趣味土力学研讨.pptVIP

4.1 思考：飞起的鸽子和液化的砂土 一个密闭的车厢中，有1000支装鸽子的鸟笼。如果鸽子同时 飞起，那么车厢的总重量是否减少了1000支鸽子的自重？ 如果一个1m高的铁桶中装满饱和松砂，在砂土液化时，桶 底上的压力是否只是静水压力1?w？ 桶底上的压力还应当是1?sat(砂的饱和重度)，否则就无法 平衡了。 那么鸽子呢？ 以此推理，鸽子起飞后，车厢的总重量应当是不变的。 4、砂土液化问题 装满液化砂土的桶壁土压力是多少？ 液化砂土的内摩擦角为0?，无论是主动、被动，还是静止土 压力系数都是1.0，所以桶壁各点的土压力为p=?satz。 但是液化时既然砂土土粒处于悬浮状态，竖向有效应力为0， 那么砂粒与桶壁也是不接触的，怎么有土压力呢？ 将此理解为水压力更准确一些，应当是其水压力为pw=?satz , 其中?wz 为静水压力，??z为超静水压力。 这时水土合算与水土分算就一样了。 4.2 砂土液化与土压力 台湾集集地震 日本新澙地震 日本阪神地震 4.3 建筑物-地基液化引起的倾覆 地震对结构的破坏主要祸首 是横波，即剪切波，右图表示 了在剪切荷载作用下墙柱被剪 断的情况。一般都是抗剪断面 最小的位置被剪切破坏。 而一旦发生液化，地基土抗 剪强度完全丧失，地基承载力 也完全丧失，地基不再传递剪 应力，所以对房屋结构本身的 剪切力很小，建筑物失稳倾倒， 在这种情况下的人员伤亡可能 不大。 思考：地震液化地基上的建筑物为什么倒而不塌？ 话说有一次太沙基（Karl Terzaghi）雨天在外边走，不留神 滑了一跤。 他想起牛顿被苹果砸了一下发现了万有引力的理论，而自己 也不应白跌一跤。 他没有急于爬起，而是仔细观察：黏土地面，下雨路滑是常 识。为什么人在饱和黏土上快走会滑倒，而在干黏土和饱和砂 土上不会滑倒？他陷入了思考。 8、有效应力原理 1、太沙基与有效应力原理 他仔细观察，发现鞋底很光滑，滑面上有一层水膜。于是他认为：作用在饱和土体上的总应力，由作用在土粒骨架上的有效应力和作用在孔隙水上的孔隙水压力两部分组成。前者会产生摩擦力，提供人前进所需要的反力；后者是水而没有抗剪强度。 人踏在饱和黏土上的瞬时，总应力转化为超静孔隙水压力，而黏土渗透系数又小，快行一步时间内孔压不会消散而转化为有效应力，因而人快步行走就会滑倒。 著名的“有效应力原理”就形成了。 所谓智者失足，必有所得；愚者跌倒，怨天尤人。 下雨后，在土路表面上洒一层砂，就避免了滑倒和车辆事故， 由于饱和黏土中行车走路由于超静孔隙水压力使土的抗剪强 度急剧降低。砂土的渗透系数很高，洒砂以后，在荷载作用下 产生的超静孔压会迅速消散，有效应力提高，发挥砂土的抗剪 强度，提供足够的摩擦力。 汽车的轮胎和鞋底制成纹路，除了用来增加与地面的咬合力 以外，也是为了便于排水，使孔压尽快消散，提供摩擦力。 那为什么雪后也撒砂呢？ 通常认为冰雪是滑的，其实主要是由于其表面存在一薄层未 冻水，它们隔绝了冰雪固体间的接触，在受力时产生超静孔压。 在极低温下，冰雪也不是很滑的。撒砂能够避开冰雪中的未冻 水膜，靠砂粒间的摩擦力提供前进的反力。 2、为什么雨雪天气后往地上撒砂？ 地下水位下降，有效自重应力增加，这就好比一个人扛着重物，重物质量增加了，人就要弯腰了。 地下水位上升，由于岩溶和黏土矿物吸水，使土体的抗剪强度降低，这就好比一个人扛着重物，重物质量未变化，人自己生病了，人无法承受原来能承受的重物，人就要弯腰了。 注：水位变化造成的地面沉降，必须要有压缩土层。 3、地下水下降和上升引起地面沉降的原因分别是？ 在一个拥挤的公共汽车上， 我们需要使出被动土压力才能 上去；给轮胎打气，我们要用 力才能打进去，轮胎（土）承 受被动土压力。 有人下车，车门打开时我们 受到的是主动土压力；给轮胎 放气，气很轻松就放出来了， 轮胎（土）是主动土压力。 9、土压力 库伦土压力理论中为什么主动土压力是所有滑动面中对应的最大土压力？ 库伦土压力理论中为什么被动土压力是所有滑动面中对应的最小土压力？ 一次非洲杯足球赛在非洲某国进行，容纳5万人的球场，涌进了7万多球迷。当主队进球时，热情澎湃的主场黑人球迷，掀起了欢呼跳跃的狂潮。于是乐极生悲，看台钢结构突然断裂，数百人伤亡。 事故发生后，有人就问：看台的地基承载力、地基沉降和结构强度都是按规范设计和施工的，为什么这时不是看台突然沉降到地下，而是钢结构破坏呢？ 1、看台的倒塌与地基的沉降？ 10、地基承载力 这种看台的设计是以人群这种活荷载控制的。标准值为5万人，实际挤进7万人，再加上人群同时欢呼跳跃，已超过钢结构的承载能力，钢材瞬时超载就可能断裂，结构倒塌在所难免。 可在一维渗流固结理论中，地基沉降主要由于黏性土的压缩，而这种沉降常常是渗流固结沉降，这是