华北水利水电学院土力学课程组

土力学华北水利水电学院土力学课程组土力学的概念•土力学是一门研究土体渗流、压缩和强度三个主要课题的学科土力学的研究对象•研究对象：土土的性状变化很大，土力学理论依靠较多的简化假设，因此在处理工程中的土力学问题时，不能单凭数学和力学的方法，我们同时需要室内和野外的测试手段，实地观察和经验判断土力学学习的基本要求•了解土的基本物理力学性质、掌握若干主要土工实验的基本原理和一般方法•了解土体在承受荷载后或改变其周围环境后的性能、变化规律•掌握一般水工建筑物设计中有关土力学内容的计算方法。土力学的学习方法•学习土力学，必须特别注意认识土的特点–多样性–易变性•土力学密切结合专业和实践的一门课程，学习中不但要着重于基本概念的理解，掌握计算方法而且要学会初步解决实际问题的能力。土力学与其它课程的关系•土力学属于技术基础课，它在一般基础课和专业课之间起到承上启下的作用。•先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、工程地质学与水文地质学、水力学•后续课程：水工结构、地基及基础•土力学是一门边缘学科，它所设计的自然科学范围很广，除了和力学领域内各邻近学科有密切关系外，它还涉及到普通地质学、土质学、物理、化学等方面的知识领域。土力学的发展简史•土力学是一门既古老、又新兴的学科，人类很早就懂得广泛利用土进行工程建设（我国的长城、南北大运河）直到十八世纪中叶，人类对土在工程建设方面的特性，尚停留在感性认识阶段。土力学的发展简史•十八世纪产业革命后，提出了大量与土力学有关的问题和不少成功的经验，特别是一些工程事故的教训，迫切促使人们去寻求理论的解释，并要求永通过实践检验的理论来直到以后的工程实践。•筑城学（欧洲）墙后土压力问题•铁路、公路、水利工程土坡稳定问题•半经验分析阶段土力学的发展简史•二十世纪，随着土建规模的扩大，促使人们全面地系统地对土的力学性质作理论和实践研究，科学技术不断发展，世界不少国家分分成立专门土力学研究机构，重点研究。•十八世纪二十年代，著名的土力学家太沙基的土力学专著《土力学》问世，标志着土力学作为一门独立的较系统而完整的学科，自1936年以来，已召开了十一届国际土力学和基础工程学术会议。•近四十年来，由于尖端科学、生产发展的需要，土力学的研究领域又有了明显的扩大•土动力学、冻土力学、海洋土力学、月球土力学•同时岩石力学也已与土力学分离而单独称为一门学科。第二章土的物理性质与工程分类第一节土的形成土的概念：在土木工程领域，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，所以，有时也会遇到难以区分的情况。土的来源•土根据来源可分为无机土：岩石风化天然土土是岩石风化的产物有机土：腐殖土，由植物完全或部分分解的堆积物具有高压缩性、低强度，为不良建筑物地基•风化：物理风化：温度应力岩石开裂水的冻胀裂缝张开岩石开裂波浪冲击地震风沙砾冲击岩石破裂化学风化：岩石与空气、水和各种溶液相接触经氧化炭化作用分解成细小的颗粒致使岩石的矿物成分发生变化水化在自然界，物理风化和化学风化是同时或交替进行的，所以任何一种天然土通常既是物理风化的产物，又是化学风化的产物。土的种类•残积土：岩石风化后仍然留在原地的堆积物。残积土的厚度和风化程度主要取决于气候条件和暴露时间，其明显特征是颗粒多为角粒，且母岩种类对残积土的性质有显著影响。(优良母岩、质地不良母岩)•运积土：经流水、风和冰川等动力搬运离开产地的堆积物。可分为河流运积土风积土冰川沉积土沼泽土（腐植土）河流沉积土水冲积形成的，上游颗粒粗，下游颗粒细，故：上游：强透水，引起渗漏和渗透变形问题下游：地基土的高压缩性和低强度引起的基础沉降和稳定问题，同时要考虑渗透变形问题风积土•黄土•典型特点：湿陷性，所谓湿陷性指黄土未浸水时，含水率低，一般10%左右，仍能维持陡壁或承受较大的建筑物荷载，可一旦湿水，其胶结强度会迅速降低，会在自重或建筑物荷载下剧烈下沉，黄土的这种性质称为湿陷性。冰川沉积土•未经水流搬运，直接从冰层中搁置下来的冰碛土。•其特点是：不成层，性质一般不均匀，可作为土石坝的不透水材料，而化学胶结的冰碛土具有很高的密实性，常常是极好的建筑物地基。•冰水冲积土：由冰川融化水搬运、堆积在冰层外围的冲积土，具有与河流冲积土类似的性质，是优良的透水材料和混凝土骨料第二节土的三相组成•土是由固体颗粒和颗粒之间的孔隙所组成，而孔隙中通常存在着水和空气两种物质，因此，土是固体颗粒、水、空气组成的混合物，常称为土的三相系。•根据研究组成土的三个部分固相、液相和气相所占用的比例不同对土的工程性质有着很大的影响。•固相：土粒、粒间胶结物、有机质骨架•液相：水及其溶解物•气相：空气及其他气体•饱和土：土骨架孔隙全部被水占满时。•干土：土骨架的孔隙仅含空气•湿土：地下水位以上，地面以下一定深度内兼含空气和水，属三相系，称为湿土。