土力學(xué)緒論-清華大學(xué)于玉貞-2015

12土力學(xué)清華大學(xué)土木水利學(xué)院巖土工程研究所于玉貞3教師介紹主講：于玉貞（新水219，62797200）

yuyuzhen@試驗(yàn)：呂禾（舊水204土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，62782488）

luhe@孫遜（新水119土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，62772210）

sunxun@助教：張向韜（新水362，62789319）937746354@課程簡介院級(jí)平臺(tái)課－專業(yè)基礎(chǔ)課校級(jí)、北京市級(jí)（2004）、國家級(jí)（2006）精品課程、全國精品資源共享課（2014）41、參加二級(jí)選課，上課地點(diǎn)舊水二層204土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室；2、預(yù)習(xí)網(wǎng)站：/eol/，進(jìn)入網(wǎng)站后登錄。進(jìn)入后，選擇資源中心，搜索土力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)（建議收藏該處地址）；3、請(qǐng)按時(shí)上課，否則按自動(dòng)放棄論，不補(bǔ)；4、試驗(yàn)完成后一周內(nèi)按時(shí)交試驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)課5教學(xué)資源1、課前課后并隨時(shí)可去教師辦公室答疑2、視情況不定期安排集中答疑和質(zhì)疑3、期末集中答疑答疑和質(zhì)疑1、教育在線：試驗(yàn)預(yù)習(xí)、試驗(yàn)演示2、網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂：課件、交流、資料、作業(yè)3、精品網(wǎng)絡(luò)課程：/coursestatic/course_2957.html，全套教學(xué)資料，包括課程全程錄像、小測驗(yàn)和期末考題及答案等。右上角進(jìn)行“注冊”，然后登錄（不進(jìn)行注冊有些資源看不到）6本課程安排和要求教學(xué)環(huán)節(jié)考核及成績要求1.大課：必須出席，不定期點(diǎn)名。2.討論課：積極參加討論；獨(dú)立完成小測驗(yàn)（閉卷、自帶工具），討論時(shí)表現(xiàn)特別好者適當(dāng)在測驗(yàn)成績中加分。3.作業(yè)：獨(dú)立完成，每章交一次，在該章講課結(jié)束后當(dāng)周六晚10時(shí)前交給助教。遲交或不認(rèn)真完成者在平時(shí)成績中扣分，為鼓勵(lì)個(gè)人獨(dú)立完成，作業(yè)錯(cuò)誤不扣分。4.期末考試：閉卷。作業(yè)、試驗(yàn)報(bào)告妥善保管，未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)交齊

不得參加期末考試。

期末考試：60％小測驗(yàn)：20％試驗(yàn)：15％（預(yù)習(xí)＋操作＋報(bào)告）平時(shí)表現(xiàn)及作業(yè)：5％講課(11次)習(xí)題討論課

(4次)

試驗(yàn)課

(3次)7土，地之生萬物者也?！蟮刂?，地之中；‘|’物出形也。－《說文解字》希臘，中國，希伯來人，印第安人的神話：神用泥土造人中國傳統(tǒng)文化中的五行：金木水火土“普天之下，莫非王土”－主權(quán)與財(cái)富的象征土8什么是土？土有哪些特點(diǎn)？土力學(xué)有何特點(diǎn)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？土力學(xué)包括哪些內(nèi)容？如何學(xué)好土力學(xué)？緒論9土是指：地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期的風(fēng)化等作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。緒論風(fēng)化巖石地球顆粒堆積物地球什么是土？10粘土什么是土？緒論卵石砂礫石11土有哪些特點(diǎn)？緒論12碎散性土有哪些特點(diǎn)？非連續(xù)介質(zhì)受力以后易變形體積變化主要是孔隙變化剪切變形主要由顆粒相對(duì)位移引起強(qiáng)度低緒論巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物13多相介質(zhì)三相性（三相體系）受力后由土骨架、孔隙介質(zhì)共同承擔(dān)孔隙流體流動(dòng)-滲流-滲透性存在復(fù)雜的相互作用緒論土有哪些特點(diǎn)？固相—土骨架液相—水氣相—空氣14天然性（自然變異性）自然界的產(chǎn)物緒論土有哪些特點(diǎn)？非均勻性各向異性結(jié)構(gòu)性時(shí)間變異性15碎散性三相性天然性力學(xué)特性復(fù)雜變形特性強(qiáng)度特性滲透特性緒論土有哪些特點(diǎn)？16土力學(xué)有何特點(diǎn)？緒論學(xué)科研究對(duì)象理論力學(xué)質(zhì)點(diǎn)或剛體材料力學(xué)單個(gè)彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學(xué)若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)彈性力學(xué)彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水力學(xué)不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體土力學(xué)天然的三相碎散堆積物碎散材料17土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)緒論連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基本知識(shí)描述碎散體特性的理論土的變形、強(qiáng)度和滲透特性以及與此有關(guān)的工程問題18土力學(xué)發(fā)展的歷史1776

Coulomb

強(qiáng)度定律，土壓力理論1856

Darcy

定律1857

Rankine

新的土壓力理論1925

Terzaghi

有效應(yīng)力原理及滲流固結(jié)理論1936

第一屆國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會(huì)議1949

中國掀起土力學(xué)研究的高潮緒論土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志Terzaghi(太沙基)是土力學(xué)的奠基人19為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？1.土具有廣泛的工程應(yīng)用2.存在大量與土有關(guān)的工程問題緒論201.土的工程應(yīng)用土工建筑材料建筑物基礎(chǔ)之地基建筑環(huán)境緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？212.與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？加拿大特朗斯康谷倉事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822T谷物時(shí)，1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm24小時(shí)傾斜26°53ˊ西端下沉7.32m東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉。鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。1911年動(dòng)工，1913年完工，自重20000T。23與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？加拿大特朗斯康谷倉處理：事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個(gè)50T千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其位置比原來降低了４米。原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此谷倉。1952年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。2653失事后1913.10.181952.10.5

試驗(yàn)孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3試驗(yàn)孔24與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？香港寶城滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，20000m3殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過一幢高層住宅—寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡67人。原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲導(dǎo)致強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，并且滲流增加了下滑力，使得土體滑動(dòng)剪應(yīng)力超過土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。25香港1900年建市，1977年成立土力工程署1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20傷)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad26死亡：69227人；失蹤：17923人；合計(jì)：87150人。直接經(jīng)濟(jì)損失：8451億元；約三分之一由15000個(gè)左右的滑坡、崩塌和泥石流造成。高分辨率衛(wèi)星遙感影像監(jiān)測2008年05月14日四川北川縣山體滑坡27唐家山堰塞湖泄流肖家橋堰塞湖正在處理28與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？基坑崩塌29與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？以上幾個(gè)實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)的強(qiáng)度問題30與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？比薩斜塔1990：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，塔頂離中心線已達(dá)5.27m，傾斜5.5°1360：再復(fù)工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48m，再停工1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工1173：動(dòng)工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，變形較大。1590:

伽利略在此塔做落體實(shí)驗(yàn)31與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？比薩斜塔1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月:

封閉1992年7月：加固塔身，用壓重法和取土法進(jìn)行地基處理2001年12月:

向游人開放2007年6月:耗資4000萬美元的扶“正”工程完工；目前塔頂中心點(diǎn)偏離垂直線的距離比施工前減少45厘米，回歸到1838年時(shí)的傾斜角度。

處理措施32與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？虎丘塔問題：塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線已達(dá)2.31m，底層塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn)建筑物而封閉。概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7層，高47.5m，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上，產(chǎn)生不均勻沉降。處理：在塔四周建造一圈樁排式地下連續(xù)墻并對(duì)塔周圍與塔基進(jìn)行鉆孔注漿和打設(shè)樹根樁加固塔身，效果良好。33與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？關(guān)西國際機(jī)場當(dāng)時(shí)世界最大人工島1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機(jī)場運(yùn)營面積：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測沉降：5.7-7.5m完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1m，5cm/月(1990年)預(yù)測主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計(jì)超填：

3m問題：沉降大且有不均勻沉降34與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？以上幾個(gè)實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)的變形問題35Teton壩概況：土壩，高90m，長1000m，建于1972-75年，1976年6月失事?lián)p失：直接8000萬美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災(zāi)2.5萬人，60萬畝土地，32公里鐵路原因：滲透破壞－水力劈裂與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？36Teton壩1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？37Teton壩11：00左右洞口不斷擴(kuò)大并向壩頂靠近，泥水流量增加與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？38Teton壩11:30洞口繼續(xù)向上擴(kuò)大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設(shè)施。與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？3911：50左右洞口擴(kuò)大加速，泥水對(duì)壩基的沖蝕更加劇烈。Teton壩與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？4011:57壩坡坍塌，泥水狂瀉而下Teton壩與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？4112：00過后坍塌口加寬Teton壩與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？42洪水掃過下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀Teton壩與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？43失事現(xiàn)場目前的狀況Teton壩與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？九江大堤決口潰口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險(xiǎn)情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口又過20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個(gè)洞，5m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？45管涌砂環(huán)砂性土堤基管涌破壞示意圖管涌破壞當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)，滲流將導(dǎo)致向源侵蝕，使堤防基礎(chǔ)下部出現(xiàn)滲流通道當(dāng)水頭差足夠大時(shí)，侵蝕將加速并掏挖堤防基礎(chǔ)。形成通道后極易引起潰決與土有關(guān)的工程問題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？4748以上幾個(gè)實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)的滲透問題與土有關(guān)的工