第0章土力学 绪论

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1、土力学地基基础SoilMechanicsandFoundationEngineering河南科技大学建工学院高笑娟本课程的主要内容1、绪论2、土的物理性质和工程分类3、土的渗透性与工程降水3、土中应力计算4、土的压缩性与地基沉降计算5、土的抗剪强度6、土压力和土坡稳定7、天然地基上浅基础的设计9、桩基础和深基础10、地基处理第0章绪论0.1基本概念与设计要求0.2本课程的特点和学习要求0.3本学科的发展历史0.4本学科发展阶段0.5本学科的研究领域0.6与土力学有关的工程问题0.7地基基础的重要性0.1基本概念与设计要求1、基本概念（1）土力学土力学是工程力学

2、的一个分支，是以传统的工程力学和地质学的知识为基础，研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。简单说：就是用力学的观点研究土各种性能一门科学。土的特点：1）三相体；土由固相、液相和气相组成；2）碎散性；土体由大小不同的颗粒组成，不同于连续介质；3）透水性；土体中存在大量孔隙，可以充满足够数量的重力水；4）多孔性；土体中存在大量孔隙，土体受荷后产生压缩变形，其变形模量远没有其他常见建筑材料大；5）自然变异性或不均匀性；土体形成的自然条件不同，具有明显的区域性；6）易变性；土体的性质易受到外界温度、湿度、地下水、荷载的影响而发生显著变化。（2）地基建筑

3、物修建以后，其全部荷载最终由其下的地层来承担。承受建筑物全部荷载的那一部分天然的或部分经过人工改造的地层即为地基。（3）基础由于土的压缩性大，强度小，因而在绝大多数情况下上部结构荷载不能直接通过墙、柱等传给下部土层(地基)，而必须在墙、柱、地梁等和地基接触处适当扩大尺寸，把荷载扩散以后安全地传递给地基。这种位于建筑物墙、柱、底梁以下，经过适当扩大尺寸的建筑物的下部结构称之为基础。（4）天然地基未经人工处理就可满足设计要求的地基。（5）人工地基地层承载力不能满足设计要求，需进行加固处理的地基。（6）基础埋深从设计地面（一般从室外地面）到基础底面的垂直距离。（7）持

4、力层直接与基础地面接触的土层。（8）下卧层地基内持力层下面的土层。（9）软弱下卧层地基承载力低于持力层的下卧层。（10）浅基础埋深小于5m,只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的基础。（11）深基础借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、墩基、沉井和地下连续墙。2、设计要求（1）作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。（2）基础沉降不得超过地基变形容许值。（3）具有足够防止失稳破坏的安全储备。0.2本课程的特点和学习要求1、特点（1）相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、建筑材料、建筑结构、工程地质（2）研究对象：各向异性土体（3）研究重点：土的变形、强

5、度、稳定性、渗流2、本课程的学习要求（1）强化基本概念、基本理论的学习，重视有关理论和公式的适用性；（2）紧抓四大主题，建立内在联系。应力、强度（稳定性）、变形、渗流；（3）重视土工试验，加强动手操作能力；（4）加强案例学习，提高运用理论知识解决实际问题的能力。0.3本学科的发展历史土力学是人们在在长期工程实践中形成发展起来的一门学科。我国劳动人民从远古时代就能利用土石作为地基和建筑材料修筑房屋了。如西安新石器时代的半坡村遗址，就发现有土台和石础，这就是古代的"堂高三尺、茅茨土阶"（语见≤韩非子≥）的建筑。我国举世闻名的秦万里长城逾千百年而留存至今，充分体现了我

6、国古代劳动人民的高超水平。隋朝石工李春所修建成的赵州石拱桥，造型美观，至今安然无恙。桥台砌置于密实的粗砂层上，一千三百多年来估计沉降量约几厘米。现在验算其基底压力约500-600kpa，这与现代土力学理论给出的承载力值很接近。根据≤梦溪笔谈≥记载，北宋初著名木工喻皓（公元989年）在建造开封开宝寺木塔时，考虑到当地多西北风，便特意使建于饱和土上的塔身稍向西北倾斜，设想在风力的长期断续作用下可以渐趋复正。可见在当时的工匠已考虑到建筑物地基的沉降问题了。而作为本学科理论基础的土力学的发端，始于十八世纪兴起了工业革命的欧洲。随着资本主义工业化的发展，为了满足向国内外扩

7、张市场的需要，陆上交通进入了所谓"铁路时代"，因此，最初有关土力学的个别理论多与解决铁路路基问题有关。0.4本学科发展的阶段第一阶段：1925年前土力学尚未形成一门学科工程实践可追溯到远古时代：半坡，秦长城，商朝各类祭台；被用作工程材料，如挖洞、筑堤、修路等；战国时的《考工记》，就认识到作用力与变形之间的关系，比胡克(Hooke)定律还早1500多年；有文字记载最早理论是：1773年，法国的C.A.库伦（Coulomb）——根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公式，提出了计算挡土墙土压力的滑楔理论；1856达西(Darcy)——研究了砂土的渗透性，发展了达西渗透公式

8、；1857年英国的W.G