土力学、地基及基础

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1、绪论一、土力学、地基及基础 1、土力学：土力学的研究对象是“工程土”。土是岩石风化的产物，是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的松散堆积物，颗粒之间没有胶结或弱胶结。土的形成经历了漫长的地质历史过程，其性质随着形成过程和自然环境的不同而有差异。因此，在建筑物设计前，必须对建筑场地土的成因、工程性质、不良地质现象、地下水状况和场地的工程地质等进行评判，密切结合土的工程性质进行设计和施工。否则，会影响工程的经济效益和安全使用。   土力学是工程力学的一个分支，是利用力学原理研究土的应力、应变、强度和稳定性等力学问题

2、的一门应用学科。由于土的物理、化学和力学性质与一般刚体、弹性固体和流体有所不同，因此，土的工程性质必须通过土工测试技术进行研究。 2、地基：建筑物都是建造在土层或岩层上的，通常把直接承受建筑物荷载的土层或岩层称为地基。未经人工处理就能满足设计要求的地基称为天然地基；需要对地基进行加固处理才能满足设计要求的地基称为人工地基。 3、基础：建筑物上部结构承受的各种荷载是通过基础传递给地基的，所谓基础是指承受建筑物各种荷载并传递给地基的下部结构。通常情况下，建筑物基础应埋入地面以下一定深度进入持力层，即基础的埋置深度。

3、按照基础的埋置深度的不同，基础可分为浅基础和深基础。   在建筑物荷载作用下，地基、基础和上部结构三部分是彼此联系、相互影响和共同作用的，如图1所示。设计时应根据场地的工程地质条件，综合考虑地基、基础和上部结构三部分的共同作用和施工条件，并通过经济、技术比较，选取安全可靠、经济合理、技术可行的地基基础方案。二、土力学的发展简史   生产的发展和生活的需要，使人类早就懂得了利用土进行建设。西安半坡村新石器时代的遗址就发现了土台和石础；公元前两世纪修建的万里长城及随后修建的京杭大运河、黄河大堤等都有坚固的地基与基础

4、。这些都说明我国人民在长期的生产实践中积累了许多土力学方面的知识。   十八世纪产业革命以后，随着城市建设、水利工程及道路工程的兴建，推动了土力学的发展。1773年，法国的Coulomb根据实验提出了砂土的抗剪强度公式和土压力理论；十九世纪中叶，大规模的桥梁、铁路和公路的建设，促进了桩基础理论和施工方法的发展；1957年，英国的Rankine根据不同假设提出了土压力理论；1885年，法国的Boussinesq求出了半无限弹性体在垂直集中力作用下应力和变形的理论解答；1922年，瑞典的Fellenius为解决铁路

5、塌方问题，研究并提出了土坡稳定分析法；直到1925年，美国土力学专家Terzaghi发表了第一本《土力学》专著，从此，土力学成为一门独立的学科。   此后，随着大量引用弹性力学的研究成果，土体变形和破坏问题的研究得到了迅速发展。1927年～1955年，Fellenius，Taylor和Bishop等建立与完善了滑弧稳定分析方法；1936年，Mindlin公式的提出并在桩基沉降计算中得到应用；1943年，Terzaghi关于极限土压力的研究并提出了承载力公式；1941年～1956年，Biot固结理论的提出和完善等

6、。   1963年，Roscoe发表了著名的剑桥模型，标志着现代土力学的开端。经过30多年的努力，现代土力学已逐渐趋于成熟，并在下列几方面取得了重要进展：(1)非线性模型和弹塑性模型的深入研究和大量应用；(2)损伤力学模型的引入和结构性模型的初步研究；(3)非饱和土固结理论的研究；(4)砂土液化理论的研究；(5)剪切带理论及渐进破损问题的研究；(6)土的细观力学的研究等。   我国学者对土力学的研究始于1945年黄文熙在中央水利实验处创立的第一个土工实验室，40多年来，各方面都得到了长足的进展，取得了许多重要研

7、究成果，为土力学的发展和完善作出了积极的贡献。   现代科学的发展，使土力学的研究领域得到了明显的扩大，如土动力学、冻土力学、月球土力学、海洋土力学等都是新兴的土力学分支。三、本课程的研究内容及学习方法   土力学是固体力学的一个分支，主要侧重于对土的力学分析，是研究土在力的作用下引起的应力、应变、强度和稳定性的一门学科。由于土是自然历史的产物，其性状变化很大。因此，在土力学研究过程中，除运用一般连续体力学的基本原理，还应密切结合土的实际情况进行研究。在处理工程中的土力学问题时，不能单凭数学和力学的方法，必须通

8、过的土的现场勘察及室内土工试验测定土的计算参数。因此，土力学是一门实践性很强的学科。   地基与基础统称为基础工程，基础工程是研究建筑物地基与基础受到上部结构荷载作用后的性状的，主要包括是地基的受力性状、地基处理方法、基础型式等。由于基础工程为建筑物的隐蔽工程，一旦失事，不仅损失巨大，且难以补救，如图2所示。因此，基础工程的研究十分重要。   土木工程中，会遇到各种有关土的工程地质问题