1、土壤力學(xué)課：第一主要內(nèi)容：簡介；地質(zhì)作用礦物和巖石第四系沉積物的重點(diǎn)內(nèi)容：土和土動(dòng)力學(xué)的基本概念；外力地質(zhì)作用第四系沉積物教授方法：啟發(fā)性、緒論1、土力學(xué)的研究對(duì)象土力學(xué)主要是解決工程中土壤性質(zhì)、強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題的研究領(lǐng)域。在工程建設(shè)中，土經(jīng)常以其他對(duì)象為研究對(duì)象。在土層上建造房屋、橋梁、公路和鐵路時(shí)，泥土用于支撐來自上層建筑的荷載，此時(shí)泥土用作地基。堤防、地球壩等土工織物，土壤已成為建筑材料。地鐵、隧道、涵洞等地下工程，土壤是地下結(jié)構(gòu)周圍的媒介或環(huán)境。土壤分布在地殼表面，其工程性質(zhì)差異很大。因此，進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，必須結(jié)合土壤的實(shí)際工程性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。土動(dòng)力學(xué)研究的對(duì)象是分散土壤，與巖石、土壤相

2、關(guān)，存在差異。土壤的主要特征是分散性、復(fù)雜性和變性。其性質(zhì)會(huì)隨著溫度、濕度等外部環(huán)境而發(fā)生很大變化。巖石和土壤有差異，巖石有氣孔和空隙，但可以用連續(xù)介質(zhì)粗略地看出來。巖石主要是巖石力學(xué)(或隧道力學(xué))的研究對(duì)象。土壤屬于農(nóng)業(yè)學(xué)科，是土壤學(xué)研究的對(duì)象。土壤的主要特征是有肥力，可以提供植物生長過程中所需的養(yǎng)分。人類對(duì)土壤的認(rèn)識(shí)和利用比土壤豐富得多，土壤學(xué)的發(fā)展也比土力學(xué)快得多。但是要指出，學(xué)科徐璐交叉滲透，巖石力學(xué)、土力學(xué)、土壤力學(xué)密切相關(guān)，土壤力學(xué)在發(fā)展過程中利用了很多巖石力學(xué)和土壤學(xué)的成果。第二，土力學(xué)研究內(nèi)容的基本概念(1)土壤：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

3、體。(2)土壤的三相組成：固體粒子(土壤粒子)水和氣體(3)土壤力學(xué)：研究土壤物理力學(xué)特性、變形和強(qiáng)度規(guī)則、土壤穩(wěn)定性的科學(xué)。土力學(xué)是巖土力學(xué)的一個(gè)分支。2土力學(xué)的研究內(nèi)容(1)土壤的物理、力學(xué)、物理化學(xué)性質(zhì)(2)宏觀和微觀結(jié)構(gòu)；(3)土壤的可壓縮性；(4)強(qiáng)度特性；(5)滲透性；(6)動(dòng)力特性等。為各種土木工程的穩(wěn)定和安全提供科學(xué)對(duì)策。3，土力學(xué)發(fā)展概況(獨(dú)學(xué))4，本學(xué)科與土木工程的關(guān)系將在土木工程設(shè)計(jì)和施工中遇到大量與土相關(guān)的工程學(xué)科技術(shù)問題。(1)在鐵路或公路的路基工程中，泥土是建設(shè)堤壩的基本材料，也是支撐堤壩的基礎(chǔ)。路堤的臨界高度和邊坡值都與土的剪切強(qiáng)度指標(biāo)和土的穩(wěn)定性有關(guān)。(2)在路

4、基工程中，土要用建筑材料壓延法壓實(shí)土，保證堤壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，必須研究土壤的壓縮機(jī)制、壓縮方法、壓縮指標(biāo)評(píng)價(jià)等土壤的可壓縮性。(3)用土壓力理論計(jì)算擋土墻設(shè)計(jì)的主要外荷載-土壓力的使用。(4)隨著我國高速公路和高速鐵路的大量建設(shè)，對(duì)路基沉降計(jì)算和控制提出了更高的要求，解決沉降問題需要對(duì)土的壓實(shí)特性進(jìn)行深入的研究。(5)軟土地基的加固技術(shù)需要對(duì)軟土進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。(6)在路面工程中，土氣的冷凍和顛覆是我國北部地區(qū)很突出的問題，預(yù)防東海的有效措施是基于土力學(xué)原理。(7)穩(wěn)定的土壤是比較經(jīng)濟(jì)的基層材料，他是根據(jù)土壤的理化性質(zhì)提出的土壤改良措施。道路通常在車輛的反復(fù)荷載下工作，因此

5、需要研究反復(fù)荷載下土壤的變形特性。(8)在建筑、橋梁等工程中，基礎(chǔ)和基礎(chǔ)屬于建筑的基礎(chǔ)和地下隱蔽工程，經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)必須依靠土力學(xué)基本理論的支持。(9)橋梁、房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)需要研究土壤的動(dòng)力特性。由此可見，土力學(xué)這門學(xué)科與土木工程主修課程的學(xué)習(xí)和今后的技術(shù)工作有著非常密切的關(guān)系。學(xué)習(xí)牙齒課程是為了更好地學(xué)習(xí)主修課程，也是為了為以后更好地解決與土壤相關(guān)的工程學(xué)科技術(shù)問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第一章工程地質(zhì)1.1概述，如上分析，工程地質(zhì)與道教工程的關(guān)系非常密切。因?yàn)楦鞣N道路和橋梁都建在地球表面，都要和泥土打交道。建筑工地的工程地質(zhì)條件直接影響道教的設(shè)計(jì)方案、施工及工程投資。所以，我先說一下有

6、關(guān)土壤學(xué)的內(nèi)容。1.地質(zhì)作用1內(nèi)力地質(zhì)作用：地球自轉(zhuǎn)引起的旋轉(zhuǎn)可能是巖漿活動(dòng)、地殼運(yùn)動(dòng)、變質(zhì)作用等引起的。2外力地質(zhì)作用：可能是太陽輻射能和地球重力位(如風(fēng)化、侵蝕、處理、沉積作用等)引起的。第二，風(fēng)化作用1物理風(fēng)化：由于地表巖石溫度變化，溫度應(yīng)力和裂縫水的霜干和鹽流結(jié)晶膨脹，巖石破碎成碎片或碎屑，其化學(xué)成分尚未改變。牙齒過程稱為物理風(fēng)化作用。氣溫升高，巖石的膨脹引起壓力應(yīng)力，氣溫下降，巖石的收縮產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，兩種牙齒經(jīng)常交替，巖石表面出現(xiàn)很多裂縫，最終崩潰。相反，水結(jié)冰時(shí)會(huì)產(chǎn)生體積膨脹或鹽類結(jié)晶膨脹，從而加速巖石崩塌過程。土壤中的礫石、碎石、沙子等粗顆粒就是巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物。2化學(xué)風(fēng)化作用

7、：水、大氣、有機(jī)體的化學(xué)作用或生物化學(xué)作用使巖石的化學(xué)成分水合、氧化、還原、碳酸化溶解的過程稱為化學(xué)風(fēng)化?；瘜W(xué)風(fēng)化作用不僅破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，還改變了化學(xué)成分，形成了新的礦物。粘土粒子是巖石化學(xué)風(fēng)化后的產(chǎn)物。3生物風(fēng)化作用：指在生物活動(dòng)中對(duì)巖石的破壞作用。根生長時(shí)施加周圍巖石的壓力超過巖石的強(qiáng)度，巖石上有裂紋，可能會(huì)被破壞。在地表淺層活動(dòng)的動(dòng)物(如老鼠、蚯蚓等)也能把巖石打碎成泥土。開山、挖隧道等作用產(chǎn)生的泥土等。第三，侵蝕風(fēng)化后的巖石產(chǎn)物在冰川、風(fēng)、水、重力的作用下與母巖分離的現(xiàn)象稱為剝蝕。4.將巖石碎片或碎屑從母巖中分離出來，然后到達(dá)新的平衡位置，稱為搬運(yùn)。1處理方法(1)風(fēng)；(2)流水；(

8、3)冰川；(4)雪崩；(5)自然起伏地形形成高差，在自重作用下從高到低移動(dòng)。(6)手動(dòng)送貨。2伴隨現(xiàn)象(1)研磨公園；(2)進(jìn)一步破裂或裂開是相互碰撞、摩擦或制冷作用的結(jié)果。(3)分線現(xiàn)象：在輸送過程中存在分線現(xiàn)象，同一組范圍的粒子聚集在同一區(qū)域，大顆粒的巖石碎片通常被運(yùn)送到比較近的地方，小顆粒可以被移走并沉積。5.據(jù)說在運(yùn)輸沉積巖碎片和碎屑后，堆積在某個(gè)地區(qū)，沉積下來。1.2礦物和巖石1，主要粗巖礦物1礦物：由地殼中具有特定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素或化合物構(gòu)成巖石細(xì)胞。目前發(fā)現(xiàn)的礦物有3000多種，但常見的粗巖礦物只有30多種。2.礦物(1)原生礦物：巖漿凝結(jié)，石英、長石、角閃石、輝石、

9、云母等(2)次生礦物由原生礦物風(fēng)化產(chǎn)生，如長石風(fēng)化、角閃石風(fēng)化、綠泥石等。2，巖石1，巖石類型(1)為原因：巖諾姆(火成巖):地殼下熔巖融化地殼或地面凝結(jié)形成的巖石。沉積巖：巖石被移至風(fēng)化、侵蝕、低地沉積，在常溫常壓下由壓縮、化學(xué)物的結(jié)合、再結(jié)晶、硬化等成巖作用形成的巖石。沉積巖石分布廣泛，約占地球表面的75。變質(zhì)巖：在高溫高壓或化學(xué)活性物質(zhì)的作用下，通過改變?cè)紟r石的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、甚至礦物成分而形成的新巖石稱為變質(zhì)巖。(2)根據(jù)堅(jiān)固性：堅(jiān)硬巖石：飽和單軸極端抗壓強(qiáng)度Sb30MPa軟巖：飽和單軸極端抗壓強(qiáng)度Sb30MPa (3)風(fēng)化程度：微風(fēng)化巖石；中間風(fēng)化巖石；強(qiáng)風(fēng)化巖石。2、巖石特性(1)強(qiáng)

10、度；(2)低壓縮性(3)投手性別差異。是很好的天然基礎(chǔ)。1.3第四系沉積物(層)第四系沉積物(土):表層巖石是經(jīng)過風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)而堆積的年代不長、未擠壓、松散狀態(tài)的沉積物。建筑工地一般包括第四系沉積物。第四系沉積物分為以下類型：1、殘骸：巖石風(fēng)化侵蝕后的產(chǎn)物仍未原地搬運(yùn)，牙齒沉積物稱為殘?jiān)?。殘留物和基巖之間通常有風(fēng)化帶。殘留物和強(qiáng)風(fēng)化帶之間沒有明顯的差別。兩者的界限實(shí)際上很難區(qū)分。殘留物和風(fēng)化層的主要區(qū)別在于，殘留物是經(jīng)過風(fēng)化侵蝕和水流去除小顆粒后留下的厚顆粒沉積物。風(fēng)化帶雖然經(jīng)過風(fēng)化，但沒有經(jīng)過侵蝕和搬運(yùn)。殘留物特征：(1)顆粒是圓的，不能分離，大部分是角度粗糙的土。(2)由于沒有搬運(yùn)和沉

11、積，沒有層內(nèi)結(jié)構(gòu)。(3)其礦物成分與下巖相一致，這是鑒定殘留物的主要依據(jù)。(。(4)孔隙度大，均勻性差，作為建筑物基礎(chǔ)，容易發(fā)生不均勻沉降。2 .斜坡：高風(fēng)化、侵蝕后的巖石產(chǎn)物，在自重、風(fēng)、流水的作用下沿山坡向下移動(dòng)，最終沉積在相對(duì)平坦的山坡上而形成的沉積物。邊坡性質(zhì)：(1)通常分布在傾斜腰部或傾斜角度以下。(2)磨削圓或分類現(xiàn)象的程度不同。(3)土質(zhì)不均勻，厚度變化大，斜坡厚度薄，山坡下部厚度厚。(4)一般堆積在傾斜的山坡上，所以容易滑倒。(。在這樣的基礎(chǔ)上建設(shè)建筑物容易發(fā)生山體滑坡。第三，洪積物：暴雨或融雪形成的臨時(shí)洪水，具有強(qiáng)大的搬運(yùn)能力，攜帶大量泥沙和石頭，最終堆積在山谷的出口或產(chǎn)前平

12、原形成的沉積物。洪積物的累積面積從幾平方米到幾十平方公里，在許多山和平原的交界處，各溝渠的洪積物不斷發(fā)展，形成洪積平原。洪積物特征：(1)有磨分類現(xiàn)象，離山越遠(yuǎn)，顆粒越細(xì)。(2)分布范圍大部分為扇形。右圖所示(3)山洪暴發(fā)，每次大小不同，堆積的物質(zhì)也不同。因此，洪積物往往是不規(guī)則的交替層結(jié)構(gòu)，有夾層、尖夾等的散射。(4)作為建筑物的基礎(chǔ)，一般被認(rèn)為是理想的。特別是靠近山前的洪積物，強(qiáng)度高，是很好的天然地基。在遠(yuǎn)離山區(qū)的地區(qū)，洪積物顆粒較細(xì)，成分均勻，地下水位深，屬于良好的基礎(chǔ)。但是，有時(shí)在上述兩個(gè)部門的中間地帶，地下水溢出地表形成沼澤，因此作為基礎(chǔ)要慎重。第四，沖擊物：是河水侵蝕兩岸巖石和上蓋

13、后，在河坡平緩的地帶沉積形成的沉積物的搬運(yùn)。沖擊物廣泛分布在表面，主要類型為1，平原溪谷沖擊物(見下文)(1)河床沉積物。(2)河流緩慢的海灘沉積物；(3)河流階地沉積物；(4)古代河流沉積物。2 .山區(qū)河谷沖擊物：山區(qū)河流速度大，大部分是漂浮石、礫石、碎石、厚度一般為1015米3，產(chǎn)前平原沖擊物：產(chǎn)前平原沖擊物有分帶性，近山一帶由粗糙物質(zhì)組成，平原低地逐漸變成沙和粘土。4.三角洲沉積物：大量小顆粒土，從河流入?；蜻M(jìn)入湖入口的地方運(yùn)輸，形成面積大、厚度大的三角洲沉積物，一般以沙、粉質(zhì)粘土、粉土為主。牙齒物質(zhì)經(jīng)過河川的遠(yuǎn)距離搬運(yùn)后，一般分類性和顆粒研磨圓度好，傾斜分層也比較發(fā)達(dá)。三角洲地區(qū)地下水

14、水位高，水系密集，牙齒地區(qū)內(nèi)沉積物形成飽和砂土和軟黏土，承載能力低，可壓縮性高，作為建筑基礎(chǔ)要特別小心。5.海上沉積物海洋根據(jù)海水深度分為4個(gè)區(qū)域，海岸地區(qū)是指漲潮時(shí)被淹沒，退潮時(shí)掉落的地帶。淺海地區(qū)為大陸架，水深0200米，寬度100200公里；稱為。陸坡地區(qū)水深2001000米，寬度200300公里；水深超過1000米是深海區(qū)域。不同地區(qū)的沉積物不同。(1)海岸沉積物：主要由礫石、碎石、沙子等組成，基本水平或平緩傾斜的分層結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，沙層經(jīng)常有波浪作用留下的痕跡。(2)淺海沉積物：主要由細(xì)顆粒沙、粘性土和泥漿組成，具有分層結(jié)構(gòu)，水分含量高，強(qiáng)度低，壓縮性大。(3)土坡和深海沉積物：主要是

15、有機(jī)淤泥。6.湖沉積物1，湖相沉積物湖水波侵蝕湖岸而形成的碎屑物質(zhì)堆積在湖內(nèi)或湖心，形成湖相沉積物。湖邊附近堆積的大部分是粗顆粒的碎石、碎石和沙土。原安或護(hù)心堆積的是細(xì)沙或黏土，所以近安地區(qū)的土壤強(qiáng)度高，護(hù)心最差。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇，原案)2。沼澤沉積物湖逐漸堵塞，陸地沼澤化變成沼澤，形成沼澤沉積物(沼澤澤土)，主要由半腐爛植物殘?bào)w(活性炭)組成，水分含量很高，可達(dá)100%，可壓縮性大，負(fù)荷力很低，不適合作為建筑物的天然基礎(chǔ)。7.冰川沉積物8，風(fēng)積物，工作：補(bǔ)充劑4系沉積物的類型是什么？土壤力學(xué)課程計(jì)劃，主要內(nèi)容：土壤生成和特征；土壤的三相組成；土壤三相比指標(biāo)的重點(diǎn)內(nèi)容：土壤三

16、相組成；土壤三相比指標(biāo)及其相互關(guān)系教授方法：啟發(fā)和邏輯推理式，第二章土壤的物理性質(zhì)和工程學(xué)科分類2.1土壤的生成和特性1，土壤的生成土壤是巖石經(jīng)過風(fēng)化、侵蝕、處理、沉積等過程后的產(chǎn)物，土壤的來源是巖石。地球表面3080公里的范圍是地殼，地殼本來是堅(jiān)硬的巖石。完整的巖石風(fēng)化和不同粒度的固體粒子搬運(yùn)和沉積土(第四紀(jì)沉積物)成巖作用巖石。因此，在地殼變動(dòng)的億萬年歷史中，巖石和土壤可以交替形成，周期性破碎和聚集。2、土壤的特性在土力學(xué)中作為一種工程材料進(jìn)行研究。與其他材料相比，土壤具有以下特性：1分散性(可壓縮性、強(qiáng)度、透水性):粒子之間沒有粘合或軟弱粘合，有很多洞，可以與投手通風(fēng)。2多相性：土壤經(jīng)常

17、是由固體粒子、水和氣體組成的三相體系，三相之間的質(zhì)量和數(shù)量變化直接影響其工程性質(zhì)。3平流層：土壤在沉積過程中不同階段的沉積物成分、粒子大小、顏色等有所不同，表現(xiàn)出垂直分層的特征。4.可變性：土壤是自然界長期地質(zhì)史時(shí)代演變的多礦物復(fù)合體，性質(zhì)復(fù)雜，不均勻，隨著時(shí)間的推移不斷變化。2.2土壤的三相組成土壤由土壤的顆粒構(gòu)成骨架，骨架之間有孔，孔隙有液態(tài)水和空氣。不同地區(qū)的三相配置比例不同。即使是同一個(gè)地方的土體，三相的構(gòu)成也因環(huán)境而異。天氣的晴雨、季節(jié)的變化、溫度的高低、地下水位的上升等都可能引起土壤三相比例的變化。土壤的空隙都裝滿了水，就是飽和的土壤。氣功全部充滿氣體，就叫干土。土壤中的縫隙里水和氣體都存在的時(shí)候，是不飽和的土壤。土體的三相比例不同，土體的狀態(tài)和工程性質(zhì)也不同。例如：干粘土堅(jiān)硬、強(qiáng)度高，濕黏土可塑性和強(qiáng)度低。由此可見，土壤中的3對(duì)物理力學(xué)性質(zhì)有很大影響，必須先研究土壤的三相組成。第一，土壤中固體粒子1土粒的劃分，自然界中存在各種土壤，其顆粒大小不同。110-6毫米的非常細(xì)的粘土顆粒，變成幾米大小的巖石碎片。結(jié)果土壤的物理力學(xué)性質(zhì)也出現(xiàn)了明顯的差異。也就是說，即使土壤的礦物成分相同，如果顆粒不同，土壤的物理性