第一章 土力學(xué)緒論2012

土力學(xué)2010年9月第一章

緒論

第一節(jié)土力學(xué)中的幾個(gè)基本概念

一．土的概念土是地殼表層母巖經(jīng)受強(qiáng)烈風(fēng)化（包括物理的，化學(xué)的和生物的風(fēng)化作用）的產(chǎn)物，是各種礦物顆粒（土粒）的集合體。

二．土的特征多孔性和散體性。

三．土的用途基土：在土層上修堤壩，涵閘，渡槽橋梁，碼頭等建筑物時(shí)土就被用作為地基（稱(chēng)基土）。土料：如修筑土質(zhì)堤壩，路基和其它土工建筑物時(shí)，土就被用作為建筑材料（稱(chēng)土料）。此外，如修建運(yùn)河，渠道，隧洞，地下廠房以及地下管道等，則常會(huì)遇到將土用作為建筑物周?chē)慕橘|(zhì)或護(hù)層的情況。

四．土力學(xué)的概念

土力學(xué)是利用力學(xué)的知識(shí)和土工試驗(yàn)技術(shù)來(lái)研究土的強(qiáng)度和變形及其規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。

第二節(jié)土力學(xué)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法及與其它課程的關(guān)系

一．學(xué)習(xí)本課程的基本要求

1.了解土的基本物理力學(xué)性質(zhì)，掌握若干主要土工試驗(yàn)的基本原理和一般方法。

2.了解土體在承受荷載后或改變其周?chē)h(huán)境后的性能及變化規(guī)律。3、掌握一般水工建筑物設(shè)計(jì)中有關(guān)土力學(xué)內(nèi)容的計(jì)算方法。

二．土力學(xué)的內(nèi)容

1.土的組成

2土的物理性質(zhì)及工程分類(lèi)

3.土的滲透性及滲流

4.土中應(yīng)力

5.土的壓縮性

6.地基變形

7.土的抗剪強(qiáng)度

8.土壓力

9.地基承載力

10.土坡和地基的穩(wěn)定性

三、土力學(xué)與其它課程的關(guān)系

土力學(xué)課程屬專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它在一般基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間起著承上啟下的作用。它必要的先行課程有：材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，彈性理論初步；工程地質(zhì)和水文地質(zhì)學(xué)；水力學(xué)等。它的主要后續(xù)課程是：水工結(jié)構(gòu)。實(shí)際上所有水工建筑物的勘測(cè)，設(shè)計(jì)，施工和運(yùn)行管理都不能缺少土力學(xué)的基本知識(shí)。土力學(xué)又是一門(mén)邊緣性學(xué)科，它所涉及的自然科學(xué)范圍很廣。除了和力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)各鄰近學(xué)科（如彈性理論，塑性理論，流變理論和地下水動(dòng)力學(xué)等）有密切關(guān)系之外，它還牽涉到普通地質(zhì)學(xué)，土質(zhì)學(xué)，物理化學(xué)等方面的知識(shí)領(lǐng)域。

第三節(jié)土力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)介

土力學(xué)是一門(mén)即古老，又新興的學(xué)科。由于生產(chǎn)的發(fā)展和生活的需要，人類(lèi)很早就懂得廣泛利用土進(jìn)行工程建設(shè)。如我國(guó)公元前兩世紀(jì)開(kāi)始修建的萬(wàn)里長(zhǎng)城和公元六世紀(jì)開(kāi)通的南北大運(yùn)河等宏偉工程，以及外國(guó)古代所修造的不少具有歷史性的巨型建筑物，都證實(shí)了人類(lèi)在工程實(shí)踐中積累了豐富的土力學(xué)知識(shí)，但由于受到當(dāng)時(shí)生產(chǎn)實(shí)踐規(guī)模，知識(shí)水平的限制，直到十八世紀(jì)中葉，人們對(duì)土在工程建設(shè)方面的特性，還處在感性認(rèn)識(shí)階段。

十八世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后，水利，道路，城市建設(shè)工程中大型建筑物的興建，提出了大量與土力學(xué)有關(guān)的問(wèn)題和不少成功的經(jīng)驗(yàn)，特別是以些工程事故的教訓(xùn)，迫切地尋求理論的解釋?zhuān)⒁笥脤?shí)踐檢驗(yàn)的理論來(lái)指導(dǎo)以后的工程實(shí)踐。例如：十七世紀(jì)末葉，歐洲各國(guó)大規(guī)模的城堡建設(shè)，推動(dòng)了筑城學(xué)的發(fā)展，其中城墻背后土壓力的問(wèn)題引起了建設(shè)者的注意，許多工程技術(shù)人員發(fā)表了多種土壓力計(jì)算公式，為庫(kù)倫（Couiomb,C.A.1773）提出著名的土抗剪強(qiáng)度和土壓力理論公式打下了基礎(chǔ)。十九世紀(jì)中葉開(kāi)始，大規(guī)模的橋梁，鐵路和公路建設(shè)推動(dòng)了樁工和深基礎(chǔ)的理論和施工方法的發(fā)展。鐵路和公路的路堤，運(yùn)河渠道邊坡。水壩的建設(shè)更迫切需要解決土坡穩(wěn)定計(jì)算方法問(wèn)題?？傊耸兰o(jì)中葉到十九世紀(jì)末，人們對(duì)土的強(qiáng)度，變形性能以及滲流三大問(wèn)題作了某些個(gè)別理論的探討，并作了某些基礎(chǔ)工程的研究。但由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力和科學(xué)水平的限制，以及研究者受形而上學(xué)自然觀的束縛與影響，土力學(xué)還只停留在半經(jīng)驗(yàn)分析的階段，尚未形成一門(mén)完整系統(tǒng)的科學(xué)。

二十世紀(jì)初期以來(lái)，隨者生產(chǎn)建設(shè)的深度與廣度的不斷增大，遇到的工程地質(zhì)條件更復(fù)雜，促使人們?nèi)娴赜窒到y(tǒng)地對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)作理論和實(shí)踐的研究。地基勘探和土工試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的不斷豐富，其它科學(xué)技術(shù)的新成就都對(duì)土力學(xué)的發(fā)展提供了非常有利的條件。與此同時(shí)，世界上不少?lài)?guó)家紛紛成立專(zhuān)門(mén)性的土木研究機(jī)構(gòu)，對(duì)若干擋土結(jié)構(gòu)的破壞和路堤的塌方等具普遍性的工程事故，作了重點(diǎn)調(diào)查勘探和試驗(yàn)工作，對(duì)土的工程性質(zhì)，地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)施工進(jìn)行了深入的研究。及至本世紀(jì)二十年代，著名土力學(xué)家太沙基（Terzaghi,K.1925）的《土力學(xué)》專(zhuān)著問(wèn)世，土力學(xué)方始成為獨(dú)立的較系統(tǒng)而完整的學(xué)科。自1936年以來(lái)，已召開(kāi)了十一屆國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會(huì)議。許多國(guó)家已定期出版了多種土工雜志刊物。應(yīng)該指出：近四十年來(lái)，由于尖端科學(xué)生產(chǎn)（包括軍工）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。如土動(dòng)力學(xué)，凍土力學(xué)，海洋力學(xué)，月球土力學(xué)等都是新興的土力學(xué)分支，巖石力學(xué)也已與土力學(xué)分離而獨(dú)立成為一門(mén)學(xué)科。當(dāng)前，超高型的土壩和土石壩，巨型的土中洞庫(kù)和管道，連續(xù)澆注地下墻和軟土上高層建筑下的巨型基礎(chǔ)，海洋石油采鉆平臺(tái)下的巨型基礎(chǔ)等工程建設(shè)，推動(dòng)著土力學(xué)向更高，更深的水平發(fā)展。我國(guó)古代勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期與大自然作斗爭(zhēng)的實(shí)踐中積累了豐富的科學(xué)知識(shí)，其中也包括了土力學(xué)的知識(shí)。如兩千年前，我國(guó)四川省就廣泛采用泥漿鉆探法開(kāi)采鹽井，對(duì)保護(hù)孔壁提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。沿用至今的堤壩質(zhì)量釬探檢查方法，證明我國(guó)首先應(yīng)用了觸探技術(shù)。數(shù)千年來(lái)我國(guó)主要江河的堤壩防洪搶險(xiǎn)工程中，曾積累了許多符合科學(xué)原理的反壓土臺(tái)、封土樁、倒濾層、減壓井和水齒墻等有效土工措施。新中國(guó)的成立，為解放我國(guó)生產(chǎn)力和促進(jìn)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展感開(kāi)辟了一條廣泛的道路，也使土力學(xué)學(xué)科得到了迅速的發(fā)展，在勘探和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的技術(shù)、土的物理里學(xué)性質(zhì)研究、地基基礎(chǔ)以及土工建筑物的設(shè)計(jì)與施工等方面，都取得了顯著成績(jī)。例如：對(duì)我國(guó)各地區(qū)的特殊土類(lèi)都進(jìn)行了大量的勘探試驗(yàn)研究和調(diào)查總結(jié)工作，積累了大量資料，指定了一些切實(shí)可行的條例和規(guī)程。對(duì)低級(jí)的強(qiáng)度與變形，軟粘土的流變性質(zhì)和固結(jié)理論、沙土振動(dòng)液化、土的本構(gòu)特性以及深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等方面的理論研究，都獲得了不少有價(jià)值的成功。我們堅(jiān)信，在為實(shí)現(xiàn)我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的過(guò)程中，我國(guó)的土力學(xué)學(xué)科也必將會(huì)有更快的發(fā)展。參考資料、常見(jiàn)軟弱土和不良土

1）軟粘土

2）人工填土

3）高壓塑性土

4）濕陷性土

5）有機(jī)質(zhì)土和泥炭土

6）垃圾土

7）膨脹土

8）鹽漬土

9）多年凍土

10）巖溶、土洞、山區(qū)地基西藏公路（多年