马建林土力学 绪论.ppt

土 力 学 中南大学土木工程学院岩土工程系 土 力 学= Chapter 0 绪 论 一、土力学研究对象及其研究内容 二、本门学科在我国的成就 三、经验教训 四、土力学的发展简史 五、土力学的发展方向 六、土力学的特点 七、本课程的学习方法 3、土力学(soil mechanics) 研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。 第一章 土的物理性质 二、本门学科在我国的成就 1、远古 土墙筑房、打夯、石灰土、古长城、大运河、西汉、隋、唐的宫殿、古塔、赵州桥都有牢固的基础。 2、近代 50年代修建的武汉长江大桥：首先采用管柱基础 60年代修建的南京长江大桥：沉井基础、沉井套管柱 我国最长的钻孔灌注桩(bored pile)100米。 3、当代 “高、大、深”方向发展。各种地基上的高层建筑、大跨度桥梁基础、深基坑支护、近100米的铁路桥墩基础、各种地基处理方法，可以说无所不能。 三、经验教训 2008年5月12日14时28分，四川汶川县境内发生里氏8.0级地震，地表破裂长度达300km，破裂带沿线的映秀镇和北川县城瞬间变为废墟。地震导致62664人遇难，23775人失踪，358816人受伤，财产损失不计其数。 基坑崩塌 2 变形问题（沉降与不均匀沉降） 比萨斜塔（建筑物倾斜(lean)） 塔高55米，共八层，直径(底部)16m，历时197年(1173～1370)，因塔身倾斜，不知原因而停工两次。塔北沉降量90cm，南侧沉降量270cm，向南倾斜，倾斜角5.5°，处于极危险状态，随时有可能倒塌。 ①基底第2层为5.4m粉砂层，因施工不慎，南侧粉砂局部外挤，造成偏心荷载，塔向南倾斜。 ②基底压力高达500kPa，超过持力层粉砂的承载力，地基产生塑性变形，使塔下沉。南侧接触压力大于北侧，使塔的倾斜加剧。 ③粉砂层下的黏土层厚达30m，呈饱和状态，土体产生蠕变(creep)。 ④比萨平原深层抽水，地下水位下降，相当于大面积加载，这是近年来倾斜加剧的重要原因。 地基严重下沉(settlement) 墨西哥市艺术馆1904年落成，至今近100年历史。地基持力层为超高压缩性极软弱淤泥，严重下沉，沉降量高达4m，临近的公路下沉2m。 1998年8月7日13时左右，长江九江段4号闸和5号闸之间决堤30米。 四、土力学的发展简史 1、在18世纪以前 18世纪以前，人类对土在工程建设方面的特性，尚停留在感性认识阶段(我国的长城、南北大运河) ，没有形成土力学理论，完全凭经验处理土工问题 2、古典土力学理论 ①1773—1776库仑(Coulomb) 提出土的抗剪强度和土压力的滑动土楔理论，土力学进入古典理论时期。 ②1840年彭思莱(Poncelet)完善了线性滑动土楔。 ③1856年达西(Darcy)提出达西渗透公式,为研究渗流和固结理论打下理论基础。 ④1857年朗肯(Rankine)从塑性体应力场出发建立了新的土压力理论。 ⑤1885年布辛纳斯克(Boussinesq)提出集中荷载下弹性半无限体应力和位移计算理论，为计算地基变形建立了理论基础。 ⑥1922年费南纽斯(Fellenius)提出土坡稳定分析方法。 3 、太沙基影响时期 1925年太沙基(Terzaghi)出版《土力学》，土力学成为一门独立的学科。 4、计算机时代 五、土力学的发展方向 1、设计理论方面 地基基础的可靠性理论，即基于概率论计算方法的极限状态设计。 2、土的本构模型 研究模型很多，但能应用的不多。 3、土动力学研究 大型机械设备基础、高速重载铁路和高速铁路、公路路基及桥梁基础、砂土地基的振动液化和地震灾害。 4、土力学试验设备的改进和研制。 DDS、GDS、真三轴仪等 5、复合地基和复合土体的设计改进。 六、本课程的特点 1. 本课程具有较强的实践性和理论性的特点，是一门年青的应用科学，在牢固地掌握土压力的基本原理和基本概念的基础上，应结合工程实际，分析和计算土力学问题。 2. 经验性强，注重试验，理论+试验+经验。 3. 技术基础课。是学习《基础工程》、《路基工程》、《道路工程》、《地基处理与加固》、《桥梁工程》等专业课程的技术基础课。并需要综合运用数学、力学、地质及水力学方面的知识，是一门涉及知识面较广的学科。 七、本课程的学习方法 注意土的基本特点：与其它材料对比 注重理论联系实际：现场观察和试验 注意学习方法：掌握概念、原理、方法 胡锦涛与土力学因材施教 1773 年， Coulomb 向法兰西科学院提交了论文“最大最小原理在某些与建筑有关的静力学问题中的应用”，提出