土力學SoilMechanics教師：王中華南昌航空大學土建學院土力學是研究土的物理性質(zhì)以及在荷載作用下土體內(nèi)部的應力變形和強度規(guī)律的一門學科。土力學是土木工程、水利水電工程、地質(zhì)工程、交通工程、港口工程等專業(yè)的基礎力學課程。

緒論什么是土？土有哪些特點？土力學有何特點？為什么要學習土力學？土力學的發(fā)展歷史？土力學包括哪些內(nèi)容？如何學好土力學？課程內(nèi)容什么是土？巖石地球風化顆粒堆積物地球地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期的風化、搬運和沉積作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。土的種類（地質(zhì)成因）殘積土：

巖石風化后仍然留在原地的堆積物。殘積土的厚度和風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、風和冰川等動力搬運離開產(chǎn)地的堆積物?？煞譃椋汉恿鬟\積土風積土冰川沉積土沼澤土（腐植土）土有哪些特點？巖石的風化產(chǎn)物非連續(xù)介質(zhì)受力以后易變形體積變化主要是孔隙變化剪切變形主要由顆粒相對位移引起強度低碎散性固相—土骨架液相—水氣相—空氣受力后由圖骨架、孔隙介質(zhì)共同承擔孔隙流體（水）流動存在復雜的相互作用三相體系多項介質(zhì)土有哪些特點？非均勻性各向異性結(jié)構(gòu)性時空變異性自然變異性土有哪些特點？自然界的產(chǎn)物變形特性強度特性滲透特性碎散性三相體系自然變異性力學性質(zhì)復雜土有哪些特點？學科研究對象理論力學質(zhì)點或剛體材料力學單個彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)彈性力學彈性實體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水力學不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體土力學天然的三相碎散堆積物碎散材料土有哪些特點？連續(xù)介質(zhì)力學的基本知識描述碎散體特性的理論知識土力學土的變形、強度和滲透特性以及與此有關的工程問題為什么要學習土力學？土具有廣泛的工程應用土工建筑材料建筑物的地基建筑環(huán)境存在大量與土有關的工程問題

強度問題變形問題滲流問題加拿大Transcona谷倉概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個圓筒倉，容積36368m3。鋼混筏板基礎，厚61cm，埋深3.66m。1911年動工，1913年完工，自重20000T。事故：

1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822T谷物時，1小時豎向沉降達30.5cm24小時傾斜26°53′西側(cè)下沉7.32m，東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損事故的原因：設計時未對谷倉地基承載力進行調(diào)查研究，而采用了鄰近建筑地基352kPa的承載力，事后1952年的勘察試驗與計算表明，該地基的實際承載力為193.8～276.6kPa，遠小于谷倉地基破壞時329.4kPa的地基壓力，地基因超載而發(fā)生強度破壞。

處理：事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把艙體逐漸糾正過來，但位置較原先下降4m。1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。原因：山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進一步大大降低，滲透力使滑動力增加，安全系數(shù)下降。香港寶城滑坡港島1972PoShan滑坡(20,000m3)(67死、20傷)香港寶城滑坡

Early1972滑坡前June1972滑坡后滑坡造成的破壞基坑的倒塌09.06.27·上海蓮花河畔景苑

09.06.27·蓮花河畔景苑事故原因？原勘察報告，經(jīng)現(xiàn)場補充勘察和復核，符合規(guī)范要求；原結(jié)構(gòu)設計，經(jīng)復核符合規(guī)范要求；大樓所用PHC管樁，經(jīng)檢測質(zhì)量符合規(guī)范要求。

壓力太大，自殺了…？09.06.27·蓮花河畔景苑事故原因？房屋傾倒的主要原因是，緊貼7號樓北側(cè)，在短期內(nèi)堆土過高，最高處達10米左右；與此同時，緊鄰大樓南側(cè)的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導致房屋傾倒。堆土和深坑是元兇！變形問題—沉降與不均勻沉降是比薩大教堂的鐘樓，最早開建于1173年8月，建到第三層時發(fā)現(xiàn)塔身向南側(cè)傾斜，1178年建塔工程被迫停止。1272年工程重新開工，1278年建完第七層時工程再度停了下來。1360年又開始在塔頂建造鐘樓頂閣，10年后的1370年終于完工。此時比薩斜塔共傾斜了2.1米。1838年，比薩斜塔又出現(xiàn)了一次較大幅度的傾斜，此后，斜塔以每年平均1.1毫米的速度繼續(xù)傾斜，最大傾斜達4m多，塔身重心線偏離超過10%。比薩斜塔上海展覽中心在20世紀50年代建造的上海展覽館，建成后11年它的中央大廳箱形基礎的實測沉降達到1600mm。目前的沉降量達到了1900mm，實測建筑物的傾斜已達3.7‰。在上海地區(qū)是一個非常典型的工程實錄，從這個實錄中人們可以得到很深刻的教訓。關西國際機場建在大阪東南、離海岸大約3英里的大沙灘上。這個大沙灘，長2.5英里，寬0.75英里。事故原因土力學的發(fā)展歷史一、重要歷史階段

土力學始于18～19世紀

1773年Coulomb建立并由Mohr發(fā)展了土的Mohr-Coulomb強度理論

1776年Coulomb建立庫倫土壓力理論

1857年Rankine建立朗肯土壓力理論

1885年Boussinesq提出地基表面豎直集中力作用下的理論解答

20世紀初，Prandtl、Terzaghi、Meyerhof極限承載力公式，F(xiàn)ellenius土坡分析瑞典圓弧法；Terzaghi有效應力原理與一維固結(jié)理論。

1925年Terzaghi發(fā)表《土力學》，土力學形成一門獨立學科。二、重要歷史人物

1773年，Coulomb向法蘭西科學院提交了論文“最大最小原理在某些與建筑有關的靜力學問題中的應用”，提出了土的抗剪強度準則（即庫侖定律），還對擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力的確定進行了系統(tǒng)研究，首次提出了主動土壓力和被動土壓力的概念及其計算方法（即庫侖土壓理論）。被認為是古典土力學的基礎，他因此也稱為“土力學之始祖”。

CharlesAugustindeCoulomb(1736-1806)法國工程師，法國科學院院士二、重要歷史人物蘇格蘭土木工程師，1855年后擔任格拉斯哥大學土木工程和力學系主任。

Rankine被后人譽為那個時代的天才，他在熱力學、流體力學及土力學等領域均有杰出的貢獻。1857年Rankine建立朗肯土壓力理論，至今仍在廣泛應用。WilliamJohnMaquornRankine(1820-1872)二、重要歷史人物法國著名的物理學家和數(shù)學家。Boussinesq一生對數(shù)學物理中的所有分支（除電磁學外）都有重要的貢獻。在流體力學方面，他主要研究渦流、波動、固體物對液體流動的阻力、粉狀介質(zhì)的力學機理、流動液體的冷卻作用等方面。1885年Boussinesq提出地基表面豎直集中力作用下的理論解答，是土中應力解答的基本理論。Valentin

JosephBoussinesq(1842-1929)

二、重要歷史人物生于捷克的首都布拉格，畢業(yè)于奧地利的格拉茨（Graz）技術大學，曾任地質(zhì)工程師，后分別在土耳其伊斯坦布爾技術大學、麻省理工學院、維也納技術大學和美國哈佛大學任教。被譽為土力學之父。1925年，Terzaghi在維也納出版了舉世聞名的《Erdbaumechanik》（土力學），該書介紹了他所提出的固結(jié)理論以及土壓力、承載力、穩(wěn)定性分析等理論，標志著土力學這門學科的誕生。

1943年，他還出版了《TheoreticalSoilMechanics》，在這部不朽的著作中，