土力学第五讲PPT教学课件
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《土力学课件》课件
土的渗透性：土的渗透性是指水在土中的流动能力，是影响土的排 水性能和抗渗性能的重要因素
土的工程分类
岩石：坚硬、不易变形，常用于建 筑基础和道路工程
砂土：颗粒较大，易变形，常用于 填筑工程
黏土：颗粒较小，易变形，常用于 防渗工程
粉土：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
淤泥：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
剪切破坏：地基在荷载作用 下产生的剪切破坏
地基承载力计算方法
荷载效应： 计算地基 承受的荷 载效应
地基承载 力：计算 地基的承 载力
地基变形： 计算地基 的变形量
地基稳定 性：计算 地基的稳 定性
地基承载 力与变形 的关系： 分析地基 承载力与 变形之间 的关系
地基承载 力与变形 的计算方 法：介绍 地基承载 力与变形 的计算方 法
数值模拟目的：通过计算机模拟，预测土的变形、强度等特性，为工程设计提供依据
实验操作流程与注意事项
实验准备：确保 实验器材齐全， 包括土样、仪器、 工具等
实验步骤：按照 实验指导书进行， 包括土样制备、 测试、数据处理 等
注意事项：确保 实验环境安全， 遵守实验室规定， 注意操作规范， 避免实验误差
端承桩：适用 于坚硬、密实 的土层，如岩
石、砂土等
摩擦桩：适用 于软土层，如 淤泥、黏土等
端承摩擦桩： 适用于坚硬、 密实的土层和 软土层交界处
复合桩：适用 于多种土层， 如岩石、砂土、 淤泥、黏土等
桩基设计需要 考虑的因素： 土层性质、桩 基类型、桩基 长度、桩基直
径等
桩基设计原则与步骤
确定桩基类型：根据工程地质条件、建筑物荷载、场地条 件等因素选择合适的桩基类型。
实验结果分析： 根据实验数据， 分析土力学特性， 得出结论，撰写 实验报告
土的工程分类
岩石：坚硬、不易变形，常用于建 筑基础和道路工程
砂土：颗粒较大，易变形，常用于 填筑工程
黏土：颗粒较小，易变形，常用于 防渗工程
粉土：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
淤泥：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
剪切破坏：地基在荷载作用 下产生的剪切破坏
地基承载力计算方法
荷载效应： 计算地基 承受的荷 载效应
地基承载 力：计算 地基的承 载力
地基变形： 计算地基 的变形量
地基稳定 性：计算 地基的稳 定性
地基承载 力与变形 的关系： 分析地基 承载力与 变形之间 的关系
地基承载 力与变形 的计算方 法：介绍 地基承载 力与变形 的计算方 法
数值模拟目的：通过计算机模拟，预测土的变形、强度等特性，为工程设计提供依据
实验操作流程与注意事项
实验准备：确保 实验器材齐全， 包括土样、仪器、 工具等
实验步骤：按照 实验指导书进行， 包括土样制备、 测试、数据处理 等
注意事项：确保 实验环境安全， 遵守实验室规定， 注意操作规范， 避免实验误差
端承桩：适用 于坚硬、密实 的土层，如岩
石、砂土等
摩擦桩：适用 于软土层，如 淤泥、黏土等
端承摩擦桩： 适用于坚硬、 密实的土层和 软土层交界处
复合桩：适用 于多种土层， 如岩石、砂土、 淤泥、黏土等
桩基设计需要 考虑的因素： 土层性质、桩 基类型、桩基 长度、桩基直
径等
桩基设计原则与步骤
确定桩基类型：根据工程地质条件、建筑物荷载、场地条 件等因素选择合适的桩基类型。
实验结果分析： 根据实验数据， 分析土力学特性， 得出结论，撰写 实验报告
《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
土力学第五讲
测定emax、 emin时人为因素影响较大
Dr 主要应用于填方质量的控制，对于天然土尚难应用
华北电力大学 可再生能源学院
11
现场试验法
标准贯入试验
静力触探试验 63.5kg的钢锤，提升76cm，使 贯入器贯入土中30cm所需要的 锤击数N63.5－－标准贯入试验（先
打入土中15cm不计数） 砂类土的密实度
2
换算关系式推导
md ( 1 + w ) r d r r s w s w r = = ? V 1 + e 1 + e ( 1 + w )
干密度计算：
md r r 1 r r s sw d d r = = = Þ = = d V1 + e1 + w 1 + ed r r sw s
孔隙比：
d ( 1 + w ) r d r r s w s w e = -1e = -1 =s-1 r r r d d
同样的e=0.35，对砂1处于最密实状态，而对砂2未达到最密实。 缺点：用一个指标e无法反映土的粒径级配的因素 华北电力大学 可再生能源学院
9
方法的评价 优点：应用方便简捷 缺点：无法反映土的粒径级配的好与坏
华北电力大学 可再生能源学院
10
相对密实度法
emax e Dr emax emin
2．分类 根据土的密实度进行划分，粉土的密实度以孔隙比为划分标准：e≥0.85为稍密； 0.7≤e<0.85为中密；e＜0.7为密实。
3．工程性质 粉土的性质介于砂类土与粘性土之间。它既不具有砂土透水性大、容易 排水固结、抗剪强度较高的优点，又不具有粘性土防水性能好、不易被水
冲蚀流失、具有较大粘聚力的优点。在许多工程问题上，表现出较差的性
土力学5-土的压缩性
e1e0H s10 1e0
式中 e0 为土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即
e0 ds(1编w辑0p)pt w 1
《土力学》 第5章 土的压缩性
（3）压缩曲线（e-p曲线）的绘制
根据固结试验各级荷载pi相应的稳定 压缩量Si，可求得相应孔隙比ei
e0 e
孔隙
1
固体颗粒
eie0(1e0)S i/H 0
土卸压回弹，弹性变形可恢复，残余变形不能恢复；
△ 再压缩曲线cdf df段就像是ab段的延续；
e
原位压
A
缩曲线
在半对数曲线上存在同样 的现象。
回弹模量Ec：
土体在侧限条件下卸荷或再 加荷时竖向附加压应力与竖向 应变之比。
沉积过程
C
B
取样过程
压缩试 验
D
编辑ppt
p p(lg)
《土力学》 第5章 土的压缩性
土的固结：土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程。 压缩性试验
室内试验方法——压缩试验 现场测试——荷载试验。
编辑ppt
《土力学》
第5章 土的压缩性
5.2 固结试验及压缩性指标
（一）固结试验及压缩曲线 （1）试验简介
变形测量 固结容器
透水石
试样
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
支架
备加 压 设章 土的压缩性
土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。
土的压缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出； 土颗粒相应发生移动，重新排列，靠拢挤紧，土孔
隙体积减小； 饱和土则主要是孔隙水的挤出。
土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关
透水性大的饱和无粘性上，完成压缩变形的过程短； 而透水性小的饱和粘性土，压缩变形稳定所需的时间长。
土力学课件PPT课件
第15页/共139页
(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物
(Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
第16页/共139页
1-3 土 的 组 成
一 土的固体颗粒 · 土中的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、 矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性 质的重要因素。
第13页/共139页
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
第14页/共139页
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
形成电场，在土粒电场范围内的水分子和水溶液中的阳离
子(如Na’、Ca”、A1”等)一起吸附在土粒表面。因为水分
子是极性分子(氢原子端显正电荷，氧原子端显负电荷)，
它被土粒表面电荷或水溶液中离子电荷的吸引而定向排列
(图1—13)。
双电子层
第22页/共139页
第23页/共139页
(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的 顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地 层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩 风化产物（碎屑物质），经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称
(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物
(Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
第16页/共139页
1-3 土 的 组 成
一 土的固体颗粒 · 土中的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、 矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性 质的重要因素。
第13页/共139页
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
第14页/共139页
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
形成电场，在土粒电场范围内的水分子和水溶液中的阳离
子(如Na’、Ca”、A1”等)一起吸附在土粒表面。因为水分
子是极性分子(氢原子端显正电荷，氧原子端显负电荷)，
它被土粒表面电荷或水溶液中离子电荷的吸引而定向排列
(图1—13)。
双电子层
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(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的 顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地 层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩 风化产物（碎屑物质），经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称
土质土力学教学PPT
❖ 土的粒径范围宽，分布曲线缓， d10和d60 相距远，土的不均匀系数大，表示土粒 不均匀。
❖ C压u大密度大 不均匀
有细粒土填空
曲率系数:
土的粒径级配累积曲线
小于某粒径之土质量百分数 （％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
Vw Vv
100 %
❖ 土的基本物理指标
三项测定值, 其余可进行指标换算。
例：某工程地基勘探中，取原状50cm3,重95.15g,烘干后重
75.05g,土粒比重为2.67。求： , d , sat， '，，e，n，Sr
解：绘制三相比例图：
m 95.15g V 50cm3 ms 75.05g
wP
缩限 半固体状态与固体状态的界限含水率，即粘性土随 着含水率的减小而体积开始不变的含水率。
ws
❖ 粘性土从一种状态转变为另外一种状态 是逐渐过渡的，并无明确的界限。目前 工程上只是根据某些通用的试验方法测 定这些界限含水率。
塑性指数
❖ 液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号） 成为塑性指I数p
三、土的气相
与大气相通
无影响，易挤出
与大气不相通（空气、水气、天然气）
压力作用下可压缩或融解
封闭气体对土的性质有较大影响，导致渗透性减小， 弹性增大，拖延土的压缩和膨胀变形随时间的发展过程 。
第三节、土的三项比例指 标
土的三相组成示意图
三个实验指标
❖ 1、天然密度和天然重
度
❖ （1）天然密度 （ g/cm3或t/m3)
固体状态
含水率减小,丧失可塑 性，在外力作用下， 易于发生破裂
❖ C压u大密度大 不均匀
有细粒土填空
曲率系数:
土的粒径级配累积曲线
小于某粒径之土质量百分数 （％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
Vw Vv
100 %
❖ 土的基本物理指标
三项测定值, 其余可进行指标换算。
例：某工程地基勘探中，取原状50cm3,重95.15g,烘干后重
75.05g,土粒比重为2.67。求： , d , sat， '，，e，n，Sr
解：绘制三相比例图：
m 95.15g V 50cm3 ms 75.05g
wP
缩限 半固体状态与固体状态的界限含水率，即粘性土随 着含水率的减小而体积开始不变的含水率。
ws
❖ 粘性土从一种状态转变为另外一种状态 是逐渐过渡的，并无明确的界限。目前 工程上只是根据某些通用的试验方法测 定这些界限含水率。
塑性指数
❖ 液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号） 成为塑性指I数p
三、土的气相
与大气相通
无影响，易挤出
与大气不相通（空气、水气、天然气）
压力作用下可压缩或融解
封闭气体对土的性质有较大影响，导致渗透性减小， 弹性增大，拖延土的压缩和膨胀变形随时间的发展过程 。
第三节、土的三项比例指 标
土的三相组成示意图
三个实验指标
❖ 1、天然密度和天然重
度
❖ （1）天然密度 （ g/cm3或t/m3)
固体状态
含水率减小,丧失可塑 性，在外力作用下， 易于发生破裂
清华大学土木工程系土力学第五章讲义_121302362
i
第五章
土的抗剪强度
第六节
四、 峰值抗剪强度指标和残余抗剪强度指标 ...........................................41 五、 抗剪强度指标的选用 ...........................................................................43 土的动强度与砂土的振动液化 .......................................................................47 一、 冲击荷载作用下土的动强度 ...............................................................47 二、 周期荷载作用下土的强度 ...................................................................49 （一）动强度的测试方法 .......................................................................49 （二）破坏标准 .......................................................................................51 （三）动强度曲线 ...................................................................................52 （四）土的动强度指标 ...........................................................................53 三、 不规则荷载作用下土的强度 ...............................................................54 （－）不规则荷载的等价循环周数 .......................................................55 （二）地震的等价震次 ...........................................................................55 四、 砂土的振动液化 ...................................................................................56 （一）液化的基本概念 ...........................................................................56 （二）振动孔隙水压力的发展 ...............................................................57 （三）影响土液化的主要因素 ...............................................................58 （四）土单元体的液化可能性判别 .......................................................59
第五章
土的抗剪强度
第六节
四、 峰值抗剪强度指标和残余抗剪强度指标 ...........................................41 五、 抗剪强度指标的选用 ...........................................................................43 土的动强度与砂土的振动液化 .......................................................................47 一、 冲击荷载作用下土的动强度 ...............................................................47 二、 周期荷载作用下土的强度 ...................................................................49 （一）动强度的测试方法 .......................................................................49 （二）破坏标准 .......................................................................................51 （三）动强度曲线 ...................................................................................52 （四）土的动强度指标 ...........................................................................53 三、 不规则荷载作用下土的强度 ...............................................................54 （－）不规则荷载的等价循环周数 .......................................................55 （二）地震的等价震次 ...........................................................................55 四、 砂土的振动液化 ...................................................................................56 （一）液化的基本概念 ...........................................................................56 （二）振动孔隙水压力的发展 ...............................................................57 （三）影响土液化的主要因素 ...............................................................58 （四）土单元体的液化可能性判别 .......................................................59
《土力学》教案》课件
《土力学》教案课件第一章：土力学概述1.1 土力学的定义和研究对象1.2 土的分类和性质1.3 土力学的研究方法和基本原理1.4 土力学在工程中的应用第二章：土的物理性质2.1 土的组成和结构2.2 土的粒径分布和孔隙率2.3 土的密度和相对湿度2.4 土的渗透性和毛细作用第三章：土的力学性质3.1 土的压缩性和固结理论3.2 土的剪切强度和剪切变形3.3 土的弹性模量和泊松比3.4 土的粘聚力和内摩擦角第四章：土的压力和稳定性4.1 土的自重压力和有效压力4.2 土的浮力4.3 土的抗剪强度和稳定性分析4.4 土的压力分布和支撑结构的设计第五章：土的动力性质5.1 土的动力响应和动力特性5.2 土的动剪切强度和动模量5.3 土的动力压缩和动力固结5.4 土的动力稳定性和地震工程第六章：土工测试方法6.1 土样采集和制备6.2 土的物理性质测试6.3 土的力学性质测试6.4 土的渗透性测试第七章：土的工程应用7.1 土在基础工程中的应用7.2 土在地下工程中的应用7.3 土在水利工程中的应用7.4 土在道路工程中的应用第八章：土的加固和改良8.1 土的加固方法和技术8.2 土的改良方法和材料8.3 土的加固和改良效果评价8.4 土的加固和改良在工程中的应用第九章：土力学数值分析9.1 土力学数值模型的建立9.2 土力学数值分析的方法和算法9.3 土力学数值分析在工程中的应用案例9.4 土力学数值分析的局限性和发展趋势第十章：土力学发展趋势与展望10.1 土力学研究的新理论和新方法10.2 土力学在可持续发展和环境保护中的应用10.3 土力学在智能化和数字化技术的发展趋势10.4 土力学在工程实践中的挑战和机遇重点解析本文档详细介绍了《土力学》教案课件的十个章节内容，涵盖了土力学的概述、物理性质、力学性质、压力和稳定性、动力性质、土工测试方法、土的工程应用、土的加固和改良、土力学数值分析以及土力学的发展趋势与展望等方面的基础知识、应用技术和研究动态。
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土力学（第五讲）
------影响土变形强度变化的因素（复 习）
2020/12/10
1
例1：某场地土层如图所示，其中黏性土的的饱和容 重为20.0 kN/m3 ；砂土层含承压水，其水头高出该 层顶面7.5m。今在黏性土层内挖一深6.0m的基坑， 为使坑底土不致因渗流而破坏，问坑内的水深h不得 小于多少？
注 水
15 25 h
溢
出a
a
Hale Waihona Puke 铜丝网砂样2020/12/10
3
PPT精品课件
谢谢观看
Thank You For Watching
2020/12/10
4
黏性土
6.0 9.0 6.0
h
7.5
砂土
不透水层
2020/12/10
2
s
例2：砂样置于一容器中的铜丝网上，砂样厚25cm ，由容 器底导出一水压管，使管中水面高出容器溢水面 。若砂样 孔隙比e＝0.7，颗粒重度＝26.5 kN/m3 ，如图所示。求： （1） 当h＝10cm时，砂样中切面 a－a上的有效应力？ （2） 若作用在铜丝网上的有效压力为0.5kPa，则水头差h 值应为多少？
------影响土变形强度变化的因素（复 习）
2020/12/10
1
例1：某场地土层如图所示，其中黏性土的的饱和容 重为20.0 kN/m3 ；砂土层含承压水，其水头高出该 层顶面7.5m。今在黏性土层内挖一深6.0m的基坑， 为使坑底土不致因渗流而破坏，问坑内的水深h不得 小于多少？
注 水
15 25 h
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Hale Waihona Puke 铜丝网砂样2020/12/10
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4
黏性土
6.0 9.0 6.0
h
7.5
砂土
不透水层
2020/12/10
2
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例2：砂样置于一容器中的铜丝网上，砂样厚25cm ，由容 器底导出一水压管，使管中水面高出容器溢水面 。若砂样 孔隙比e＝0.7，颗粒重度＝26.5 kN/m3 ，如图所示。求： （1） 当h＝10cm时，砂样中切面 a－a上的有效应力？ （2） 若作用在铜丝网上的有效压力为0.5kPa，则水头差h 值应为多少？