2003年度土力學(xué)

Soilmechanics主講譚松林助教馬淑芝第一章緒論一、土力學(xué)的定義和研究對象土力學(xué)（Soilmechanics）是研究土的碎散特性及其受力后的應(yīng)力、應(yīng)變、強度、穩(wěn)定和滲透等規(guī)律的一門學(xué)科。它以力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)的知識為基礎(chǔ)，研究與工程建筑有關(guān)的土的變形和強度特性，并據(jù)此計算土體的固結(jié)與穩(wěn)定，為各項專門工程服務(wù)。土是地殼巖石經(jīng)過長期地質(zhì)營力作用風(fēng)化后覆蓋在地表上的沒有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的碎散礦物顆粒集合體。土具有成層性。物質(zhì)組成、物理化學(xué)狀態(tài)基本一致，工程性質(zhì)大體相仿的同一層土稱為土層。由若干厚度不等、性質(zhì)各異、以一定上下層序組合在一起的土層集合體稱為土體。土的基本特性：松散性、孔隙性、多相性及自然變異性土力學(xué)研究對象：與工程建設(shè)有關(guān)的土上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者之間的關(guān)系地基（Ground）由于建筑物的修建，使一定范圍內(nèi)土層的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，這一范圍內(nèi)的地層稱為地基?；A(chǔ)（Foundation）指與地基接觸的建筑物下部結(jié)構(gòu)。一般建筑物由上部結(jié)構(gòu)（Superstructure）和基礎(chǔ)兩部分組成。作為建筑地基、建筑介質(zhì)或建筑材料的地殼表層土體是土力學(xué)的研究對象。土力學(xué)不僅研究土體當(dāng)前的性狀，也要分析其性質(zhì)的形成條件，并結(jié)合自然條件和建筑物修建后對土體的影響，分析并預(yù)測土體性質(zhì)的可能變化，提出有關(guān)的工程措施，以滿足各類工程建筑的要求。土力學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，它是進行地基基礎(chǔ)設(shè)計和計算的理論依據(jù)。蘇州名勝虎丘塔虎丘塔共七層，高47.5m，底層直徑13.7m。呈八角形，全為磚砌，在建筑藝術(shù)風(fēng)格上有獨特的創(chuàng)意，被國務(wù)院公布為全國重點文物保護單位。目前該塔傾斜嚴(yán)重塔頂偏離中心線2.31m。經(jīng)勘探發(fā)現(xiàn)，該塔位于傾斜基巖上，復(fù)蓋層一邊深3.8m，另一邊為5.8m。由于在一千余年前建造該塔時，沒有采用擴大基礎(chǔ)，直接將塔身置于地基上，造成了不均勻沉降，引起塔身傾斜，危及安全。比薩斜塔傾斜原因及治理措施比薩斜塔傾斜情況及原因基礎(chǔ)建立在一半是軟粘土一半是砂卵石的地基上。由于次固結(jié)作用產(chǎn)生傾斜。塔高56.7m。近一個世紀(jì)以來，塔已向南傾斜了大約30厘米，斜度達到8度，塔身超過垂直平面5.1米。1990年停止開放。按南側(cè)每年沉降1.4mm推算，2003或2004年斜塔可能倒塌。比薩斜塔傾斜原因及治理措施比薩斜塔治理措施及結(jié)果

在斜塔北側(cè)的塔基下碼放了數(shù)百噸重的鉛塊，并使用鋼絲繩從斜塔的腰部向北側(cè)拽住，還抽走了斜塔北側(cè)的許多淤泥，并在塔基地下打入10根50米長的鋼柱。歷時10年半的比薩斜塔拯救工作已全部結(jié)束。糾偏校斜43．8厘米，除自然因素外，可確保3個世紀(jì)內(nèi)不發(fā)生倒塌危險。加拿大特郎斯康谷倉地基破壞事故谷倉地基破壞情況：加拿大特郎斯康谷倉由65個圓柱形筒倉組成，高31m，底面長59.4m。其下為鋼筋混凝土片筏基礎(chǔ)，厚2m。谷倉自重20萬kN，當(dāng)裝谷27萬kN后，發(fā)現(xiàn)谷倉明顯失穩(wěn)，24小時內(nèi)西端下沉8.8m，東端上抬1.5m，整體傾斜26°53′。加拿大特郎斯康谷倉地基破壞事故谷倉地基破壞原因：事后進行勘查分析，發(fā)現(xiàn)基底之下為厚十余米的淤泥質(zhì)軟粘土層。地基的極限承載力為251kPa，而谷倉的基底壓力已超過300kPa，從而造成地基的整體滑動破壞?；A(chǔ)底面以下一部分土體滑動，向側(cè)面擠出，使東端地面隆起。加拿大特郎斯康谷倉地基破壞事故谷倉地基治理措施：在地基中做了70多個支承于深16m基巖上的混凝土墩，使用了88個50kN的千斤頂和支承系統(tǒng)，才把倉體逐漸糾正過來然而谷倉位置比原來降低了4m。土和其它材料一樣，受力后將發(fā)生變形。如果這種變形超過了一定的限度，就會使建筑物損壞或不能正常使用，這類問題在土力學(xué)中叫做變形問題。如果土受力超過了它所能承受的能力，土便要被破壞，建筑物將隨之倒毀或不能使用。土體的破壞，在力學(xué)中亦稱為穩(wěn)定性喪失。研究土體是否會破壞這一類問題稱為穩(wěn)定問題，土的穩(wěn)定性取決于它的強度。二、土力學(xué)研究特點.內(nèi)容與方法土力學(xué)是研究與工程建筑有關(guān)的土的變形和強度特性，并據(jù)此計算土體的固結(jié)與穩(wěn)定，為各項專門工程服務(wù)。

研究特點:主要采用古典土力學(xué)理論.土力學(xué)的研究必須注意土的本質(zhì)特性。土力學(xué)的研究必須注意實踐性。土力學(xué)的研究必須注意工程實用性。土力學(xué)是一門偏于計算的學(xué)科。學(xué)習(xí)本課程的基本要求牢固掌握有效應(yīng)力原理的本質(zhì)及其在土力學(xué)中的應(yīng)用。重點掌握三大理論的實質(zhì)及其應(yīng)用。掌握土體變形與強度指標(biāo)的測定方法及在工程實踐中的應(yīng)用。掌握土的動力特性的基本概念。三、土力學(xué)發(fā)展簡史與趨勢十八世紀(jì)中葉以前的很長一個時期，土力學(xué)停留在經(jīng)驗積累的感性認(rèn)識階段至本世紀(jì)二十年代，理論提高階段1925年美國的K.Terzaghi發(fā)表了第一部《土力學(xué)》專著，形成獨立學(xué)科的階段土力學(xué)的發(fā)展趨勢1．室內(nèi)和原位測試技術(shù)和儀器設(shè)備的研究。2．土的非線性問題本構(gòu)關(guān)系的研究。