教学课件·《土力学》.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《教学课件·《土力学》.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土力学 教学 课件
- 资源描述:
-
1、土力学土力学 本课程教学目标本课程教学目标1.掌握与掌握与土力学三大基土力学三大基本问题本问题(渗透、变形、强度渗透、变形、强度)相相 关的基本理论关的基本理论2.利用利用土力学基本理论,掌握三个常见岩土工程问土力学基本理论,掌握三个常见岩土工程问 题题(土压力、土坡稳定性、地基承载力土压力、土坡稳定性、地基承载力)的计算方法的计算方法3.掌握掌握5个基本土力学实验的原理及方法个基本土力学实验的原理及方法本课程考核方法本课程考核方法1.考核方式:闭卷考试考核方式:闭卷考试2.最终成绩组成最终成绩组成(1)考勤考勤:5%(2)作业作业:10%15%(3)期终考试:期终考试:85%80%3.缺勤缺
2、勤1/3者,不能参加考试者,不能参加考试1.1.绪论绪论 1.1 1.1 土力学、地基与基础的概念土力学、地基与基础的概念 1.2 1.2 本课程的主要内容和特点本课程的主要内容和特点 1.3 1.3 本学科的发展概况本学科的发展概况(自修)复习:结构传力途径:复习:结构传力途径:本栋房屋(框架结构)本栋房屋(框架结构)梁梁柱柱 楼板楼板人、物等重量人、物等重量地基地基基础基础建筑物组成:建筑物组成:上部结构上部结构+基础基础+地基地基结构荷载结构荷载基底压力基底压力d1.1.基础的概念基础的概念定义定义:埋入土层一定深度并将各种荷载传给地基埋入土层一定深度并将各种荷载传给地基 的建筑物下部结
3、构。的建筑物下部结构。作用:将建筑物的全部荷载安全、可靠地传作用:将建筑物的全部荷载安全、可靠地传 给地基。给地基。材料:材料:灰土、砖石砌体、混凝土或钢筋混凝土等。灰土、砖石砌体、混凝土或钢筋混凝土等。埋深埋深(埋置深度埋置深度)d:基础底面至地面的竖直距离。:基础底面至地面的竖直距离。第一部分第一部分 土力学、地基与基础的概念土力学、地基与基础的概念类型:按埋深可分为两类:类型:按埋深可分为两类:浅基础:浅基础:埋深埋深d基础宽度基础宽度b设计要求:设计要求:与上部结构和地基相联系,综合考虑其与上部结构和地基相联系,综合考虑其 形式、材料、尺寸等。形式、材料、尺寸等。要求:具有足够的强度、
4、刚度和耐久性。要求:具有足够的强度、刚度和耐久性。1)1)单独基础单独基础常见的基础形式有如下类型:常见的基础形式有如下类型:1)1)单独基础单独基础Individual footing,pad foundation2)2)条型基础条型基础2)2)条型基础条型基础3)3)片筏基础片筏基础4)4)桩基础桩基础软土层4)4)桩基础桩基础2.2.地基的概念地基的概念定义:定义:受到基础荷载影响的受到基础荷载影响的那部分土体那部分土体。作用:作用:承受基础传来的荷载。承受基础传来的荷载。材料:岩石、土层或部分岩石部分土。材料:岩石、土层或部分岩石部分土。它们均是自它们均是自 然的产物。然的产物。要求:
5、要求:强度强度(稳定性稳定性)要求:要求:具有一定的承载能力,不能发生具有一定的承载能力,不能发生 整体破坏。即整体破坏。即p f 变形要求:变形要求:不能超过建筑物的允许变形值。即不能超过建筑物的允许变形值。即S S 类型:类型:天然地基:天然地基:不加处理就可以直接在其上修建基础的不加处理就可以直接在其上修建基础的 地基。地基。人工地基:人工地基:不能满足强度、变形和渗透要求,需要不能满足强度、变形和渗透要求,需要 事先进行人工处理后再在事先进行人工处理后再在其上修建基础其上修建基础 的地基。的地基。设计时:设计时:尽量选择天然地基(造价低、施工方便)。尽量选择天然地基(造价低、施工方便)
6、。人工地基人工地基重锤夯实加固振动压实加固重锤夯实加固振动压实加固3.3.土力学土力学定义:定义:利用力学原理,研究土的强度、变形及渗利用力学原理,研究土的强度、变形及渗 透特性的学科。透特性的学科。主要内容:主要内容:变形问题变形问题 强度问题强度问题 渗透问题渗透问题第二部分第二部分 本课程的主要内容和特点本课程的主要内容和特点 1.1.主要内容:主要内容:土力学土力学+实验实验土力学部分:土力学部分:土的性质及工程分类土的性质及工程分类 地基中的应力地基中的应力 土的变形性质及地基沉降计算土的变形性质及地基沉降计算 土的抗剪强度土的抗剪强度 工程应用(挡土结构上的土压力计算、地基承载力工
7、程应用(挡土结构上的土压力计算、地基承载力 确定、土坡稳定性分析)确定、土坡稳定性分析)实验部分:实验部分:土的基本物理性质指标实验土的基本物理性质指标实验(必做)(必做)黏性土的液塑限实验黏性土的液塑限实验(必做)(必做)土的侧限压缩实验土的侧限压缩实验(必做)(必做)土的直接剪切实验土的直接剪切实验(必做)(必做)土的渗透实验土的渗透实验(必做)(必做)土的击实实验土的击实实验(选做)(选做)2.2.本课程的特点本课程的特点 涉及到的相关课程多涉及到的相关课程多 如:理论力学、材料力学、结构力学、水力学、工程地如:理论力学、材料力学、结构力学、水力学、工程地质与水文地质等质与水文地质等 概
8、念、术语多且较难理解概念、术语多且较难理解 各章节之间连贯性差各章节之间连贯性差徒步行走的土力学原理徒步行走的土力学原理脚后跟着地脚后跟着地脚掌着地脚掌着地以脚趾行走以脚趾行走1360年:再复工,至年:再复工,至1370年竣工,全塔共年竣工,全塔共8 层,高度为层,高度为55m1272年:复工,经年:复工,经6年,至年,至7层,高层,高48m,再,再 停工停工1178年:至年:至4 4层中,高约层中,高约29m,因倾斜停工,因倾斜停工1173年:动工年:动工目前:塔向南倾斜,南北两端沉降差目前:塔向南倾斜,南北两端沉降差1.80m,塔顶离中心线已达塔顶离中心线已达5.27m,倾斜,倾斜5.51
9、590:伽利略在此伽利略在此塔做落体实验塔做落体实验 意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔基岩基岩不均匀不均匀软土层软土层地质剖面图地质剖面图原因:地基持力层为粉砂,下面为粉土原因:地基持力层为粉砂,下面为粉土和粘土层,强度较低,变形较大。和粘土层,强度较低,变形较大。1838-18391838-1839:挖环形基坑卸载:挖环形基坑卸载1933-19351933-1935:基坑防水处理:基坑防水处理 基础环灌浆加固基础环灌浆加固19901990年年1 1月月:封闭封闭19921992年年7 7月:加固塔身,用压重月:加固塔身,用压重 法和取土法进行地法和取土法进行地 基处理基处理目目 前前:正常向游人
10、开放。正常向游人开放。处理措施加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 事故:事故:1913年年9 9月装谷物,月装谷物,10月月当装了当装了3万万m3谷物时,谷物时,1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30cm24小时倾斜小时倾斜27西端下沉西端下沉7.3m 东端上抬东端上抬1.5m上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损原因:地基严重超载,加荷速率太快。原因:地基严重超载,加荷速率太快。不满足强度条件不满足强度条件pf加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 处理:处理:事后在下事后在下面做了七十多面做了七十多个支撑于基岩个支撑于基岩上的混凝土墩,上的混凝土墩,使用使用388个个50t千斤顶以及支千斤顶
11、以及支撑系统,才把撑系统,才把仓体逐渐纠正仓体逐渐纠正过来,但其位过来,但其位置比原来降低置比原来降低了了5 5米。米。2009年6月27日5时30分(上海)第第1 1章章 土的性质及工程分类土的性质及工程分类主要内容:主要内容:土的三相组成及土的结构土的三相组成及土的结构 土的物理性质指标土的物理性质指标 无黏无黏(粘粘)性土的密实度性土的密实度 黏性土的物理特性黏性土的物理特性 土的击实性土的击实性 地基土的工程分类地基土的工程分类1.1-1.2 1.1-1.2 概述及土的形成概述及土的形成2.2.什么是土?什么是土?岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积形成的矿岩石经过风化作用而剥落、搬运、
12、沉积形成的矿物集合体。物集合体。1.1.风化作用风化作用由于昼夜和季节的气温变化由于昼夜和季节的气温变化(使地表各种原岩不断使地表各种原岩不断发生热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎发生热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎)、水和水溶水和水溶液的存在液的存在(使原岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、使原岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂等化学和机械破碎溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂等化学和机械破碎)、动植物和微生物的活动动植物和微生物的活动(使原岩不断发生机械破碎使原岩不断发生机械破碎和化学变化和化学变化),对原岩发生机械破碎和化学变化的对原岩发生机械破碎和化学变化的作用,称为风化作用。作用,
13、称为风化作用。3.3.风化的类型风化的类型 物理风化物理风化定义:定义:由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及盐类的结由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及盐类的结 晶引起的晶引起的岩石表面逐渐破碎崩解的过程岩石表面逐渐破碎崩解的过程。结果:结果:主要使岩石机械破碎。风化的产物主要使岩石机械破碎。风化的产物(原生矿物)(原生矿物)与与 原母岩矿物成分、化学性质相同。原母岩矿物成分、化学性质相同。化学风化化学风化定义:定义:岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物 作用下所引起的破坏过程。作用下所引起的破坏过程。结果:结果:不仅破坏了岩石的结构,而且使
14、其化学成分发生了不仅破坏了岩石的结构,而且使其化学成分发生了 变化,形成新的矿物变化,形成新的矿物(次生矿物)(次生矿物)。生物风化生物风化定义:定义:生物活动过程中对岩石的破坏作用。生物活动过程中对岩石的破坏作用。结果:结果:可能生物原生矿物或次生矿物。可能生物原生矿物或次生矿物。4.4.土性质复杂的原因土性质复杂的原因 成因复杂(自然的产物)成因复杂(自然的产物)组成复杂。通常由以下三部分组成:组成复杂。通常由以下三部分组成:土粒:土粒:构成土的骨架,称为构成土的骨架,称为固相固相。孔隙中的水孔隙中的水(及溶液物质及溶液物质):称为称为液相液相。孔隙中的气体:孔隙中的气体:称为称为气相气相
15、。由此可见:土是一种复合材料由此可见:土是一种复合材料5.5.土与岩石的区别:土与岩石的区别:仅在于颗粒间胶结的强弱。仅在于颗粒间胶结的强弱。粒间无胶结:粒间无胶结:无黏性土(如砂、碎石等)无黏性土(如砂、碎石等)粒间弱胶结:粒间弱胶结:黏性土、粉土等。黏性土、粉土等。粒间强胶结:粒间强胶结:岩石。岩石。特殊情况下的两相土:特殊情况下的两相土:干土干土:土孔隙中无水的土。:土孔隙中无水的土。饱和土饱和土:土孔隙中无气的土:土孔隙中无气的土(如地下水位以下的土如地下水位以下的土)。物理风化产物,石英、长石、云母等。颗粒粗,为砂、砾组主要成分。(1 1)原生矿物)原生矿物化学风化产物,颗粒细,为粘
16、粒组的主要成分。(2 2)次生矿物)次生矿物特点:化学性质稳定,水稳性强。特点:颗粒细,比表面积大,活性大,亲水性强。1.3 1.3 土的三相组成土的三相组成a.粘土矿物粘土矿物复合的铝硅酸盐晶体,片状。高岭石:2322Al O2SiO2H O伊利石:22322K O 3Al O6SiO2H O蒙脱石:2322Al O4SiOnH O亲水性:蒙脱石伊利石高岭石b.倍半氧化物及次生二氧化硅倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生矿物可溶性次生矿物(3 3)有机质)有机质蒙 脱 石2.2.土颗粒的大小和形状土颗粒的大小和形状 自然界中存在的土,都是由粒径大小不同的土粒组成的,土的粒径由自然界中存在的
17、土,都是由粒径大小不同的土粒组成的,土的粒径由粗到细逐渐变化时粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近,性质将大小相近,性质相似的颗粒划归为一组,称为粒组相似的颗粒划归为一组,称为粒组,划分粒组的分界尺寸称为划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。界限粒径。常用常用200、60、2、0.075、0.005mm把土粒分为把土粒分为六大粒组六大粒组:漂漂石石(块石块石)颗颗粒粒(粒径(粒径200mm)卵石卵石(碎石碎石)颗粒颗粒(粒径介于(粒径介于20060mm)圆砾圆砾(角砾角砾)颗粒颗粒(粒径介于(粒径介于602mm)砂粒砂粒(粒径介于(粒径介于20.0
18、75mm)粉粒及粘粒粉粒及粘粒(粒径介于(粒径介于0.0750.005mm)粘土的矿物成分粘土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各 种难溶盐类,它们都是种难溶盐类,它们都是次生矿物次生矿物。表表1-3 土的粒组划分土的粒组划分3.3.土的颗粒级配土的颗粒级配(粒径级配粒径级配)土的颗粒级配:土的颗粒级配:土中各个粒组的相对含量土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总各粒组占土粒总 量的百分数量的百分数)。颗粒级配的用途:颗粒级配的用途:作为确定土的名称和选用建筑材料的重作为确定土的名称和选用建筑材料的重 要依据。它是决定无粘性土工程性质的主要依据。它
19、是决定无粘性土工程性质的主 要因素。要因素。颗粒级配的分析方法颗粒级配的分析方法颗分试验颗分试验筛分法:筛分法:适用于适用于粒径粒径0.075mm。比重计法或移液管法比重计法或移液管法(水分法水分法):适用于适用于粒径粒径5为级配良好;为级配良好;Cu5和和Cc105 0C)下,才能从下,才能从矿物中吸出,故可把它矿物中吸出,故可把它视作矿物本身的一部分视作矿物本身的一部分。(2)结合水)结合水 受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水毛细水重力水重力水自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水与土粒表面结合的水与土粒表面结合的水结合水结合水土粒
20、矿物内部的水土粒矿物内部的水-结晶水结晶水土中水土中水粘粒弱结合水自由水强结合水105oO-2粘土颗粒水分子强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水(2-1)强结合水:)强结合水:没有溶解盐类的能力,没有溶解盐类的能力,不能传递静水压力,牢固地吸附于土粒表不能传递静水压力,牢固地吸附于土粒表面,其性质接近于固体,具有极大的粘滞面,其性质接近于固体,具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。度、弹性和抗剪强度。(2-2)弱结合水:)弱结合水:厚度较强结合水大,具厚度较强结合水大,具有较高的粘滞度、抗剪强度,仍不能传递有较高的粘滞度、抗剪强度,仍不能传递静水压力。静水压力。(3)(3)自自由水由水(3
21、-1)重力水:重力水:在受重力作用在土中流动的水。在受重力作用在土中流动的水。(3-2)毛细水:毛细水:由于水和空气分界处弯液面上产生由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用,土中自由水从地下水位通过土的细的表面张力作用,土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升,形成毛细水。它不仅受重力作用而小通道逐渐上升,形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。且还受到表面张力的支配。(1)开敞气体:孔隙中与大气相通的那部分气体。开敞气体:孔隙中与大气相通的那部分气体。该部分气体该部分气体 对土的性质影响不大。对土的性质影响不大。(2)封闭气体:密闭与孔隙中不与封闭气体:密闭与孔隙中不
22、与大气相通的那部分气体。大气相通的那部分气体。该该 部分气体部分气体使土的渗透性减小,弹性增大和拖延使土的渗透性减小,弹性增大和拖延 了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。(2)(2)土的结构类型土的结构类型(1)(1)土的结构:土的结构:土粒的大小、形状、空间排列和粒间连接特征。土粒的大小、形状、空间排列和粒间连接特征。单粒结构单粒结构 蜂窝结构蜂窝结构(粒径粒径0.0750.005mm)絮状结构絮状结构(粒径粒径0.005mm)(a)疏松疏松(b)密实密实(3)(3)各类型土的形成方式及其特点各类型土的形成方式及其特点单粒结构的土单粒结构的土形成方式:形成方式
23、:在沉积过程中,较粗的颗粒在其自重作用下沉落,每个颗粒都受到在沉积过程中,较粗的颗粒在其自重作用下沉落,每个颗粒都受到 周围已经沉稳的各个颗粒的支承,使各个颗粒相互依靠、交错重叠。周围已经沉稳的各个颗粒的支承,使各个颗粒相互依靠、交错重叠。特点:特点:土粒之间是点与点接触。按其生成条件不同,形成紧密或疏松的状态,土粒之间是点与点接触。按其生成条件不同,形成紧密或疏松的状态,前者较稳定,力学性能好;前者较稳定,力学性能好;后者较稳定,力学性能差。后者较稳定,力学性能差。颗粒较粗的颗粒较粗的粉土、砂土和砾石土类均以该种结构为主。粉土、砂土和砾石土类均以该种结构为主。蜂窝结构的土蜂窝结构的土形成方式
24、:形成方式:较细的土粒在自重作用下沉积,碰到已沉稳的颗粒时,由于颗粒较较细的土粒在自重作用下沉积,碰到已沉稳的颗粒时,由于颗粒较 细,重量轻,如果土粒细,重量轻,如果土粒接触点处的分子引力大于下沉土粒的重量接触点处的分子引力大于下沉土粒的重量 时,土粒便被吸住而不再下沉。时,土粒便被吸住而不再下沉。这样逐渐形成这样逐渐形成链状单元链状单元。很多个这。很多个这 样的链状单元联结起来,便形成孔隙较大疏松的蜂窝结构。样的链状单元联结起来,便形成孔隙较大疏松的蜂窝结构。特点:特点:孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。颗粒较细的
25、颗粒较细的粉土、黏性土均以该种结构为主。粉土、黏性土均以该种结构为主。絮状结构的土絮状结构的土形成方式:形成方式:极细小的黏土颗粒大都呈针状或片状。它们受水分子作用,其表面极细小的黏土颗粒大都呈针状或片状。它们受水分子作用,其表面 都有一层极薄的水膜。这种带有水膜的土粒在水中运动时,由于土都有一层极薄的水膜。这种带有水膜的土粒在水中运动时,由于土 粒之间相互吸引,因而之间以点、线、面的各种薄片结合,然后再粒之间相互吸引,因而之间以点、线、面的各种薄片结合,然后再 沉积,形成所谓的絮状结构。沉积,形成所谓的絮状结构。特点:特点:孔隙大、疏松。当扰动而破坏其天然结构时强度低、压缩性大。孔隙大、疏松
展开阅读全文