高等土力學(xué)基本概念與原理

高等土力學(xué)第一章：基本概念與原理土力學(xué)的基本概念土力學(xué)：利用力學(xué)的一般原理,研究土的物理,化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載,水,溫度等外界因素作用下的工程性質(zhì),包括土的應(yīng)力,變形,強(qiáng)度,穩(wěn)定和土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一個力學(xué)分支。土力學(xué)的發(fā)展簡史土力學(xué)是一門既古老、又新興的學(xué)科，人類很早就懂得廣泛利用土進(jìn)行工程建設(shè)（我國的長城、南北大運(yùn)河）直到十八世紀(jì)中葉，人類對土在工程建設(shè)方面的特性，尚停留在感性認(rèn)識階段。土力學(xué)的發(fā)展簡史十八世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，提出了大量與土力學(xué)有關(guān)的問題和不少成功的經(jīng)驗(yàn)，特別是一些工程事故的教訓(xùn)，迫切促使人們?nèi)で罄碚摰慕忉?，并要求永通過實(shí)踐檢驗(yàn)的理論來直到以后的工程實(shí)踐。筑城學(xué)（歐洲）墻后土壓力問題鐵路、公路、水利工程土坡穩(wěn)定問題半經(jīng)驗(yàn)分析階段土力學(xué)的發(fā)展簡史二十世紀(jì)，隨著土建規(guī)模的擴(kuò)大，促使人們?nèi)娴叵到y(tǒng)地對土的力學(xué)性質(zhì)作理論和實(shí)踐研究，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，世界不少國家分分成立專門土力學(xué)研究機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)研究。十八世紀(jì)二十年代，著名的土力學(xué)家太沙基的土力學(xué)專著《土力學(xué)》問世，標(biāo)志著土力學(xué)作為一門獨(dú)立的較系統(tǒng)而完整的學(xué)科，自1936年以來，已召開了十一屆國際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議。近四十年來，由于尖端科學(xué)、生產(chǎn)發(fā)展的需要，土力學(xué)的研究領(lǐng)域又有了明顯的擴(kuò)大土動力學(xué)、凍土力學(xué)、海洋土力學(xué)、月球土力學(xué)同時巖石力學(xué)也已與土力學(xué)分離而單獨(dú)稱為一門學(xué)科。1.1土體的基本特征上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基示意圖研究祥對象提：土土的躲性狀絕變化愉很大斯，土晌力學(xué)廢理論頂依靠昏較多牢的簡化策假設(shè)，因箱此在膊處理丈工程登中的兇土力把學(xué)問轎題時造，不言能單首憑數(shù)學(xué)貧和力蒜學(xué)的方港法，盟我們男同時齊需要室內(nèi)愚和野西外的蒼測試手段沃，實(shí)賓地觀制察和捕經(jīng)驗(yàn)清判斷擠。土的巴概念聽：在土資木工況程領(lǐng)跪域，者土是雅指覆季蓋在介地表敲的沒壘有膠倚結(jié)和貸弱膠革結(jié)的喪顆粒亮堆積左物，爸土與陵巖石汁的區(qū)犯分僅費(fèi)在于悟顆粒句膠結(jié)妥的強(qiáng)咸弱，鼻所以飄，有坑時也占會遇責(zé)到難薪以區(qū)體分的金情況庫。土的珍來源土根善據(jù)來繪源可姨分為無機(jī)殿土：蕉巖石偵風(fēng)化嚼天然廉土車土妙是巖派石風(fēng)并化的場產(chǎn)物有機(jī)曾土：勻腐殖趕土，由植階物完概全或浙部分她分解羊的堆駐積物也具有促高壓映縮性釀、低兩強(qiáng)度器，為肝不良乞建筑追物地寬基風(fēng)化除：物理爪風(fēng)化開：溫笨度萍應(yīng)潤力灘巖識石開及裂水的冷凍脹動裂縫幅張開鋤巖石慮開裂波浪驗(yàn)沖擊地震風(fēng)宜沙遣礫沖爛擊界巖注石破暖裂化學(xué)服風(fēng)化括：巖平石與偵空氣貢、水訂和各澡種溶講液相曬接觸醬經(jīng)氧化炭化盡作奧用坊分色解成君細(xì)小俊的顆陽粒部致趁使巖耕石的介礦物眾成分批發(fā)生雹變化水化在自漲然界般，物可理風(fēng)歐化和凡化學(xué)刊風(fēng)化剛是同舌時或瘦交替順進(jìn)行沸的，逗所以液任何匪一種寧天然魄土通絞常既繡是物武理風(fēng)堵化的腸產(chǎn)物開，又閱是化玩學(xué)風(fēng)顯化的郵產(chǎn)物富。土的披種類殘積皆土：巖石照風(fēng)化繪后仍盛然留獄在原封地的輩堆積挎物。榆殘積抹土的膛厚度梢和風(fēng)者化程膊度主產(chǎn)要取皇決于甜氣候簡條件未和暴抗露時截間，旨其明啞顯特站征是延顆粒踐多為齡角粒正，且歷母巖貨種類揀對殘精積土型的性賣質(zhì)有笛顯著陵影響帝。(優(yōu)良遇母巖套、質(zhì)屠地不籠良母哲巖)運(yùn)積抄土：經(jīng)流糧水、吳風(fēng)和環(huán)冰川授等動鍋力搬辣運(yùn)離醫(yī)開產(chǎn)征地的百堆積最物。哀可分雷為河流妥運(yùn)積熱土風(fēng)積筐土冰川鵝沉積窮土沼澤洞土（兇腐植櫻土）河流脾沉積攝土水沖心積形團(tuán)成的搞，上礦游顆茂粒粗擋，下架游顆兩粒細(xì)最，故征：上游耍：強(qiáng)杜透水紙，引施起滲些漏和車滲透畏變形聚問題下游繁：地榴基土令的高對壓縮秘性和英低強(qiáng)季度引劫起的艱基礎(chǔ)砍沉降軟和穩(wěn)斗定問姜題，米同時照要考查慮滲韻透變矩形問掩題風(fēng)積竊土黃土典型督特點(diǎn)強(qiáng)：濕撒陷性滅，所倡謂濕荷陷性厘指黃券土未蹲浸水途時，棉含水踏率低園，一鞠般10盼%左右樂，仍償能維畢持陡酒壁或族承受籠較大倦的建邪筑物般荷載涉，可先一旦型濕水科，其什膠結(jié)夾強(qiáng)度虜會迅逼速降宣低，購會在運(yùn)自重紫或建撤筑物叛荷載潛下劇摩烈下找沉，靜黃土煮的這些種性肺質(zhì)稱狡為濕機(jī)陷性逐。冰川嚇沉積雙土未經(jīng)笛水流灰搬運(yùn)賤，直擾接從偏冰層塵中擱興置下漏來的蒸冰磧兼土。其特偷點(diǎn)是綠：不事成層揮，性項(xiàng)質(zhì)一祖般不息均勻醒，可婚作為悔土石餡壩的燈不透蟻水材閑料，憐而化墳學(xué)膠吵結(jié)的制冰磧玩土具酒有很絕高的密密實(shí)撞性，僻常?？淌菢O脊好的態(tài)建筑丹物地原基。冰水撞沖積此土：剃由冰虹川融屢化水降搬運(yùn)長、堆廳積在害冰層羽外圍葉的沖鵲積土沫，具轉(zhuǎn)有與亂河流征沖積榜土類縱似的巡壽性質(zhì)宰，是牙優(yōu)良域的透莊水材世料和垂混凝旺土骨畢料風(fēng)積邁土（狂黃土付高原望風(fēng)成紛學(xué)說上）雅丹丑地貌值（風(fēng)押蝕作遇用形塊成）物理部風(fēng)化物理椒風(fēng)化風(fēng)的嬌作用水的醫(yī)作用化學(xué)腔風(fēng)化化學(xué)坡風(fēng)化天然泥地質(zhì)釣體土的物理甲力學(xué)賭性質(zhì)兩隨母機(jī)巖種笛類,形成纖過程等不同司而不獻(xiàn)同；土的靈物理請力學(xué)目性質(zhì)滾隨環(huán)爭境條謝件(溫度,濕度,水分,壓力兇等)不同艦而不餐同。人工狡土體踢：人毯為控融制土突的結(jié)姓構(gòu)與許組成天然袍土體惱：自展然形坊成土體孩與結(jié)款構(gòu)不確熄定性蚊：土宮的物理聞力學(xué)忘性質(zhì)夫隨母斧巖種借類,形成距過程等不同床而不順同；不均以勻性觀：具烏有明殃顯的濕空間慣變異弊性；易變往性：薪土的域物理縮慧力學(xué)摩性質(zhì)訪隨環(huán)泄境條讀件(溫度,濕度,水分,壓力柏等)不同貿(mào)而不潔同；多相背性：系由固來相、法液相帆、氣縱相組慌成。固體理礦物叫顆粒（固澤相）土中否氣體（氣者相）土中敲水（液辭相）土的參組成土的銳固體尸顆粒松是土燈的三隔相組泡成中街的主愚體，壞是決惠定土牧的工叉程性分質(zhì)的深主要碼成分強(qiáng)。土體國與巖律體連續(xù)惑性：曬土體裳看成宮為連割續(xù)介厚質(zhì)，泛巖石支常認(rèn)鞏為是泳不連死續(xù)介悉質(zhì)；滲透潤性：搜土體蓮一般樂無明楊顯的甩方向零性，槍巖石找具有錯明顯江的方敗向性披；破壞世機(jī)理貢：土惠體內(nèi)理部對租土顆抓粒的劑約束昂較弱勢，巖冒石內(nèi)繩部的超膠結(jié)衛(wèi)能力民較強(qiáng)移，一燃般沿叫不連雕續(xù)面床發(fā)生會破壞貧。土體駕的材摔料性字質(zhì)土體喇作為偽結(jié)構(gòu)裝材料敗與力薪學(xué)介躲質(zhì)，副具有多相虎性、易碎舌性、變異霉性，土臥的力紗學(xué)性儉質(zhì)取奔決于地質(zhì)屢成因、物質(zhì)霸組成、結(jié)構(gòu)母特征。影響餃因素勝多，覺影響跡因素桂之間假的相杯互作被用，何根據(jù)頃土的澇組成讀與結(jié)潮構(gòu)進(jìn)園行完搞全的床定量智分析喜是困殼難的忌，需反要借免助工聽程經(jīng)累驗(yàn)、獄實(shí)驗(yàn)笛等手絨段進(jìn)蜓行分婚析。1.鋪2土的承結(jié)構(gòu)返與組啄成土的祥固體毒顆粒非粘骨土礦產(chǎn)物顆示粒：土民中的舍原生弦礦物平以石柿英為濱主，盤含有珠少量涼長石戀、云扇母等欲。粘土疾礦物仍顆粒魯：次鋤生礦角物的性主要瀉組成陜部分悠，最次常見雄的是高嶺絕石、伊利澡石、蒙脫益石，基疾本單螞元為刺硅氧粥四面仍體、襪鋁氫刻氧八哭面體泛。粘粒粉粒砂粒圓粒碎石塊石0.0050.075260200巨粒粗粒細(xì)粒粒組而的概東念：客工程踏上將轟大小草，性伙質(zhì)相則近的其土粒涼合并至為一臥組，恩稱粒儉組，誰其分嗎界尺膛寸稱擱界限棵粒徑溫。土粒哥粒度干與粒蜘組砂粒硅氧池四面目體輝硅氧仿晶片鋁氫扮氧八牛面體輕鋁剝氫氧開晶片沿平痰面展猛布晶胞千（結(jié)幕構(gòu)單蜻元）片狀滋粘土存礦物相互陜疊合1：1型2：1型組合蒙脫丘石伊利抓石高嶺載石礦物類型結(jié)構(gòu)類型晶胞厚度(A)比表面積(m2/g)高嶺石1：17.210~20伊利石2：11080~100蒙脫石2：114800主要您粘土場礦物閘的性模質(zhì)土顆垮粒與趴孔隙祥水液態(tài)辜水結(jié)合眠水自由晴水強(qiáng)結(jié)抵合水弱結(jié)飽合水不能癢傳遞美靜水譜壓力重力犧水毛細(xì)姿水能傳最遞靜幫水壓被力結(jié)合鐵水：指由描電分旱子引蟲力吸飽附于癥土粒舅表面狂成薄赴膜狀鳴的水蛛。根新?lián)茼旊妶鲰炞饔梦伊Φ脑龃笮【奂半x坊顆粒和表面述遠(yuǎn)近愚，又牢可以枯分成強(qiáng)結(jié)純合水和弱結(jié)駐合水兩類俘。※強(qiáng)結(jié)奔合水差：緊靠蜻于顆如粒表薪面、衡所受硬電場期的作芽用力坑很大歪、幾撲乎完成全固炭定排耐列、糟喪失艙液體烏的特謊性而標(biāo)接近醒于固鼻體，洪冰點(diǎn)廚遠(yuǎn)低書于0℃，密步度比傘自由增水的印大，壓在案10徹5℃以上杰時才透可被出蒸發(fā)董；※弱結(jié)督合水唐：緊靠防強(qiáng)結(jié)被合水徹的外府圍形艙成的谷結(jié)合擱水膜導(dǎo)，所領(lǐng)受的杯電場測作用蜻力隨黃著與太顆粒識距離細(xì)增大類而減佛弱。欺是一瞞種粘享滯水訴膜，館可因幫電場格引力添從一省個土含粒周踢圍轉(zhuǎn)并移到肯另一瓦個土畝粒周懶圍。條即弱郵結(jié)合渴水膜驚能發(fā)諒生變燭形，籍但不提因重暖力作廢用而誤流動痛。弱閉結(jié)合秘水的赤存在鈴是粘毛性土槐在某博一含鉤水量陰范圍溪內(nèi)表瘦現(xiàn)出闊可塑鵝性的錫原因喇。結(jié)合他水示裳意圖土顆粒自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水結(jié)合水存于孔隙中粘粒愈表面崖的擴(kuò)巧散雙簡電層負(fù)電砌荷顆粒娃表面擴(kuò)散圖層固定茫層土的是微觀白結(jié)構(gòu)怪特征結(jié)構(gòu)克形式粗粒泳土：單粒單結(jié)構(gòu)、蜂窩脂結(jié)構(gòu)松散薦狀態(tài)密實(shí)蚊狀態(tài)粉土外：蜂窩浪結(jié)構(gòu)粘性恰土：絮狀車結(jié)構(gòu)顆粒救級配不均叼勻系藝數(shù)d60—限定霞粒徑d10—有效弱粒徑d30—中值溜粒徑曲率拳系數(shù)級配亞評定孔隙貫分布土的珍孔隙舒結(jié)構(gòu)——不同無大小霞的孔塑隙所搬占比秋例的帆分布喂情況d：孔河隙直尿徑；p(d)：大困于d的孔庸隙體支積百主分含追量；V：大炕于d的孔焰隙體們