应力核心渗透特性变形特性强度特性具体应用土压力……Soil MechanicsChapter 0 introduction
（5）土力学包括哪些内容？基础与主线诱因渗透特性变形特性强度特性第一章土的物理性质和压实机理第二章渗流、流土和湿化第三章地基中应力计算第四章地基沉降计算第五章土的抗剪强度及其参数确定第六章挡土墙上的土压力具体应用第七章地基承载力计算第八章边坡稳定性分析Soil MechanicsChapter 0 introduction
（6）如何学好土力学？注意土的基本特点-注重理论联系实际-注重正确学习方法-
通过与其它材料对比通过现场观察与试验概念，原理，方法内容间联系
要记忆，但不能死记
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（7）土力学发展简介与展望土力学成为一门独立土力学发展的历史学科的重要标志Terzaghi是土力学的奠基人1776 Coulomb 强度定律，土压力理论1856 Darcy 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Soil MechanicsChapter 0 introduction
（7）土力学发展简介与展望Charles-Auguste de Coulomb (1736~1806)法国科学家
1773年，最大最小原理在某些与建筑有关的静力学问题中的应用Coulomb强度理论定律和土压理论Soil MechanicsChapter 0 introduction
在土力学理论上作出杰出贡献的部分名人
William John Maquorn Rankine Christian OttoMohr Donald Wood Taylor Soil MechanicsChapter 0 introduction
Ralph Brazelton Peck （7）土力学发展简介与展望土力学之父
Karl Von Terzaghi (1883~1963) 1925年，《Erdbaumechanik》（土力学）出版，标志着土力学这门学科的诞生。Soil MechanicsChapter 0 introduction
（7）土力学发展简介与展望土力学发展的前景近年来，世界各国超高大坝、超高层建筑、地下空间开发、矿山深井建设、核电站、越江越海隧道、巨型电站、南水北调等巨型工程的兴建，还有地震、山体滑坡等，大大促进土力学进一步发展。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、试验与地基处理的新设备，为土力学理论研究和地基加固提供了良好的条件。电子计算机的应用和实验测试技术自动化程度的提高。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时期。Soil MechanicsChapter 0 introduction
学习土木工程的主要任务保证各类建筑工程、岩土工程和地下工程等的安全、经济和使用正常。Soil MechanicsChapter 0 introduction
课程内容绪论（1学时）土的基本性质和压实原理（5学时）渗流、流砂与湿化（4学时）地基中应力（4学时）地基的沉降（6学时）土的抗剪强度及其参数确定（6学时）挡土墙上的土压力（4学时）地基承载力（4学时）边坡稳定性分析（4学时）共48学时土工实验：10学时第0章第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章Soil MechanicsChapter 0 introduction
参考书：
1.
2.3.
4.5.6.7.8.
陈仲颐、周景星、王洪瑾，土力学，北京：清华大学出版社，1997陈希哲，土力学地基基础（第四版），北京：清华大学出版社，2004华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学，地基及基础（第三版），北京：中国建筑工业出版社，1998高大钊，土力学与基础工程，北京：中国建筑工业出版社，1998卢廷浩，主编，土力学，河海大学出版社，2002张振营，编著，土力学题库及典型题解，中国水利水电出版社，2000赵明华、李刚、曹喜仁等，土力学地基与基础疑难释义，北京：中国建筑工业出版社，1999马虹，主编，土力学及地基基础自学考试指导与题解，中国建材工业出版社，2002Soil MechanicsChapter 0 introduction
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