土质学与土力学
土质学与土力学
3、絮凝状结构：土粒或聚粒以边——边、边 ——面方式相联结在一起的结构形式（又称蜂窝状 结构）。这种结构具大孔隙，在外力作用下有较大 的变形。
4、土的结构性与灵敏度
土的性质由于其结构的破坏而改变的特性称为 qu 土的结构性。土的结构性用灵敏度表示：
St q0
灵敏度 St
低灵敏土 St=1~2
中等灵敏土 St=2~4
灵敏土 St=4~8
特别灵敏土 St=8~16
《土质学与土力学》多媒体课件
人防工程教研室 赵佩胜 制作
中 国 人 民 解 放 军 理 工 大 学 工 程 兵 工 程 学 院 多 媒 体 教 学 课 件
第四节 土的三相比例指标
土的三相（固相、液相、气相）组成物质在重量和体积
上的比例关系，反映出土的一些物理性质，如干湿、紧密等， 也可以间接地评价土的工程性质，可用三相图来表示土的物 质组成。 在三相图中，各相组成部分在重量和体积方面的关系如
Cu<5 Cu>10
土粒均匀，其级配不良 级配良好
3、三角坐标法
三角坐标可以表示三种粒组的含量，一般把土 粒分成砂粒、粉粒、粘粒三类。 利用几何上，等边三角形内任一点到三角形三 个边的垂直距离之和为一常数（图1-3）。
，
令：
h1 h 2 h 3 H 1 0 0 %
《土质学与土力学》多媒体课件
1、单粒结构：主要为碎石类土、砂类土等大颗粒土的 结构形式。
2、聚粒结构：若干个片状土粒以面——面方式聚合在 一起，形成较大的叠片状集合体。 据研究认为：较小的粘土颗粒为片状的，表面带负电荷，
边角断口处带正电荷。
《土质学与土力学》多媒体课件 人防工程教研室 赵佩胜 制作
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最新土质学与土力学精品课件
最新土质学与土力学精品课件一、教学内容1. 土的物理性质：包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 土的力学性质：包括土的抗剪强度、压缩性、渗透性等，以及这些性质在工程中的应用。
3. 土的工程特性：包括土的变形、破坏、流动等特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 土的分类：根据土的物理性质和力学性质，将土分为不同的类型，以便于工程师进行合理的土方设计和地基处理。
二、教学目标1. 使学生了解并掌握土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 培养学生运用土的性质进行土方设计和地基处理的能力。
3. 使学生了解并掌握土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
三、教学难点与重点重点：土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
难点：土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 引入：通过展示一些实际的土方工程和地基处理工程，引发学生对土质学和土力学的兴趣。
2. 讲解：详细讲解土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
3. 示例：通过一些实际的工程案例，讲解土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 练习：让学生运用所学的知识，进行一些土方设计和地基处理的练习。
六、板书设计1. 土的物理性质和力学性质。
2. 土的工程特性。
3. 土的分类。
七、作业设计1. 请简述土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
答案：土的物理性质包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，这些性质对土的工程性质有重要影响。
例如，土的密度越大，其抗剪强度越高；土的颗粒分布越均匀，其渗透性越好。
2. 请简述土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
答案：土的工程特性包括土的变形、破坏、流动等特性，这些特性对工程有重要影响。
例如，土的变形能力越强，其适应地基变形的能力越强；土的破坏强度越高，其地基承载能力越强。
土质学与土力学：第1章《绪言》PPT教学课件
本构关系模型、计算方法、计算机技术的应用。
第一章 绪言
Charles- Auguste de Coulomb (1736-1806) 法国科学家
土力学成为一门独立学科的 重要标志Terzaghi是土力学 的奠基人(1883-1963)
1776 1856 1857 1925 1936 1949
岩石风化 的产物
分散性
非连续介质
▽复杂性 ▽易变形 ▽分散性
第一章 绪言
1.3 土力学的发展和展望
1776年，库仑（Coulomb）提出挡土墙理论标志着土力学的开始； 1925年太沙基出版《土力学》，标志着土力学阶段； 研究土作为刚性体，弹性体的性质，代表理论为太沙基原理 、 有效应力原理、渗透固结理论和极限平衡理论
物理—力学性质及它们之间的相互关系
土的形成 与演化
土质学
三大特性的 理论和参数
连续介质力学 的理论与方法
土力学
分散介质力学 的理论与计算
土的变形、强度、稳定 以及与其有关的工程问题
第一章 绪言
1.2 土及其特点
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作 用而形成的，覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
Coulomb 强度定律，土压力理论(1736-1806)) Darcy 定律 Rankine 新的土压力理论 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 第一届国际土力学及基础工程会议 中国土力学研究的兴起
第一章 绪言
土力学之父
Karl Von Terzaghi (1883-1963)
1925年，《土力学》 1943年，《理论土力学》
《土质学与土力学》
第一章 绪言 主讲教师: XXX
土质学与土力学绪论
地质工程中的应用
1 2 3
岩土工程勘察
地质工程中，岩土工程勘察是必不可少的环节， 土质学与土力学提供了对岩土性质的分析和评价 方法。
地质灾害防治
地质工程中，地质灾害防治是一个重要领域，土 质学与土力学为滑坡、泥石流等灾害的防治提供 了理论依据和技术支持。
地下水研究
在地质工程中，地下水研究也是一项重要任务， 土质学与土力学为地下水运动规律、水压力等方 面的研究提供了理论基础。
静止土压力
指墙后土体处于静止状态时的土压力，通常采用弹性理论 计算。
被动土压力
指墙后土体处于极限平衡状态时，作用在挡土墙上的反作用力。计算公式 为：Ep = B * (γ * H^2 / 2 * tan(θ) + c * H * tan(θ) + p * H)。
地基Байду номын сангаас载力的概念与计算
地基承载力是指地基在建筑物荷载作 用下，能够保持稳定而不发生过大变 形的能力。
地基承载力的计算需要考虑土壤类型、 土壤湿度、地下水位、建筑物荷载等 因素。常用的计算方法有极限承载力 法、极限土压力法等。
地基稳定性分析
地基稳定性是指地基在建筑物荷载作 用下，能够保持稳定而不发生滑动、 沉降等现象的能力。
VS
地基稳定性分析需要考虑土壤类型、 土壤湿度、地下水位、建筑物荷载等 因素，以及可能出现的最不利工况。 常用的分析方法有极限平衡法、有限 元法等。
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土质学与土力学的重要性
保障农业生产
通过了解土壤性质，可以合理 利用土地资源，提高农业生产
效率和产量。
保护生态环境
土壤是地球生态系统的重要组 成部分，对维持生态平衡具有 重要作用。
土质学与土力学绪论 第一章土的物质组成和结构构造
土质学与土力学与其他课程的关系
❖ 土质学与土力学属于技术根底课，它在一般根底课 和专业课之间起到承上启下的作用。
❖ 先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、 工程地质学与水文地质学、水力学
❖ 后续课程：水工结构、地基及根底 ❖ 土质学与土力学是一门边缘学科，它所设计的自然
❖ Cu大
不均匀
压密度大
有细粒土填空
❖ Cu小
均匀
密度小
无细粒土填空 压
❖ 土粒的级配——颗分曲线分析
❖ 对于级配不连续的情况，有时Cu虽然大， 但渗透稳定性一样不好，故Cu虽大，但并 不说明土粒级配良好，还要用Cc来衡量， Cu和Cc描述了级配曲线整体特征，可描述 土级配的好坏。
Cc
d d 台阶分布在 10 30
成土矿物
砂粒
❖ 一般由石英构成，其次是长石、云母。
粘粒
❖ 包含由次生矿物构成的极细土粒，粘粒含 量增加，土的透水性减小，可塑性和压缩 性增高。
❖ 土粒的粒组
❖ 天然土由无数大小不同的土粒组成，逐个 研究它们的大小是不可能的，统称是将工 程性质相近的土粒合并成一组称为粒组。
❖ 漂石粒 ❖ 卵石粒 ❖砾 粒 ❖砂 粒 ❖粉 粒 ❖粘 粒 ❖胶 粒 ❖ 巨粒组 d>60mm ❖ 粗粒组 60mm～0.075mm ❖ 细粒组 d<0.075mm
毛细管压力 Pc hcw
负孔隙水压力
沙
坑
倒
可使土粒相互挤紧，可使无粘性土也象有粘 聚力似得。由毛细管压力所造成无粘性土间的
塌
连接力，称之为假粘聚力 。
❖ 重力水
❖ 重力水是在重力和水位差作用下能在土中 流动的自由水。它是土中其它类型水的来 源。重力水具有融解能力，能传递静水和 动水压力，并对土粒起浮力作用 。
土质学与土力学
土质学与土力学一、教学内容本节课的教学内容来自于土质学与土力学教材的第五章，主要讲述土的工程性质、土的分类及土的力学性质。
具体内容包括：土的组成、土的物理性质、土的力学性质、土的分类、土的工程性质等。
二、教学目标1. 使学生了解土的组成和土的物理性质，掌握土的粒径分布、密度、含水率等基本参数的测定方法。
2. 使学生了解土的力学性质，掌握土的抗剪强度、压缩性、渗透性等力学参数的测定方法。
3. 使学生了解土的分类和工程性质，掌握不同类型土的工程特性和应用。
三、教学难点与重点重点：土的组成、土的物理性质、土的力学性质、土的分类、土的工程性质。
难点：土的粒径分布、密度、含水率等基本参数的测定方法，以及土的抗剪强度、压缩性、渗透性等力学参数的测定方法。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、实验报告、实验仪器（如天平、量筒、筛子等）。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示一些土建工程中的实际问题，如地基沉降、边坡稳定性等，引发学生对土质学与土力学的兴趣。
2. 讲解土的组成：介绍土的粒径分布、密度、含水率等基本参数的测定方法，并通过实验演示如何测定这些参数。
3. 讲解土的物理性质：介绍土的粒径分布、密度、含水率等基本参数对土的工程性质的影响，并通过实验演示如何测定这些参数。
4. 讲解土的力学性质：介绍土的抗剪强度、压缩性、渗透性等力学参数的测定方法，并通过实验演示如何测定这些参数。
5. 讲解土的分类：介绍不同类型土的工程特性和应用，并通过实验演示如何对土进行分类。
6. 讲解土的工程性质：介绍不同类型土的工程特性和应用，并通过实验演示如何测定这些性质。
7. 随堂练习：通过一些实际问题，让学生运用所学的知识进行分析。
8. 作业布置：布置一些有关土的组成、物理性质、力学性质、分类和工程性质的练习题目。
六、板书设计板书内容主要包括土的组成、土的物理性质、土的力学性质、土的分类、土的工程性质等。
土质学与土力学复习总结
土质学与土力学复习总结一、土质学土质学是研究土壤的物理性质、化学性质和工程性质的学科。
在土质学中，我们需要了解土壤的颗粒组成、孔隙结构、水分特性、含水量与干密度的关系、体积稳定性和胶结性等。
1.颗粒组成：土壤由颗粒、水和气体组成。
颗粒主要分为粉状颗粒（泥粒）、砂状颗粒（砂粒）和粒状颗粒（粉粒）。
不同颗粒的比例决定了土壤的颗粒分布。
2.孔隙结构：土壤中存在许多孔隙，包括毛细孔隙、总孔隙和非饱和孔隙。
毛细孔隙是土壤中含水量较低时形成的微小孔隙，决定了土壤的毛细吸力和可透水性。
3.水分特性：土壤中的水分包括毛管水和自由水。
土壤的水分特性曲线描述了不同水势下土壤的含水量与含水率之间的关系，可以通过渗透试验来确定。
4.含水量与干密度关系：土壤的含水量与干密度之间存在反比关系。
随着含水量的增加，干密度逐渐降低。
5.体积稳定性：土壤的体积稳定性是指土壤在湿润和干燥过程中是否容易发生体积变化。
常用指标有线膨胀比和线收缩比。
6.胶结性：胶结是土壤中含粘土颗粒的胶结物质与水分反应形成的胶状状况。
土壤的胶结性会影响土壤的剪切强度和水分渗透性。
二、土力学土力学是研究土壤的力学性质和变形特性的学科。
在土力学中，我们需要了解土壤的力学参数、力学性质和受力行为等。
1.力学参数：土壤的力学参数包括弹性模量、剪切模量、泊松比、内摩擦角等。
这些参数是描述土壤力学特性的重要指标，常用于土木工程中的计算和分析。
2.力学性质：土壤的力学性质包括剪切强度、压缩性和不均匀性等。
剪切强度是指土壤抵抗剪切破坏的能力，压缩性是指土壤在承受垂直应力时的变形特性，不均匀性是指土壤的颗粒分布不均匀程度。
3.受力行为：土壤在受力作用下会发生各种不同的变形和破坏形式，包括剪切破坏、液化和沉降等。
了解土壤的受力行为可以帮助工程师设计更合理和安全的土木工程。
总结起来，土质学与土力学是土木工程中重要的基础学科，它们研究土壤的物理性质、化学性质和力学性质，为土木工程的设计和施工提供理论依据。
土质学及土力学
用GDS及其它动静三轴仪研究土的力学问题，用土工离 心机研究高土石坝、高路堤、桩与基础的相互作用、轻型支 挡结构等的受力变形及稳定问题，甚至有人提出了用大型的 振动台研究土工构筑物的动力效应问题。
地基土的不均匀性，地基中初始应力条件和荷载条件的 不确定性，土工试验的误差，使土工参数带有一定的随机性， 故在边坡稳定分析，地基基础的设计方面，应考虑可靠度和 风险分析。在路基工程中，存在土质改良问题。总之在以上 领域还需要进行深入的研究。
四、土力学理论的发展
古典理论时期：土力学的基本理论也有一个发展过程，
18世纪以前，在土建中许多土力学问题只凭经验解决， 1773-1776年法国库伦（coulomb）提出抗剪强度和土压 力的滑动土楔理论，土力学才进入古典理论时期。其后，彭
恩莱(Poncelet，1840年)对线性滑动土楔作了完善了解； 兰金（Rankine，1857年）在塑性应力场基础上提出新的 土压力理；布辛尼斯克（Boussinesq，1885年）提出一点 集中荷载下弹性地基中应力和位移计算；法国（Darcy， 1856年）通过水在砂中渗流试验，建立达Darcy公式，这 对以后研究渗流和固结打下了基础，芬兰纽斯（Fellenius， 1922年）在处理铁路路基滑坡问题提出土坡稳定分析方法。
土中的水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水
重力水
当土粒与水相互作用时，土粒会吸附一部分水分子，在土 粒表面形成一定厚度的水膜，由于受表面引力作用，而不服 从静水力学规律，结合水的密度，粘滞度均比一般正常水为 高，冰点比O℃低。
在结合水膜以外的水，为正常的液态水溶液，它受重力 的控制而流动，能传递静水压力，为自由水。自由水又分为 毛细水和重力水。
土质学与土力学,钱建固
土质学与土力学，钱建固土质学与土力学是土木工程学科中非常重要的两个分支。
土质学是研究土壤物理特性、化学性质和构造特征的学科，而土力学则是研究土壤力学特性和力学行为的学科。
这两个学科的研究成果对于土木工程的设计和施工具有重要的指导作用。
土质学研究的对象是土壤，土壤是由矿物质、有机质、水和空气组成的自然界的一种多相材料。
土壤的物理特性包括颗粒组成、孔隙结构和密度等；化学性质包括土壤的酸碱度、养分含量和有机质含量等；构造特征则包括土壤的均质性、层理性和颜色特征等。
土壤的物理特性决定了土壤的孔隙结构和水分运移特性，化学性质与土壤的肥力和环境影响有关，构造特征则反映了土壤的形成过程和堆积环境。
土力学是研究土壤力学特性和力学行为的学科。
土壤力学特性包括土壤的强度特性、变形特性、渗透特性和压缩特性等。
土壤的强度特性是指土壤的抗剪强度和抗压强度，是衡量土壤承载力的重要参数。
土壤的变形特性则研究土壤在外力作用下的变形行为，包括压缩变形、弯曲变形和剪切变形等。
土壤的渗透特性是指土壤的渗透能力和水分运移特性，它对于预测土壤的水文特性和地下水的补给能力很重要。
土壤的压缩特性研究土壤的压缩变形规律和孔隙水压力的变化规律，它对于土壤的沉降和基础的设计和施工具有重要的指导意义。
土质学和土力学相互联系，相辅相成。
土质学提供了土壤的基本性质和参数，为土力学的研究提供了基础数据。
土力学则研究了土壤的力学特性和行为规律，为土木工程的设计和施工提供了理论依据。
例如，土壤的强度特性决定了土壤的稳定性和可变性，对于土木工程的地基和基础工程设计具有重要的影响。
土壤的渗透特性决定了地下水的补给能力和土壤的排水能力，对于路基和堤坝的设计和施工也具有重要的影响。
钱建固是我国土力学和土质学的泰斗级专家，他对土质学和土力学的研究做出了重要的贡献。
他主持或参与了许多土力学和土质学方面的研究项目，取得了一系列的科研成果。
钱建固的研究成果不仅在国内具有重要的指导作用，在国际上也影响深远。
土质学和土力学课件
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
易透水，当混入云母等杂质时透水性 减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨 胀，干燥时松散，毛细水上升高度不大， 随粒径变小而增大
粉粒 粘粒
粗 细
0.05～0.01 0.01～0.005
透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀 小，干时稍有收缩，毛细水上升高度较大 较快，极易出现冻胀现象
土中水
土中水处于不同位置和温度条件下，可具 有不同旳物理状态——固态、液态、气态。液 态水是土中孔隙水旳主要存在状态，因其受土 粒表面双电层影响程度旳不同可分为结合水、 毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自
由水）。
水的类型
主要作用力
结合水
物理化学力
毛细水 非结合水
重力水
表面张力和重力 重力
1．结合水
土力学与土质学
(第1章）
第1章 土旳物理性质和工程分类
学习要求：
了解土旳成因和三相构成，掌握土旳物理性 质和物理状态指标旳定义、物理概念、计算公式 和单位。要求熟练地掌握物理指标旳三相换算。 了解地基土旳工程分类根据与精拟定名。
基本内容：
1.1 土旳形成与特征 1.2 土旳三相构成 1.3 土旳物理性质指标 1.4 土旳物理状态指标 1.5 土旳工程分类
化学风化——指岩石碎屑与空气、水和多种水溶液相接触， 经氧化、碳化和水化作用，变化原来矿物成份，形成新 旳矿物（次生矿物）。生成旳土为细粒土，粘性土。
生物风化——由动物、植物和人类对岩体旳破坏称~。
土旳构造和构造
1.定义： 指土颗粒旳大小、形状、表面特征， 相互排列及其联结关系旳综合特征。
2.分类：
水溶盐
●有有机高质岭石、伊利石和蒙脱石
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土质学与土力学
土质学是研究不同类型的土壤的性质、结构、性能和力学性质的科学，是地质学的一个分支。
土质学研究土壤的物理性质、化学性质、生物性质、结构和力学性质，它涉及到土壤的不稳定性、流变性、坡（角）能等问题，因此，作为一门集地质学、矿物学、化学、物理学、微生物学、工程学和农业生态学于一体的多学科交叉学科，土质学对工程施工提供了重要的理论支持。
土力学是建筑材料的分支，主要用于研究地基、桩基和建筑物的抗压和抗拉性能。
土力学的研究围绕土力的性质、力学模型、稳定性问题、变形、破坏等展开，它包括多种复杂的物理机制、力学原理和数学模型。
土力学的研究为提高土壤的工程性质、诊断其变形行为等提供了实践性的依据。
土质学和土力学是一体的，它们共同为土壤工程、建筑材料、基础设施和建筑物等提供了重要理论支持，它们对建筑结构在变形、破坏等方面的研究有重大影响。
通过对土壤力学特性和工程特性的研究，可以保证土壤不被破坏，从而确保建筑安全稳定。