第0章：緒論-土力學(xué)

土力學(xué)SoilMechanics教師：王中華南昌航空大學(xué)土建學(xué)院土力學(xué)是研究土的物理性質(zhì)以及在荷載作用下土體內(nèi)部的應(yīng)力變形和強(qiáng)度規(guī)律的一門學(xué)科。土力學(xué)是土木工程、水利水電工程、地質(zhì)工程、交通工程、港口工程等專業(yè)的基礎(chǔ)力學(xué)課程。

緒論什么是土？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)的發(fā)展歷史？土力學(xué)包括哪些內(nèi)容？如何學(xué)好土力學(xué)？課程內(nèi)容什么是土？巖石地球風(fēng)化顆粒堆積物地球地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長(zhǎng)期的風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒(méi)有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。土的種類（地質(zhì)成因）殘積土：

巖石風(fēng)化后仍然留在原地的堆積物。殘積土的厚度和風(fēng)化程度主要取決于氣候條件和暴露時(shí)間，其明顯特征是顆粒多為角粒，且母巖種類對(duì)殘積土的性質(zhì)有顯著影響。(優(yōu)良母巖、質(zhì)地不良母巖)運(yùn)積土：

經(jīng)流水、風(fēng)和冰川等動(dòng)力搬運(yùn)離開(kāi)產(chǎn)地的堆積物?？煞譃椋汉恿鬟\(yùn)積土風(fēng)積土冰川沉積土沼澤土（腐植土）土有哪些特點(diǎn)？巖石的風(fēng)化產(chǎn)物非連續(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)度低碎散性固相—土骨架液相—水氣相—空氣受力后由圖骨架、孔隙介質(zhì)共同承擔(dān)孔隙流體（水）流動(dòng)存在復(fù)雜的相互作用三相體系多項(xiàng)介質(zhì)土有哪些特點(diǎn)？非均勻性各向異性結(jié)構(gòu)性時(shí)空變異性自然變異性土有哪些特點(diǎn)？自然界的產(chǎn)物變形特性強(qiáng)度特性滲透特性碎散性三相體系自然變異性力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜土有哪些特點(diǎn)？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土有哪些特點(diǎn)？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知識(shí)土力學(xué)土的變形、強(qiáng)度和滲透特性以及與此有關(guān)的工程問(wèn)題為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？土具有廣泛的工程應(yīng)用土工建筑材料建筑物的地基建筑環(huán)境存在大量與土有關(guān)的工程問(wèn)題

強(qiáng)度問(wèn)題變形問(wèn)題滲流問(wèn)題加拿大Transcona谷倉(cāng)概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)，容積36368m3。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。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°53′西側(cè)下沉7.32m，東端上抬1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損事故的原因：設(shè)計(jì)時(shí)未對(duì)谷倉(cāng)地基承載力進(jìn)行調(diào)查研究，而采用了鄰近建筑地基352kPa的承載力，事后1952年的勘察試驗(yàn)與計(jì)算表明，該地基的實(shí)際承載力為193.8～276.6kPa，遠(yuǎn)小于谷倉(cāng)地基破壞時(shí)329.4kPa的地基壓力，地基因超載而發(fā)生強(qiáng)度破壞。

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)，才把艙體逐漸糾正過(guò)來(lái)，但位置較原先下降4m。1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)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，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，滲透力使滑動(dòng)力增加，安全系數(shù)下降。香港寶城滑坡港島1972PoShan滑坡(20,000m3)(67死、20傷)香港寶城滑坡

Early1972滑坡前June1972滑坡后滑坡造成的破壞基坑的倒塌09.06.27·上海蓮花河畔景苑

09.06.27·蓮花河畔景苑事故原因？原勘察報(bào)告，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充勘察和復(fù)核，符合規(guī)范要求；原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)復(fù)核符合規(guī)范要求；大樓所用PHC管樁，經(jīng)檢測(cè)質(zhì)量符合規(guī)范要求。

壓力太大，自殺了…？09.06.27·蓮花河畔景苑事故原因？房屋傾倒的主要原因是，緊貼7號(hào)樓北側(cè)，在短期內(nèi)堆土過(guò)高，最高處達(dá)10米左右；與此同時(shí)，緊鄰大樓南側(cè)的地下車庫(kù)基坑正在開(kāi)挖，開(kāi)挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過(guò)大的水平力超過(guò)了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。堆土和深坑是元兇！變形問(wèn)題—沉降與不均勻沉降是比薩大教堂的鐘樓，最早開(kāi)建于1173年8月，建到第三層時(shí)發(fā)現(xiàn)塔身向南側(cè)傾斜，1178年建塔工程被迫停止。1272年工程重新開(kāi)工，1278年建完第七層時(shí)工程再度停了下來(lái)。1360年又開(kāi)始在塔頂建造鐘樓頂閣，10年后的1370年終于完工。此時(shí)比薩斜塔共傾斜了2.1米。1838年，比薩斜塔又出現(xiàn)了一次較大幅度的傾斜，此后，斜塔以每年平均1.1毫米的速度繼續(xù)傾斜，最大傾斜達(dá)4m多，塔身重心線偏離超過(guò)10%。比薩斜塔上海展覽中心在20世紀(jì)50年代建造的上海展覽館，建成后11年它的中央大廳箱形基礎(chǔ)的實(shí)測(cè)沉降達(dá)到1600mm。目前的沉降量達(dá)到了1900mm，實(shí)測(cè)建筑物的傾斜已達(dá)3.7‰。在上海地區(qū)是一個(gè)非常典型的工程實(shí)錄，從這個(gè)實(shí)錄中人們可以得到很深刻的教訓(xùn)。關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)建在大阪東南、離海岸大約3英里的大沙灘上。這個(gè)大沙灘，長(zhǎng)2.5英里，寬0.75英里。事故原因土力學(xué)的發(fā)展歷史一、重要?dú)v史階段

土力學(xué)始于18～19世紀(jì)

1773年Coulomb建立并由Mohr發(fā)展了土的Mohr-Coulomb強(qiáng)度理論

1776年Coulomb建立庫(kù)倫土壓力理論

1857年Rankine建立朗肯土壓力理論

1885年Boussinesq提出地基表面豎直集中力作用下的理論解答

20世紀(jì)初，Prandtl、Terzaghi、Meyerhof極限承載力公式，F(xiàn)ellenius土坡分析瑞典圓弧法；Terzaghi有效應(yīng)力原理與一維固結(jié)理論。

1925年Terzaghi發(fā)表《土力學(xué)》，土力學(xué)形成一門獨(dú)立學(xué)科。二、重要?dú)v史人物

1773年，Coulomb向法蘭西科學(xué)院提交了論文“最大最小原理在某些與建筑有關(guān)的靜力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用”，提出了土的抗剪強(qiáng)度準(zhǔn)則（即庫(kù)侖定律），還對(duì)擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力的確定進(jìn)行了系統(tǒng)研究，首次提出了主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的概念及其計(jì)算方法（即庫(kù)侖土壓理論）。被認(rèn)為是古典土力學(xué)的基礎(chǔ)，他因此也稱為“土力學(xué)之始祖”。

CharlesAugustindeCoulomb(1736-1806)法國(guó)工程師，法國(guó)科學(xué)院院士二、重要?dú)v史人物蘇格蘭土木工程師，1855年后擔(dān)任格拉斯哥大學(xué)土木工程和力學(xué)系主任。

Rankine被后人譽(yù)為那個(gè)時(shí)代的天才，他在熱力學(xué)、流體力學(xué)及土力學(xué)等領(lǐng)域均有杰出的貢獻(xiàn)。1857年Rankine建立朗肯土壓力理論，至今仍在廣泛應(yīng)用。WilliamJohnMaquornRankine(1820-1872)二、重要?dú)v史人物法國(guó)著名的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家。Boussinesq一生對(duì)數(shù)學(xué)物理中的所有分支（除電磁學(xué)外）都有重要的貢獻(xiàn)。在流體力學(xué)方面，他主要研究渦流、波動(dòng)、固體物對(duì)液體流動(dòng)的阻力、粉狀介質(zhì)的力學(xué)機(jī)理、流動(dòng)液體的冷卻作用等方面。1885年Boussinesq提出地基表面豎直集中力作用下的理論解答，是土中應(yīng)力解答的基本理論。Valentin

JosephBoussinesq(1842-1929)

二、重要?dú)v史人物生于捷克的首都布拉格，畢業(yè)于奧地利的格拉茨（Graz）技術(shù)大學(xué)，曾任地質(zhì)工程師，后分別在土耳其伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)、麻省理工學(xué)院、維也納技術(shù)大學(xué)和美國(guó)哈佛大學(xué)任教。被譽(yù)為土力學(xué)之父。1925年，Terzaghi在維也納出版了舉世聞名的《Erdbaumechanik》（土力學(xué)），該書介紹了他所提出的固結(jié)理論以及土壓力、承載力、穩(wěn)定性分析等理論，標(biāo)志著土力學(xué)這門學(xué)科的誕生。

1943年，他還出版了《TheoreticalSoilMechanics》，在這部不朽的著作中，