高等土力學(xué)：基本概念與原理

高等土力學(xué)第一章：基本概念與原理土力學(xué)的基本概念土力學(xué)：利用力學(xué)的一般原理,研究土的物理,化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載,水,溫度等外界因素作用下的工程性質(zhì),包括土的應(yīng)力,變形,強(qiáng)度,穩(wěn)定和土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一個(gè)力學(xué)分支。土力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史土力學(xué)是一門既古老、又新興的學(xué)科，人類很早就懂得廣泛利用土進(jìn)行工程建設(shè)（我國(guó)的長(zhǎng)城、南北大運(yùn)河）直到十八世紀(jì)中葉，人類對(duì)土在工程建設(shè)方面的特性，尚停留在感性認(rèn)識(shí)階段。土力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史十八世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，提出了大量與土力學(xué)有關(guān)的問題和不少成功的經(jīng)驗(yàn)，特別是一些工程事故的教訓(xùn)，迫切促使人們?nèi)で罄碚摰慕忉專⒁笥劳ㄟ^實(shí)踐檢驗(yàn)的理論來直到以后的工程實(shí)踐。筑城學(xué)（歐洲）墻后土壓力問題鐵路、公路、水利工程土坡穩(wěn)定問題半經(jīng)驗(yàn)分析階段土力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史二十世紀(jì)，隨著土建規(guī)模的擴(kuò)大，促使人們?nèi)娴叵到y(tǒng)地對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)作理論和實(shí)踐研究，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，世界不少國(guó)家分分成立專門土力學(xué)研究機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)研究。十八世紀(jì)二十年代，著名的土力學(xué)家太沙基的土力學(xué)專著《土力學(xué)》問世，標(biāo)志著土力學(xué)作為一門獨(dú)立的較系統(tǒng)而完整的學(xué)科，自1936年以來，已召開了十一屆國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會(huì)議。近四十年來，由于尖端科學(xué)、生產(chǎn)發(fā)展的需要，土力學(xué)的研究領(lǐng)域又有了明顯的擴(kuò)大土動(dòng)力學(xué)、凍土力學(xué)、海洋土力學(xué)、月球土力學(xué)同時(shí)巖石力學(xué)也已與土力學(xué)分離而單獨(dú)稱為一門學(xué)科。1.1土體的基本特征上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基示意圖研究趟對(duì)象杜：土土的罩性狀極變化哲很大涌，土陶力學(xué)萬理論舍依靠跌較多秒的簡(jiǎn)化慈假設(shè)，因董此在賓處理幣工程渾中的熱土力陶學(xué)問鄉(xiāng)豐題時(shí)灣，不棟能單唱憑數(shù)學(xué)土和力荷學(xué)的方浩法，準(zhǔn)我們泰同時(shí)寨需要室內(nèi)僚和野鄙外的癢測(cè)試手段綁，實(shí)哲地觀用察和奔經(jīng)驗(yàn)際判斷弊。土的課概念塔：在土理木工饅程領(lǐng)攤域，骨土是纏指覆暴蓋在亂地表啊的沒知有膠維結(jié)和講弱膠筑結(jié)的樓顆粒狼堆積凍物，挺土與室?guī)r石俊的區(qū)躺分僅拜在于脖顆粒匙膠結(jié)與的強(qiáng)工弱，卸所以價(jià)，有來時(shí)也正會(huì)遇巖到難孔以區(qū)哨分的獎(jiǎng)情況奧。土的袍來源土根汪據(jù)來遵源可唉分為無機(jī)拖土：哲巖石籮風(fēng)化痕天然頓土脅土桿是巖穩(wěn)石風(fēng)挽化的艱產(chǎn)物有機(jī)俯土：蜻腐殖陶土，由植餃物完有全或附部分那分解針的堆承積物板具有丹高壓據(jù)縮性狀、低遭強(qiáng)度斤，為殺不良堤建筑牌物地弟基風(fēng)化愚：物理峽風(fēng)化龍：溫允度勤應(yīng)懸力赴巖裹石開灣裂水的訂凍脹攤裂縫笨張開簽巖石搶開裂波浪巾沖擊地震風(fēng)瞇沙共礫沖端擊磨巖績(jī)石破俱裂化學(xué)揭風(fēng)化獲：巖譯石與潮空氣熟、水援和各昆種溶柴液相駕接觸避經(jīng)氧化炭化掌作屢用興分渠解成類細(xì)小腳的顆聯(lián)粒場(chǎng)致滔使巖歪石的淹礦物撿成分鴨發(fā)生帽變化水化在自鏟然界苦，物詳理風(fēng)釘化和拆化學(xué)耕風(fēng)化房誠(chéng)是同撥時(shí)或覺交替班進(jìn)行身的，衰所以掉任何潑一種照天然斗土通紙常既拔是物旁理風(fēng)泡化的灰產(chǎn)物鑒，又櫻是化說學(xué)風(fēng)舉化的晴產(chǎn)物儉。土的擠種類殘積缸土：巖石愚風(fēng)化揭后仍褲然留床在原驕地的曲堆積駐物。疏殘積章土的講厚度辟和風(fēng)愈化程獸度主圣要取笑決于襲氣候妥條件蕩和暴復(fù)露時(shí)法間，現(xiàn)其明輕顯特梅征是仰顆粒喘多為伍角粒崇，且斬母巖己種類莫對(duì)殘歷積土柏的性條質(zhì)有宗顯著靈影響脊。(優(yōu)良持母巖也、質(zhì)源地不拴良母底巖)運(yùn)積真土：經(jīng)流箏水、估風(fēng)和償冰川憶等動(dòng)遙力搬翁運(yùn)離舞開產(chǎn)宜地的棕堆積灰物。踢可分胖為河流校運(yùn)積釘土風(fēng)積哭土冰川蒜沉積奏土沼澤劣土（版腐植濟(jì)土）河流彼沉積腸土水沖盼積形叛成的役，上茄游顆零粒粗冰，下籃游顆辛粒細(xì)奶，故餐：上游柜：強(qiáng)蠶透水許，引傻起滲惡漏和含滲透診變形終問題下游躁：地候基土杠的高章壓縮預(yù)性和闊低強(qiáng)面度引洗起的截基礎(chǔ)逆沉降自和穩(wěn)譽(yù)定問褲題，肌同時(shí)卸要考滾慮滲瘡?fù)缸兺眯螁柕暑}風(fēng)積命土黃土典型摘特點(diǎn)鐵：濕刊陷性沖，所冤謂濕墾陷性益指黃臺(tái)土未塌浸水件時(shí)，疏含水柳率低妥，一早般10圾%左右圾，仍曾能維氣持陡劇壁或騾承受窩較大尋的建滴筑物回荷載朵，可爬一旦糧濕水身，其墳?zāi)z結(jié)傲強(qiáng)度跨會(huì)迅暗速降線低，深會(huì)在序自重雁或建嶼筑物積荷載斤下劇密烈下述沉，暫黃土團(tuán)的這賄種性跳質(zhì)稱熱為濕精陷性搜。冰川劈燕沉積喊土未經(jīng)京水流選搬運(yùn)飛，直萬接從當(dāng)冰層叮中擱洽置下帆來的貼冰磧歸土。其特服點(diǎn)是證：不透成層輩，性山質(zhì)一躺般不皂均勻絕，可睛作為弱土石宴壩的頌不透辣水材骨料，您而化穿學(xué)膠債結(jié)的想冰磧媽土具濤有很邊高的伙密實(shí)塑性，場(chǎng)常常美是極說好的魂建筑責(zé)物地歸基。冰水顫沖積周土：竭由冰該川融宜化水鋼搬運(yùn)迎、堆抖積在聰冰層崗?fù)鈬椎臎_膊積土太，具嘉有與量河流蒜沖積捧土類絮似的朗性質(zhì)郵，是喜優(yōu)良謠的透鑒水材昏料和逢混凝敲土骨模料風(fēng)積免土（轎黃土棄高原濕風(fēng)成茂學(xué)說角）雅丹暖地貌財(cái)（風(fēng)懇蝕作園用形袍成）物理忙風(fēng)化物理雅風(fēng)化風(fēng)的購(gòu)作用水的用作用化學(xué)貴風(fēng)化化學(xué)扶風(fēng)化天然么地質(zhì)必體土的物理品力學(xué)割性質(zhì)拒隨母灑巖種鴨類,形成塌過程等不同偽而不序同；土的摟物理?yè)窳W(xué)己性質(zhì)密隨環(huán)穩(wěn)境條虹件(溫度,濕度,水分,壓力頌等)不同史而不轟同。人工壟土體胳：人愿為控感制土咽的結(jié)狀構(gòu)與芹組成天然付土體犁：自幼然形醫(yī)成土體凱與結(jié)巴構(gòu)不確丘定性始：土疼的物理腰力學(xué)當(dāng)性質(zhì)波隨母訪巖種念類,形成律過程等不同資而不寇同；不均樓勻性終：具割有明知顯的上空間哄變異壤性；易變糊性：穗土的辮物理?yè)u力學(xué)醫(yī)性質(zhì)罵隨環(huán)狹境條笨件(溫度,濕度,水分,壓力名等)不同扔而不顆同；多相料性：時(shí)由固趕相、樹液相趙、氣樂相組歇成。固體夢(mèng)礦物命顆粒（固嫩相）土中劣氣體（氣旦相）土中確水（液不相）土的信組成土的繭固體劫顆粒仆是土嘉的三通相組伸成中充的主且體，失是決罰定土晌的工抄程性允質(zhì)的埋主要桶成分土。土體俱與巖糊體連續(xù)陷性：牲土體筋看成懸為連督續(xù)介休質(zhì)，乞巖石械常認(rèn)繳為是勢(shì)不連廊續(xù)介丸質(zhì)；滲透擊性：祖土體晃一般她無明衰顯的瓶方向天性，鼠巖石綢具有帶明顯默的方艘向性顆；破壞碎機(jī)理銀：土賭體內(nèi)蛾部對(duì)頃土顆貍粒的說約束釣較弱咬，巖驚石內(nèi)順部的飲膠結(jié)你能力辟較強(qiáng)泡，一聽般沿仙不連岡續(xù)面悔發(fā)生六破壞抵。土體糕的材恥料性曉質(zhì)土體丈作為夫結(jié)構(gòu)予材料守與力吊學(xué)介銹質(zhì)，錫具有多相辨性、易碎循性、變異腫性，土供的力盞學(xué)性乒質(zhì)取鵝決于地質(zhì)腐成因、物質(zhì)戚組成、結(jié)構(gòu)算特征。影響借因素厘多，鈔影響邁因素采之間貌的相酷互作裹用，栗根據(jù)姐土的夸組成孝與結(jié)虧構(gòu)進(jìn)倚行完?duì)€全的墻定量趣分析他是困樸難的蔑，需海要借纏助工負(fù)程經(jīng)負(fù)驗(yàn)、唱實(shí)驗(yàn)雨等手采段進(jìn)蠶行分打析。1.綱2土的鋼結(jié)構(gòu)澤與組船成土的悟固體氣顆粒非粘胸土礦卷物顆文粒：土坊中的百原生月礦物狗以石桿英為希主，尾含有那少量攀長(zhǎng)石就、云轎母等后。粘土很礦物參顆粒遼：次單生礦教物的蟲主要腦組成昌部分膊，最秧常見社的是高嶺濤石、伊利腿石、蒙脫赴石，基劫本單鼓元為俊硅氧辯四面情體、蛇鋁氫橋氧八因面體矛。粘粒粉粒砂粒圓粒碎石塊石0.0050.075260200巨粒粗粒細(xì)粒粒組速的概材念：券工程逮上將狐大小激，性著質(zhì)相訂近的督土粒狐合并折為一藥組，糞稱粒淺組，奇其分偶界尺宏寸稱織界限中粒徑浴。土粒健粒度攻與粒姜組砂粒硅氧健四面勾體婚硅氧移晶片鋁氫館氧八睛面體涂鋁無氫氧犧晶片沿平未面展杜布晶胞橡（結(jié)典構(gòu)單檢元）片狀紋粘土閱礦物相互玻疊合1：1型2：1型組合蒙脫膜石伊利寫石高嶺染石礦物類型結(jié)構(gòu)類型晶胞厚度(A)比表面積(m2/g)高嶺石1：17.210~20伊利石2：11080~100蒙脫石2：114800主要夾粘土貴礦物積的性鄰質(zhì)土顆消粒與吩孔隙畏水液態(tài)正水結(jié)合報(bào)水自由查水強(qiáng)結(jié)繼合水弱結(jié)增合水不能呈傳遞笛靜水沙壓力重力跌水毛細(xì)藏水能傳綿遞靜仔水壓福力結(jié)合束水：指由永電分無子引月力吸粒附于周土粒述表面草成薄柳膜狀椒的水俘。根兵據(jù)受抬電場(chǎng)供作用除力的浪大小悉及離漂顆粒賢表面淺遠(yuǎn)近活，又賤可以遍分成強(qiáng)結(jié)率合水和弱結(jié)盒合水兩類載?！鶑?qiáng)結(jié)投合水租：緊靠絕于顆郊粒表購(gòu)面、珍所受鳴電場(chǎng)絕的作島用力蠢很大乘、幾橋乎完鏈全固腎定排督列、量喪失全液體麗的特的性而陸接近食于固里體，姻冰點(diǎn)潤(rùn)遠(yuǎn)低芽于0℃，密參度比獅自由很水的猛大，數(shù)在案10改5℃以上始時(shí)才盛可被兩蒸發(fā)良；※弱結(jié)圓合水礦：緊靠災(zāi)強(qiáng)結(jié)奮合水談的外釀圍形拜成的姜結(jié)合楚水膜張，所舌受的魂電場(chǎng)針作用譜力隨草著與舟顆粒輩距離瘦增大醋而減碰弱?？剖且挥胺N粘辜滯水盤膜，慚可因可電場(chǎng)幸引力句從一觸個(gè)土粒粒周興圍轉(zhuǎn)撓移到騾另一尖個(gè)土掠粒周淘圍。版即弱主結(jié)合證水膜電能發(fā)劃生變狂形，招但不揀因重絕力作橫用而兄流動(dòng)件。弱偉結(jié)合莊水的隱存在袖是粘朱性土傻在某拳一含注水量抱范圍振內(nèi)表顧現(xiàn)出鴨可塑轎性的京原因貍。結(jié)合玩水示謀意圖土顆粒自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水結(jié)合水存于孔隙中粘粒廟表面崖的擴(kuò)葉散雙隊(duì)電層負(fù)電名荷顆粒處表面擴(kuò)散勤層固定矛層土的惰微觀貿(mào)結(jié)構(gòu)小特征結(jié)構(gòu)弄形式粗粒茄土：?jiǎn)瘟Ｒ平Y(jié)構(gòu)、蜂窩呀結(jié)構(gòu)松散溫狀態(tài)密實(shí)希狀態(tài)粉土惕：蜂窩擺結(jié)構(gòu)粘性旁土：絮狀扮結(jié)構(gòu)顆粒掙級(jí)配不均此勻系搬數(shù)d60—限定毒粒徑d10—有效泰粒徑d30—中值脫粒徑曲率喉系數(shù)級(jí)配平評(píng)定孔隙概分布土的傲孔隙撒結(jié)構(gòu)——不同寫大小艙的孔煌隙所弟占比提例的投分布該情況d：孔屈隙直為徑；p(d)：大幅于d的孔蚊隙體奔積百背分含昆量；V：大肆于d的孔幫隙體予