中南大学高等2021土力学课件__基本概念回顾
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《土力学教学课件》课件
实例五：某水利工程土石坝渗漏问题
实例三：某桥梁桩基承载力问题
实例六：某港口码头地基承载力问题
实际工程中土力学应用
地基处理：利用土力学原理进 行地基加固和稳定
边坡稳定：利用土力学原理进 行边坡稳定分析和设计
隧道工程：利用土力学原理进 行隧道设计和施工
地下工程：利用土力学原理进 行地下工程设计和施工
THEME TEMPLATE
土的稳定性分析
土的强度：包括抗压强度、抗剪 强度、抗拉强度等
影响因素：土的性质、结构、应 力状态、地下水等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
土的稳定性：包括抗滑移稳定性、 抗倾覆稳定性等
稳定性分析方法：包括极限平衡 法、有限元法、数值模拟法等
滑坡治理措施
监测预警：建立滑坡监测系统， 实时监测滑坡动态
土力学工程应用 ：包括地基处理 、边坡稳定、隧 道工程等
土力学实验：包 括土的物理性质 实验、土的力学 性质实验、土的 工程性质实验等
课件结构
引言：介绍土力学的基本概念和重要性
案例分析：通过案例分析加深对土力 学的理解
理论部分：介绍土力学的基本原理和 理论
总结：总结土力学的核心内容和学习 要点
实践部分：介绍土力学在实际工程中的 应用
粉土：颗粒极小，易于流动，常用 于地基处理和填筑
淤泥：颗粒极小，易于流动，常用 于地基处理和填筑
冻土：在低温下冻结，常用于地基 处理和道路建设
土压力理论
章节副标题
静止土压力
概念：土压力是指土体对挡土墙或其他建筑物产生的压力 产生原因：土体自重、土体变形、土体渗透等因素 计算方法：静止土压力的计算方法包括朗肯土压力理论、库仑土压力理论等 应用：静止土压力理论在土力学、岩土工程等领域有广泛应用
土力学第二章(中南大学)
透力 j：体积力
贮水器 hw
土粒
0
L
土样
滤网
渗
流
渗透力j 渗透力 j ： 单位土体内土 所受到的渗透水流的拖曳
水整体受力分析水整体受力分析-静水
P1 = γwhw W = L γsat ＝L(γ ′ + γw) γ P2 = γwh2 R=?
0 贮水器 hw L
a
b
W
土样
滤网
R + P2 = W + P1 R + γwh2 = L(γ′ γw) + γwhw γ′+ γ′
对粘性土， 对粘性土，影响颗粒的表面
粒径大小及级配
孔隙比
不同粘土矿物之间渗透系数 极大， 极大，其渗透性大小的次序 岭石>伊里石 伊里石>蒙脱石 岭石 伊里石 蒙脱石 ；当粘
矿物成分
结构
中含有可交换的钠离子越多 其渗透性将越低
的性质
塑性指数Ip综合反映土的颗 塑性指数 综合反映土的颗 小和矿物成份， 小和矿物成份，常是渗透系 参数
滤网
Gs −1 icr = 1+ e
icr取 的物
土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或 破坏称为渗透变形或渗透破坏。 破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形是土工 建筑物发生破坏的常见类型 基本类型： 基本类型： • 管涌 • 流土 • 接触流土 • 接触冲刷
单一土层渗透变形 的两种基本型式
向上的渗透作用下 的渗透作用下， 土：在向上的渗透作用下，表层局部范围内的土体 群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土， 群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土，只 坡降达到一定的大小， 坡降达到一定的大小，都可发生流土破坏
高等土力学第一章 课件
添加副标题
高等土力学第一章课件
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 03 土的应力与应变
02 土力学基本概念 04 土的强度与稳定性
05 土压力与挡土墙设 计
06 地基承载力与沉降 计算
07 特殊土工程性质与 处理方法
添加章节标题
土力学基本概念
土的气组成的自然体
黄土的工程分类：根据黄土的工程性质，可 以将黄土分为不同的类型，不同类型的黄土 在工程中的处理方法也有所不同。
黄土的处理方法：包括排水固结法、强夯 法、换填法等，这些方法可以有效地改善 黄土的工程性质，提高工程的稳定性和安 全性。
膨胀土工程性质与处理方法
膨胀土的定义与分类
膨胀土的工程性质
膨胀土的膨胀机理
土的应变：土体变形的大小 和方向
土的应力-应变关系曲线：描述 土的应力与应变之间关系的曲 线
土的应力：土体受到的力，包 括压应力、剪应力和弯应力等
土的应力-应变关系特点：非 线性和弹塑性等
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义：土体抵抗剪切破坏的极限能力 土的强度分类：天然强度、残余强度、有效强度等 影响土强度的因素：土的成分、结构、应力历史、环境条件等 土的强度试验方法：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压试验等
稳定的能力。
地基承载力的影响 因素：包括土的物 理性质、力学性质、 地质条件、地下水 位、荷载大小和分
布等。
添加标题
添加标题
地基承载力与沉降 计算的关系：地基 承载力是影响建筑 物沉降的重要因素 之一，通过合理的 地基设计和沉降计 算，可以确保建筑 物的稳定性和安全
性。
添加标题
地基承载力与建筑 物安全性的关系： 地基承载力不足可 能导致建筑物沉降、 倾斜甚至倒塌，因 此在进行建筑设计 时，必须充分考虑 地基承载力的要求。
高等土力学第一章课件
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 03 土的应力与应变
02 土力学基本概念 04 土的强度与稳定性
05 土压力与挡土墙设 计
06 地基承载力与沉降 计算
07 特殊土工程性质与 处理方法
添加章节标题
土力学基本概念
土的气组成的自然体
黄土的工程分类：根据黄土的工程性质，可 以将黄土分为不同的类型，不同类型的黄土 在工程中的处理方法也有所不同。
黄土的处理方法：包括排水固结法、强夯 法、换填法等，这些方法可以有效地改善 黄土的工程性质，提高工程的稳定性和安 全性。
膨胀土工程性质与处理方法
膨胀土的定义与分类
膨胀土的工程性质
膨胀土的膨胀机理
土的应变：土体变形的大小 和方向
土的应力-应变关系曲线：描述 土的应力与应变之间关系的曲 线
土的应力：土体受到的力，包 括压应力、剪应力和弯应力等
土的应力-应变关系特点：非 线性和弹塑性等
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义：土体抵抗剪切破坏的极限能力 土的强度分类：天然强度、残余强度、有效强度等 影响土强度的因素：土的成分、结构、应力历史、环境条件等 土的强度试验方法：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压试验等
稳定的能力。
地基承载力的影响 因素：包括土的物 理性质、力学性质、 地质条件、地下水 位、荷载大小和分
布等。
添加标题
添加标题
地基承载力与沉降 计算的关系：地基 承载力是影响建筑 物沉降的重要因素 之一，通过合理的 地基设计和沉降计 算，可以确保建筑 物的稳定性和安全
性。
添加标题
地基承载力与建筑 物安全性的关系： 地基承载力不足可 能导致建筑物沉降、 倾斜甚至倒塌，因 此在进行建筑设计 时，必须充分考虑 地基承载力的要求。
中南大学土力学与基础工程课件 土力学1-第六章
0
p1/ 4
说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低
第六章 地基承载力
§6.1 概述 √ §6.2 地基临塑压力 √ §6.3 地基极限承载力的理论近似解 §6.4 按《规范》确定地基承载力 §6.5 原位测试确定地基承载力
§6.3 地基极限承载力的近似解
一、普朗特—维西克理论
45o＋ / 2 45o－ / Ⅰ 2 Ⅱ Ⅱ
铁路桥涵地基基础设计规范
TB10002.5—2005
J464—2005
建筑地基基础设计规范
GB50007—2002
铁路桥涵地基基础设计规范
一、基本容许承载力 指基础宽度b≦2m，埋置深度H≦3m 时的承载力，一般以σ0表示
Q4年代：液性指数和孔隙比，表6-3
粘性土
Q3年代：压缩模量，表6-4 残积土：压缩模量，表6-5
§6.5 按原位测试确定地基承载力
一、载荷试验法 二、静力触探试验法 三、动力触探试验法 四、标准贯入试验法 五、旁压试验法 六、十字板试验法
本章作业 P191 6-7,6-8
c.计算内摩擦角和粘聚力 的标准值
k ck c c
2.确定地基承载力特征值
当e≤0.033b，根据土的抗 剪强度指标确定地基承载力
f a M bb M d m d M c征值
Mb、Md、Mc ——承载力系数（可根据k查表得到)
P
d Ⅲ
c
b
Ⅲ c
d
Ⅰ区：主动朗肯 区， 1竖直向， 破裂面与水平面 成45o＋/2
Ⅱ区：普朗特区， 边界是对数螺线
Ⅰ： 将无限长，底面光滑的荷载 板至于无质量的土(＝0)的表面上， 荷载板下土体处于塑性平衡状态时， 塑性区分成五个区
中南大学土力学内容总结说课材料
中南大学土力学教学安排二、课程的基本要求学完“土力学”后，应达到以下基本要求：①认识土为松散体这一特点，并以此解释土的变形规律、渗透性质、强度特性；②掌握土的物理性质及其基本指标，土的分类，确定土的物理状态和土的定名，以及土的物理性质指标和土的强度和变形的关系；③掌握土中应力分布，地基变形，一维渗透固结理论，库仑——莫尔强度理论；④要求掌握库仑、朗金土压力计算理论及适用范围，以及几种常见情况的土压力计算；⑤掌握土坡稳定的一些基本概念和土坡稳定计算的条分法，了解摩擦圆法和增加土坡稳定的一些措施。
三、课程的基本内容以及重点难点绪论介绍“土力学”的主要内容、任务和工程应用成就。
第一章土的物理力学性质讲授内容：土的生成，土的粒径组成和矿物成分，土中的水和气体，土的三相含量指标，土的物理状态及指标，土的工程分类。
自学内容：土的结构及其联结，土的膨胀、收缩及冻胀。
重点：土的组成，三相含量指标和物理状态指标的计算，土的分类。
上述实验方法和资料整理。
难点：认识土的物理指标和状态指标的变化对土性质的影响。
第二章土的渗透性及水的渗流、第三章土中应力和地基应力分布讲授内容：土中一点的应力状态和应力平衡方程，土的渗透性，饱和土的有效压力和孔隙水压力，在简单受力条件下地基中应力分布，基底的接触应力，刚性基础基底压力简化算法，弹性半无限体内的应力分布。
自学内容：部分饱和土的孔隙压力及有效压力，孔隙压力系数。
重点：土的渗透性和有效压力的概念，饱和土的有效压力和孔隙水压力计算，弹性半无限体内的应力分布计算。
难点：在渗透条件下，土的有效压力和孔隙水压力计算。
第四章土的变形性质及地基沉降计算讲授内容：土的弹性变形性质，土的压缩性，饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论，试验方法测定土的变形模量，地基沉降计算，沉降差与倾斜，饱和粘土的沉降过程。
自学内容：太沙基一维固结方程的详细推导和固结度公式的推导。
重点：土的压缩性和压缩性指标，土的固结概念，地基沉降的计算。
中南大学土力学与基础工程课件 土力学1-第四章概要
Es
p
e e0 e 孔隙 固体 颗粒
e a p
1 e0 Es a
1 a mv Es 1 e 0
e 1 e0
体积压缩系数
1
压缩指标间的关系
e
0.9
1
Cc
特点：在压力较大部分， 接近直线段 反映了土的应力历史
0.8
0.7 0.6
1 Cs
侧限压缩试验指标汇总
先期固结压力：土层历史上所经受到的最大压力p
如土层当前 承受的自重 压力为s
p= s：正常固结土 p> s：超固结土
p< s：欠固结土
超固结比： OCR
p s
OCR=1：正常固结 OCR>1：超固结 OCR<1：欠固结
相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小
压力 Pf 破坏荷载 P极限荷载 k P l 比例极限
沉 降 曲 线
S
D S 沉降量
五、旁压试验
自学
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 概述 §4.2 土的压缩性测试方法 §4.3 一维压缩性及其指标 §4.4 地基的最终沉降量计算 §4.5 饱和土体的渗流固结理论
§4.3 一维压缩性及其指标
常规三轴：
• 存在破坏应力
z=p
侧限压 缩试验 常规三 轴试验
侧限压缩试验：
• 不存在破坏应力 • 存在体积压缩极限
e0 ( 1 e0 )
z
变形模量 E 与侧限变形模量 Es间的关系 虎 克 定 律
z x y E E x x y z E E y y z x E E z
土力学基本知识PPT课件
-
6
1.4 土中固体颗粒
① 颗粒大小
•粒度 土粒的大小，通常以粒径表示 •粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 •界限粒径 划分粒组的分界尺寸
d
(mm)
砾石
粗粒
砂粒
0.075
细粒
粉粒 粘粒
胶粒
粗 中 细 粗 中 细 极细
20
60
5 2 0.5 0.25
0.075
0.005 0.002
-
7
1.4 土中固体颗粒
粒径级配累积曲线 100
90
粒径级配累积曲线
80 70
60
表示土的颗粒级配
50
40
横坐标为粒径，用对数坐标表示
30 20
纵坐标为小于(或大于)某粒径的
10 0
土重(累计百分)含量
特点：
定量指标，级配好与差的比较
粒径(mm)
曲线较陡 粒径相差不多，土粒较均匀，级配不良 曲线平缓 粒径相差悬殊，土粒不均匀，级配良好
ma=0 Air
mw m
Water
ms Solid
质量
Va Vw Vv V
Vs
体积
土的重度
W mg g
VV
单位: kN/m3
土的重度亦称为容重，定义为单位体积土的重量.
-
16
土粒相对密度
定义: 土粒质量与同体积4˚C时纯蒸馏水的质量的比值
表达式:
ds
ms
Vs w1
s w1
单位: 无量 纲
重要影响
次要作用
土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相系。
-
5
当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土； 当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中 兼含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。
土力学第二章中南大学
0
土样
Δh h1
h2
0 滤网
渗透力j：单位土体内土骨架所受到旳渗透水流旳拖曳力
j = J/V = wh /L = wi
土水隔离受力分析
• 土骨架受力分析：
P1
有效重量：W=L
总渗透力：J=Lj
滤网旳反力：R
• 孔隙水受力分析：
水压力：P1= whw
P2 R
P2 = wh1
总渗透力：J=J
水重+浮力反力：
水旳性质
对粘性土，影响颗粒旳表面力
不同粘土矿物之间渗透系数相差 极大，其渗透性大小旳顺序为高 岭石>伊里石>蒙脱石 ；当粘土 中具有可互换旳钠离子越多时， 其渗透性将越低
塑性指数Ip综合反应土旳颗粒大 小和矿物成份，常是渗透系数旳 参数
土旳性质 • 粒径大小及级配 • 孔隙比 • 矿物成份 • 构造
k1 0.01m / day k2 1m / day k3 100m / day
k1 z k2 k3
x
H1 H2 H H3
kx
kiHi 33.67m / day H
按层厚加权平均，由较大值控制
kz
H 0.03m / day Hi
ki
层厚倒数加权平均，由较小值控制
第二章：土旳渗透性和渗流问题
W
＝L( + w)
P2 = wh2 R=?
R + P2 = W + P1 R + wh2 = L(+ w) + whw
ab
贮水器
hw
L 土样
h2
0
0
滤网
R = L
ab
土水整体受力分析-渗流
截面积 A=1
土样
Δh h1
h2
0 滤网
渗透力j：单位土体内土骨架所受到旳渗透水流旳拖曳力
j = J/V = wh /L = wi
土水隔离受力分析
• 土骨架受力分析：
P1
有效重量：W=L
总渗透力：J=Lj
滤网旳反力：R
• 孔隙水受力分析：
水压力：P1= whw
P2 R
P2 = wh1
总渗透力：J=J
水重+浮力反力：
水旳性质
对粘性土，影响颗粒旳表面力
不同粘土矿物之间渗透系数相差 极大，其渗透性大小旳顺序为高 岭石>伊里石>蒙脱石 ；当粘土 中具有可互换旳钠离子越多时， 其渗透性将越低
塑性指数Ip综合反应土旳颗粒大 小和矿物成份，常是渗透系数旳 参数
土旳性质 • 粒径大小及级配 • 孔隙比 • 矿物成份 • 构造
k1 0.01m / day k2 1m / day k3 100m / day
k1 z k2 k3
x
H1 H2 H H3
kx
kiHi 33.67m / day H
按层厚加权平均，由较大值控制
kz
H 0.03m / day Hi
ki
层厚倒数加权平均，由较小值控制
第二章：土旳渗透性和渗流问题
W
＝L( + w)
P2 = wh2 R=?
R + P2 = W + P1 R + wh2 = L(+ w) + whw
ab
贮水器
hw
L 土样
h2
0
0
滤网
R = L
ab
土水整体受力分析-渗流
截面积 A=1