清華大學(xué)土力學(xué)課件

《清華大學(xué)土力學(xué)課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、《土力學(xué)》教案課次：第1次主要內(nèi)容：緒論；地質(zhì)作用；礦物與巖石；第四系沉積物重點內(nèi)容：土與土力學(xué)的基本概念；外力地質(zhì)作用；第四系沉積物教學(xué)方法：精講啟發(fā)式緒論一、土力學(xué)的研究對象土力學(xué)是一門研究土的學(xué)科，主要解決工程中的土的性質(zhì)、強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題。在工程建設(shè)中，土往往做為不同對象來研究。如在土層上修建房屋、橋梁、道路、鐵路時，土是用來支撐上部建筑傳來的荷載，這時土被用作地基；路堤、土壩等土工構(gòu)筑物，土又成為建筑材料；地鐵、隧道、涵洞等地下工程，土又是地下結(jié)構(gòu)物周圍的介質(zhì)或環(huán)境。土分布在地殼的表面，其工程性質(zhì)相差極大。因此，進(jìn)行

2、工程建設(shè)時，必須結(jié)合土的實際工程性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計。土力學(xué)研究的對象是分散土，它與巖石、土壤既有聯(lián)系又有區(qū)別。土的主要特征是分散性、復(fù)雜性和易變性，其性質(zhì)將隨外界環(huán)境（如溫度、濕度）的變化而發(fā)生顯著的變化。巖石與土是有差別的，巖石中雖然有孔隙和裂隙，但可近似看成是連續(xù)介質(zhì)。巖石主要是巖石力學(xué)（或隧道力學(xué)）的研究對象。土壤屬農(nóng)業(yè)學(xué)科，是土壤學(xué)研究的對象。土壤的主要特征是具有肥力，能夠提供植物生長過程中所需要的養(yǎng)料。人類對土壤的認(rèn)識和利用比土要豐富的多，土壤學(xué)的發(fā)展也比土力學(xué)要早得多。但應(yīng)該指出，學(xué)科之間都是相互交叉，相互滲透的，巖石力

3、學(xué)、土壤學(xué)與土力學(xué)是密切聯(lián)系的，土力學(xué)在發(fā)展過程中，也利用了許多巖石力學(xué)和土壤學(xué)的成就。二、土力學(xué)的研究內(nèi)容基本概念(1)土：是巖石經(jīng)過物理、化學(xué)、生物等風(fēng)化作用的產(chǎn)物，是由礦物顆粒組成的集合體。(2)土的三相組成：固體顆粒（土粒）水和氣體(3)土力學(xué)：是研究土的物理力學(xué)性質(zhì)、變形及強(qiáng)度規(guī)律，以及土體穩(wěn)定性的一門科學(xué)。土力學(xué)是巖土力學(xué)的一個分支。2．土力學(xué)的研究內(nèi)容(1)土的物理、力學(xué)、物理化學(xué)性質(zhì)；(2)宏觀與微觀結(jié)構(gòu)；(3)土的壓縮性；(4)強(qiáng)度特性；(5)滲透性；(6)動力特性等。為各類土木工程的穩(wěn)定和安全提供科學(xué)的對策

4、。三、土力學(xué)發(fā)展概況（自學(xué)）四、本學(xué)科與土木工程專業(yè)的關(guān)系在土木工程設(shè)計與施工中，將會遇到大量的與土有關(guān)的工程技術(shù)問題。(1)在鐵路或道路的路基工程中，土是修筑路堤的基本材料，同時它又是支承路堤的地基。路堤的臨界高度和邊坡的取值都與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及土體的穩(wěn)定性有關(guān)；(2)在路基工程中，土作為建筑材料要求用碾壓法將土壓實，以保證路堤的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此需要研究土的壓實性，包括土的壓實機(jī)理、壓實方法及壓實指標(biāo)的評價等。(3)擋土墻設(shè)計的主要外荷載-土壓力的取用，需借助于土壓力理論計算。(4)隨著我國高速公路、高速鐵路的大量修建，

5、對路基的沉降計算與控制提出了更高的要求，而解決沉降問題需要對土的壓縮特性進(jìn)行深人的研究。(5)軟土地基的加固技術(shù)，需要對軟土進(jìn)行大量的試驗研究和現(xiàn)場監(jiān)測。(6)在路面工程中，土基的凍脹與翻漿在我國北方地區(qū)是非常突出的問題，防治凍害的有效措施是以土力學(xué)的原理為基礎(chǔ)的。(7)穩(wěn)定土是比較經(jīng)濟(jì)的基層材料，他是根據(jù)土的物理化學(xué)性質(zhì)提出的一種土質(zhì)改良措施；道路一般在車輛的重復(fù)荷載作用下工作，因此需要研究土在重復(fù)荷載作用下的變形特性。(8)在建筑物、橋梁等工程中，地基與基礎(chǔ)是建筑物的根基，又屬于地下隱蔽工程，經(jīng)濟(jì)、合理的基礎(chǔ)工程設(shè)計需要依

6、靠土力學(xué)基本理論的支持。(9)橋梁、房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，需要研究土的動力特性。由此可見，土力學(xué)這門學(xué)科與土木工程專業(yè)課的學(xué)習(xí)和今后的技術(shù)工作有著十分密切的關(guān)系。學(xué)習(xí)這門課程是為了更好地學(xué)好專業(yè)課，也是為了今后更好地解決有關(guān)土的工程技術(shù)問題奠定堅實的基礎(chǔ)。第一章工程地質(zhì)§1.1概述從上面分析可以看出，工程地質(zhì)與道橋工程的關(guān)系極為密切，因為各種道路和橋梁都是建在地球表面上的，都要與土打交道。建筑場地的工程地質(zhì)條件直接影響道橋的設(shè)計方案、施工與工程投資。因此，首先講一些有關(guān)土質(zhì)學(xué)方面的內(nèi)容。一、地質(zhì)作用1．內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)

7、生的旋轉(zhuǎn)能引起，如巖漿活動、地殼運動、變質(zhì)作用等。2．外力地質(zhì)作用：由太陽輻射能和地球重力位能引起，如風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積作用等。二、風(fēng)化作用1．物理風(fēng)化：由于地表巖石溫度變化產(chǎn)生溫度應(yīng)力和裂隙水的凍脹以及鹽類結(jié)晶膨脹而使巖石被碎崩解為碎塊或巖屑，其化學(xué)成份尚未發(fā)生變化，這種過程稱為物理風(fēng)化作用。當(dāng)氣溫升高時，巖石膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)氣溫降低時，巖石收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，二者頻繁交替，使巖石表層產(chǎn)生眾多裂隙最終崩解。另一方面水凍脹時產(chǎn)生體積膨脹或鹽類結(jié)晶膨脹加速了巖石崩解過程。土中的碎石，礫石、砂等粗顆粒便是巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物。2．

8、化學(xué)風(fēng)化作用：在水、大氣以及有機(jī)體的化學(xué)作用或生物化學(xué)作用下而使巖石的化學(xué)成份發(fā)生水化、氧化、還原、碳酸化溶解等過程，稱為化學(xué)風(fēng)化?；瘜W(xué)風(fēng)化作用不僅破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，而且使化學(xué)成份改變，形成新的礦物。粘土顆粒便是巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后的產(chǎn)物。3．生物風(fēng)化作用：是指生物活動過程中對巖