高等土力學(xué)-土力學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷史ppt課件.ppt

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1、2.土力學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷史2.11925之前2.21925-20世紀(jì)60年代2.360年代-20世紀(jì)80年代2.420世紀(jì)末－21世紀(jì)1.土的強(qiáng)度：邊坡穩(wěn)定、擋土墻穩(wěn)定、承載力摩爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則直剪儀及直剪試驗(yàn)2.11925之前-土的強(qiáng)度與滲透2.土中水的滲透：堤壩、井達(dá)西定律滲透試驗(yàn)庫侖（C.A.Coulomb）(1736-1806)圖72庫侖圖73直剪儀儀器簡圖2.21925-20世紀(jì)60年代-土的變形土的變形：地基的沉降、土體固結(jié)太沙基：有效應(yīng)力原理與一維滲流固結(jié)理論壓縮儀、三軸儀強(qiáng)度與變形的分割：強(qiáng)度

2、問題－極限平衡分析；變形問題－壓縮儀試驗(yàn)與分層總和法計(jì)算。太沙基（KarlTerzaghi)(1883-1963)圖74太沙基圖75單向固結(jié)壓縮儀三軸儀簡圖圖76三軸儀2.360年代-20世紀(jì)80年代-變形與強(qiáng)度的耦合:土的本構(gòu)關(guān)系模型理論土力學(xué):土的本構(gòu)關(guān)系模型的研究高潮實(shí)驗(yàn)土力學(xué):各種復(fù)雜應(yīng)力路徑試驗(yàn)儀器計(jì)算土力學(xué):有限元法，非線性數(shù)值計(jì)算實(shí)用土力學(xué)：解決工程問題近代土力學(xué)的分支理論土力學(xué)實(shí)驗(yàn)土力學(xué)計(jì)算土力學(xué)巖土工程的實(shí)踐非線性計(jì)算的可能揭示土的性狀，通過歸納演繹形成理論，模型的驗(yàn)證提供計(jì)算數(shù)學(xué)模型提供

3、計(jì)算參數(shù)；驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果（模型實(shí)驗(yàn)）對(duì)試驗(yàn)和模型試驗(yàn)的數(shù)值模擬提出機(jī)理試驗(yàn)和確定參數(shù)要求數(shù)值模擬試驗(yàn)?zāi)M實(shí)用土力學(xué)驗(yàn)證和發(fā)現(xiàn)規(guī)律提供參數(shù)簡化實(shí)用的計(jì)算方法1.土的應(yīng)力應(yīng)變模型理論（本構(gòu)關(guān)系模型）彈性——線彈性與非線彈性理論模型塑性——?jiǎng)偹苄浴⒗硐胨苄?、彈塑性理論模型、亞塑性模型、邊界面模型?nèi)時(shí)理論模型幾種本構(gòu)模型線彈性模型非線彈性模型應(yīng)變軟化彈性模型剛塑性模型彈性－理想塑性模型彈塑性模型圖77幾種本構(gòu)模型的外應(yīng)力應(yīng)變曲線2.土工試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)野外實(shí)驗(yàn)與原位測(cè)試模型試驗(yàn)足尺試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn):與土的本構(gòu)關(guān)系模型研究相

4、適應(yīng)的復(fù)雜應(yīng)力路徑試驗(yàn)儀器與方法改裝式與盒式真三軸儀圖78真三軸儀圖79平面應(yīng)變儀圖80真三軸儀圖82空心圓柱扭剪儀圖81方向剪切儀圖83空心圓柱扭剪儀環(huán)剪儀單剪儀圖84單剪儀與環(huán)剪儀圖85共振柱試驗(yàn)儀原位測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)原狀土的強(qiáng)度與變形指標(biāo)圖86旁壓儀及其試驗(yàn)簡圖pl?v彈性階段塑性階段圖87旁壓試驗(yàn)曲線ScrewPlateCompressometer圖88螺旋板壓縮儀IowaBoreholeShearTest圖89深孔剪切試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)自重為主的應(yīng)力應(yīng)變相似性圖90土工離心機(jī)（Colorado,Denve

5、r)美國科羅拉多大學(xué)的離心模型試驗(yàn)機(jī)圖91清華大學(xué)離心機(jī)壓力水??hjh=?wih圖92滲水力模型試驗(yàn)原理?z=i?w+??＝n??圖93滲水力模型試驗(yàn)儀器足尺試驗(yàn)昂貴而有效的試驗(yàn)方法圖94加筋擋土墻的足尺試驗(yàn)3.土工數(shù)值計(jì)算:本構(gòu)關(guān)系模型研究的推動(dòng)與應(yīng)用將碎散的巖土體看作連續(xù)介質(zhì)-連續(xù)介質(zhì)離散化：有限差分法有限單元法有限條法有限線法邊界元法無單元法……滲流與固結(jié)計(jì)算滲流計(jì)算：飽和土體穩(wěn)定滲流、非穩(wěn)定滲流計(jì)算非飽和土體滲流計(jì)算固結(jié)計(jì)算滲流與受力變形的耦合—有效應(yīng)力數(shù)值分析預(yù)壓固結(jié)滲流固結(jié)大變形計(jì)算穩(wěn)定與極限

6、平衡計(jì)算分析有限元的極限分析：強(qiáng)度折減，完全塑性模型極限平衡理論分析：滑移線法極限平衡法：假設(shè)滑裂面法：條分法、斜條分法、庫侖土壓力法……土的動(dòng)力分析經(jīng)驗(yàn)公式法土的動(dòng)本構(gòu)模型液化理論與計(jì)算2.420世紀(jì)末－21世紀(jì)-從抽象的土轉(zhuǎn)為具體的土1.土的本構(gòu)關(guān)系研究方面的總體趨勢(shì)：從抽象的土轉(zhuǎn)為具體的土:原狀土、非飽和土、特殊土。從一般的條件轉(zhuǎn)為具體的條件:土的結(jié)構(gòu)性、以及在卸（減）載、循環(huán)加載、動(dòng)荷載、小應(yīng)變的性狀等方面。土的結(jié)構(gòu)性研究：精典的土力學(xué)理論的對(duì)象可以說主要是飽和重塑土。堤壩、填方擋工墻、沖填土的固結(jié)

7、算問題——地基、基坑開挖、地下工程等問題。1996年沈珠江院士預(yù)料：土體結(jié)構(gòu)性的數(shù)學(xué)模型——21世紀(jì)土力學(xué)的核心問題。2.土工試驗(yàn)的發(fā)展趨勢(shì)與土的結(jié)構(gòu)性相關(guān)，更加重視野外原位測(cè)試，高質(zhì)量的取樣技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)：非飽和土－吸力量測(cè)，三軸試驗(yàn)；微小應(yīng)變的三軸試驗(yàn)；應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑控制試驗(yàn)；高水平的動(dòng)三軸試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn):大尺寸、模擬振動(dòng)的土工離心機(jī)高投入的足尺試驗(yàn)－振動(dòng)臺(tái)巖土工程的信息化圖95量測(cè)微小應(yīng)變（<0.005%）的三軸試驗(yàn)ＬＤＴ：局部變形量測(cè)圖96不同量測(cè)方法的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖97非飽和土三軸試驗(yàn)儀圖99應(yīng)力

8、－應(yīng)變路徑三軸試驗(yàn)儀日本兵庫縣，三木震災(zāi)紀(jì)念公園大型三維振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)面積：20m?15m質(zhì)量：1200t最大加速度：水平－0.9g；豎直－1.5g最大速度：水平-200cm/s；豎直-70cm/s最大位移：水平－100cm；豎直－50cm造價(jià)：約5億美元圖100大型振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室圖101大型振動(dòng)破壞試驗(yàn)野外的人工降雨泥石流試驗(yàn)壤土(loam)斜坡崩塌實(shí)驗(yàn)1971年11月9日15:00人工降雨開始11日15:00左右