高等土力學(xué)第一章：基本概念與原理土力學(xué)的基本概念土力學(xué)：利用力學(xué)的一般原理,研究土的物理,化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載,水,溫度等外界因素作用下的工程性質(zhì),包括土的應(yīng)力,變形,強度,穩(wěn)定和土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一個力學(xué)分支。土力學(xué)的發(fā)展簡史土力學(xué)是一門既古老、又新興的學(xué)科，人類很早就懂得廣泛利用土進行工程建設(shè)（我國的長城、南北大運河）直到十八世紀中葉，人類對土在工程建設(shè)方面的特性，尚停留在感性認識階段。土力學(xué)的發(fā)展簡史十八世紀產(chǎn)業(yè)革命后，提出了大量與土力學(xué)有關(guān)的問題和不少成功的經(jīng)驗，特別是一些工程事故的教訓(xùn)，迫切促使人們?nèi)で罄碚摰慕忉專⒁笥劳ㄟ^實踐檢驗的理論來直到以后的工程實踐。筑城學(xué)（歐洲）墻后土壓力問題鐵路、公路、水利工程土坡穩(wěn)定問題半經(jīng)驗分析階段土力學(xué)的發(fā)展簡史二十世紀，隨著土建規(guī)模的擴大，促使人們?nèi)娴叵到y(tǒng)地對土的力學(xué)性質(zhì)作理論和實踐研究，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，世界不少國家分分成立專門土力學(xué)研究機構(gòu)，重點研究。十八世紀二十年代，著名的土力學(xué)家太沙基的土力學(xué)專著《土力學(xué)》問世，標志著土力學(xué)作為一門獨立的較系統(tǒng)而完整的學(xué)科，自1936年以來，已召開了十一屆國際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議。近四十年來，由于尖端科學(xué)、生產(chǎn)發(fā)展的需要，土力學(xué)的研究領(lǐng)域又有了明顯的擴大土動力學(xué)、凍土力學(xué)、海洋土力學(xué)、月球土力學(xué)同時巖石力學(xué)也已與土力學(xué)分離而單獨稱為一門學(xué)科。1.1土體的基本特征上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基示意圖研究對象：土

土的性狀變化很大，土力學(xué)理論依靠較多的簡化假設(shè)，因此在處理工程中的土力學(xué)問題時，不能單憑數(shù)學(xué)和力學(xué)的方法，我們同時需要室內(nèi)和野外的測試手段，實地觀察和經(jīng)驗判斷。土的概念：在土木工程領(lǐng)域，土是指覆蓋在地表的沒有膠結(jié)和弱膠結(jié)的顆粒堆積物，土與巖石的區(qū)分僅在于顆粒膠結(jié)的強弱，所以，有時也會遇到難以區(qū)分的情況。

土的來源土根據(jù)來源可分為無機土：巖石風(fēng)化天然土土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物有機土：腐殖土，由植物完全或部分分解的堆積物具有高壓縮性、低強度，為不良建筑物地基風(fēng)化：物理風(fēng)化：溫度應(yīng)力巖石開裂水的凍脹裂縫張開巖石開裂波浪沖擊地震風(fēng)沙礫沖擊巖石破裂化學(xué)風(fēng)化：巖石與空氣、水和各種溶液相接觸經(jīng)氧化炭化作用分解成細小的顆粒致使巖石的礦物成分發(fā)生變化水化在自然界，物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化是同時或交替進行的，所以任何一種天然土通常既是物理風(fēng)化的產(chǎn)物，又是化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物。土的種類殘積土：巖石風(fēng)化后仍然留在原地的堆積物。殘積土的厚度和風(fēng)化程度主要取決于氣候條件和暴露時間，其明顯特征是顆粒多為角粒，且母巖種類對殘積土的性質(zhì)有顯著影響。(優(yōu)良母巖、質(zhì)地不良母巖)運積土：經(jīng)流水、風(fēng)和冰川等動力搬運離開產(chǎn)地的堆積物?？煞譃楹恿鬟\積土風(fēng)積土冰川沉積土沼澤土（腐植土）河流沉積土水沖積形成的，上游顆粒粗，下游顆粒細，故：

上游：強透水，引起滲漏和滲透變形問題

下游：地基土的高壓縮性和低強度引起的基礎(chǔ)沉降和穩(wěn)定問題，同時要考慮滲透變形問題風(fēng)積土黃土典型特點：濕陷性，所謂濕陷性指黃土未浸水時，含水率低，一般10%左右，仍能維持陡壁或承受較大的建筑物荷載，可一旦濕水，其膠結(jié)強度會迅速降低，會在自重或建筑物荷載下劇烈下沉，黃土的這種性質(zhì)稱為濕陷性。冰川沉積土未經(jīng)水流搬運，直接從冰層中擱置下來的冰磧土。其特點是：不成層，性質(zhì)一般不均勻，可作為土石壩的不透水材料，而化學(xué)膠結(jié)的冰磧土具有很高的密實性，常常是極好的建筑物地基。冰水沖積土：由冰川融化水搬運、堆積在冰層外圍的沖積土，具有與河流沖積土類似的性質(zhì)，是優(yōu)良的透水材料和混凝土骨料風(fēng)積土（黃土高原風(fēng)成學(xué)說）雅丹地貌（風(fēng)蝕作用形成）物理風(fēng)化物理風(fēng)化風(fēng)的作用水的作用化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化天然地質(zhì)體土的物理力學(xué)性質(zhì)隨母巖種類,形成過程等不同而不同；土的物理力學(xué)性質(zhì)隨環(huán)境條件(溫度,濕度,水分,壓力等)不同而不同。人工土體：人為控制土的結(jié)構(gòu)與組成天然土體：自然形成土體與結(jié)構(gòu)不確定性：土的物理力學(xué)性質(zhì)隨母巖種類,形成過程等不同而不同；不均勻性：具有明顯的空間變異性；易變性：土的物理力學(xué)性質(zhì)隨環(huán)境條件(溫度,濕度,水分,壓力等)不同而不同；多相性：由固相、液相、氣相組成。固體礦物顆粒（固相）土中氣體（氣相）

土中水（液相）

土的組成土的固體顆粒是土的三相組成中的主體，是決定土的工程性質(zhì)的主要成分。土體與肢巖體連續(xù)性俱：土體細看成為預(yù)連續(xù)介器質(zhì)，巖藝石常認灰為是不醉連續(xù)介巡壽質(zhì)；滲透性詠：土體載一般無灑明顯的殘方向性饒，巖石仍具有明勾顯的方躺向性；破壞機輸理：土擱體內(nèi)部踏對土顆祖粒的約菌束較弱老，巖石巧內(nèi)部的逆膠結(jié)能終力較強觸，一般埋沿不連叔續(xù)面發(fā)個生破壞燭。土體誕的材母料性敘質(zhì)土體諸作為棄結(jié)構(gòu)壁材料芒與力膽學(xué)介哈質(zhì)，元具有多相性、易碎性、變異性，土的新力學(xué)性簽質(zhì)取決蘿于地質(zhì)成愁因、物質(zhì)吩組成、結(jié)構(gòu)特泛征。影響述因素朝多，尊影響銀因素艱之間南的相擋互作欲用，抱根據(jù)掘土的餓組成映與結(jié)罰構(gòu)進糧行完屋全的盤定量聯(lián)分析鍬是困袖難的悔，需慮要借折助工茅程經(jīng)鎖驗、躁實驗借等手爭段進曬行分蜘析。1.2土的卵結(jié)構(gòu)渣與組天成土的固添體顆粒非粘土?xí)兊V物顆癥粒：土中末的原生廁礦物以甩石英為承主，含荷有少量駱長石、販云母等驕。粘土礦擔(dān)物顆粒腔：次生滅礦物的杜主要組哥成部分例，最常射見的是高嶺蘋石、伊利圣石、蒙脫嶄石，基竹本單迅元為葛硅氧暢四面密體、減鋁氫概氧八襯面體液。粘粒粉粒砂粒圓粒碎石塊石0.0050.075260200巨粒粗粒細粒粒組的員概念：珍工程上燙將大小標，性質(zhì)磨相近的迷土粒合邪并為一稻組，稱逗粒組，槍其分界文尺寸稱撒界限粒爛徑。土粒粒燃度與粒仙組砂粒硅氧四夸面體菊硅氧晶僵片鋁氫琴氧八倒面體鞠鋁撕氫氧饅晶片沿平面題展布晶胞置（結(jié)螺構(gòu)單暖元）片狀粘酸土礦物相互疊真合1：1型2：1型組合蒙脫石伊利邪石高嶺石礦物類型結(jié)構(gòu)類型晶胞厚度(A)比表面積(m2/g)高嶺石1：17.210~20伊利石2：11080~100蒙脫石2：114800主要粘跨土礦物音的性質(zhì)土顆企粒與放孔隙互水液態(tài)水結(jié)合水自由蝴水強結(jié)曉合水弱結(jié)合娘水不能傳鞠遞靜水疾壓力重力水毛細水能傳遞犯靜水壓覆力結(jié)合水潔：指由公電分短子引期力吸躍附于箱土粒闊表面徑成薄匹膜狀非的水掩。根畏據(jù)受港電場茂作用嫩力的倉大小邀及離援顆粒澡表面疤遠近麻，又錦可以灣分成強結(jié)合溫水和弱結(jié)合氧水兩類?！鶑娊Y(jié)合溝水：緊靠于俗顆粒表含面、所贊受電場丹的作用宴力很大狀、幾乎舊完全固奇定排列覆、喪失準液體的播特性而啄接近于鎮(zhèn)固體，角冰點遠得低于0℃，密妄度比游自由檔水的泰大，羨在案105℃以上時憂才可被羽蒸發(fā)；※弱結(jié)燃合水樓：緊靠摔強結(jié)堂合水晉的外排圍形茄成的從結(jié)合枝水膜室，所處受的避電場谷作用農(nóng)力隨儲著與痛顆粒風(fēng)距離嬌增大險而減浸弱。腦是一壤種粘炕滯水浸膜，裹可因插電場竟引力閣從一陵個土鋪粒周碧圍轉(zhuǎn)皆移到孤另一喪個土什粒周啄圍。亞即弱現(xiàn)結(jié)合肚水膜趴能發(fā)驚生變霞形，承但不之因重酸力作耗用而閃流動載。弱華結(jié)合水水的佩存在禽是粘問性土扁在某級一含坑水量客范圍體內(nèi)表揭現(xiàn)出智可塑縮慧性的銳原因使。結(jié)合水按示意圖土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水結(jié)合水存于孔隙中粘粒危表面?zhèn)€的擴轉(zhuǎn)散雙光電層負電崇荷顆粒線表面擴散賞層固定棗層土的微岸觀結(jié)構(gòu)茶特征結(jié)構(gòu)壇形式粗粒土傷：單粒蜜結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)輝構(gòu)松散咐狀態(tài)密實要狀態(tài)粉土：蜂窩結(jié)施構(gòu)粘性土唐：絮狀結(jié)思構(gòu)顆粒級鹽配不均雪勻系激數(shù)d60—限定粉粒徑d10—有效粒長徑d30—中值襯粒徑曲率系嘗數(shù)級配回評定孔隙分聲布土的孔似隙結(jié)構(gòu)——不同大砍小的孔勵隙所占調(diào)比例的賴分布情巡壽況d：孔隙恰直徑；p(d)：大于d的孔異隙體皆積百協(xié)分含譯量；V：大于d的孔向隙體永積；Vz：總孔嗎隙體積核?？讖椒趾醪记€1.3連續(xù)介醒質(zhì)力學(xué)越原理基本妙假定連續(xù)性堅假定——土體職為連貍續(xù)介翁質(zhì)。物質(zhì)點樓無孔隙少地分布濃于物體膚所占的功空間物體在饑變形過原程中仍槽保持連眨續(xù)性均勻熊性假類定——物體內(nèi)派各點的任物理力嗚學(xué)性質(zhì)朝相同。各向同攝性假定——材料性擱質(zhì)與方脈向無關(guān)小變形哥假定——物體在老外力作芽用下產(chǎn)泳生的變榨形很小我，不考跡慮因變智形引起掠的尺寸推變化。基本方初程平衡方陜程幾何方勵