12土力學清華大學土木水利學院巖土工程研究所于玉貞3教師介紹主講：于玉貞（新水219，62797200）

yuyuzhen@試驗：呂禾（舊水204土力學實驗室，62782488）

luhe@孫遜（新水119土力學實驗室，62772210）

sunxun@助教：張向韜（新水362，62789319）937746354@課程簡介院級平臺課－專業基礎課校級、北京市級（2004）、國家級（2006）精品課程、全國精品資源共享課（2014）41、參加二級選課，上課地點舊水二層204土力學實驗室；2、預習網站：/eol/，進入網站后登錄。進入后，選擇資源中心，搜索土力學試驗進行預習（建議收藏該處地址）；3、請按時上課，否則按自動放棄論，不補；4、試驗完成后一周內按時交試驗報告。實驗課5教學資源1、課前課后并隨時可去教師辦公室答疑2、視情況不定期安排集中答疑和質疑3、期末集中答疑答疑和質疑1、教育在線：試驗預習、試驗演示2、網絡學堂：課件、交流、資料、作業3、精品網絡課程：/coursestatic/course_2957.html，全套教學資料，包括課程全程錄像、小測驗和期末考題及答案等。右上角進行“注冊”，然后登錄（不進行注冊有些資源看不到）6本課程安排和要求教學環節考核及成績要求1.大課：必須出席，不定期點名。2.討論課：積極參加討論；獨立完成小測驗（閉卷、自帶工具），討論時表現特別好者適當在測驗成績中加分。3.作業：獨立完成，每章交一次，在該章講課結束后當周六晚10時前交給助教。遲交或不認真完成者在平時成績中扣分，為鼓勵個人獨立完成，作業錯誤不扣分。4.期末考試：閉卷。作業、試驗報告妥善保管，未在規定時間內交齊

不得參加期末考試。

期末考試：60％小測驗：20％試驗：15％（預習＋操作＋報告）平時表現及作業：5％講課(11次)習題討論課

(4次)

試驗課

(3次)7土，地之生萬物者也。‘二’象地之上，地之中；‘|’物出形也。－《說文解字》希臘，中國，希伯來人，印第安人的神話：神用泥土造人中國傳統文化中的五行：金木水火土“普天之下，莫非王土”－主權與財富的象征土8什么是土？土有哪些特點？土力學有何特點？為什么要學習土力學？土力學包括哪些內容？如何學好土力學？緒論9土是指：地球表面的整體巖石在大氣中經受長期的風化等作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒有膠結或膠結很弱的顆粒堆積物。緒論風化巖石地球顆粒堆積物地球什么是土？10粘土什么是土？緒論卵石砂礫石11土有哪些特點？緒論12碎散性土有哪些特點？非連續介質受力以后易變形體積變化主要是孔隙變化剪切變形主要由顆粒相對位移引起強度低緒論巖石風化后的產物13多相介質三相性（三相體系）受力后由土骨架、孔隙介質共同承擔孔隙流體流動-滲流-滲透性存在復雜的相互作用緒論土有哪些特點？固相—土骨架液相—水氣相—空氣14天然性（自然變異性）自然界的產物緒論土有哪些特點？非均勻性各向異性結構性時間變異性15碎散性三相性天然性力學特性復雜變形特性強度特性滲透特性緒論土有哪些特點？16土力學有何特點？緒論學科研究對象理論力學質點或剛體材料力學單個彈性桿件（桿、軸、梁）連續固體結構力學若干彈性桿件組成的桿件結構彈性力學彈性實體結構或板殼結構水力學不可壓縮的連續流體（水）連續流體土力學天然的三相碎散堆積物碎散材料17土力學有何特點？土力學緒論連續介質力學的基本知識描述碎散體特性的理論土的變形、強度和滲透特性以及與此有關的工程問題18土力學發展的歷史1776

Coulomb

強度定律，土壓力理論1856

Darcy

定律1857

Rankine

新的土壓力理論1925

Terzaghi

有效應力原理及滲流固結理論1936

第一屆國際土力學及基礎工程會議1949

中國掀起土力學研究的高潮緒論土力學有何特點？土力學成為一門獨立學科的重要標志Terzaghi(太沙基)是土力學的奠基人19為什么要學習土力學？1.土具有廣泛的工程應用2.存在大量與土有關的工程問題緒論201.土的工程應用土工建筑材料建筑物基礎之地基建筑環境緒論為什么要學習土力學？212.與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？加拿大特朗斯康谷倉事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822T谷物時，1小時豎向沉降達30.5cm24小時傾斜26°53ˊ西端下沉7.32m東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個圓筒倉。鋼混筏板基礎，厚61cm，埋深3.66m。1911年動工，1913年完工，自重20000T。23與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？加拿大特朗斯康谷倉處理：事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50T千斤頂以及支撐系統，把倉體逐漸糾正過來，其位置比原來降低了４米。原因：地基土事先未進行調查，據鄰近結構物基槽開挖取土試驗結果，計算地基承載力應用到此谷倉。1952年經勘察試驗與計算，地基實際承載力小于破壞時的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發生強度破壞而滑動。2653失事后1913.10.181952.10.5

試驗孔填土褐色粉質粘土灰色粉質粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3試驗孔24與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？香港寶城滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，20000m3殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅—寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡67人。原因：山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲導致強度進一步大大降低，并且滲流增加了下滑力，使得土體滑動剪應力超過土的強度，于是山坡土體發生滑動。25香港1900年建市，1977年成立土力工程署1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20傷)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad26死亡：69227人；失蹤：17923人；合計：87150人。直接經濟損失：8451億元；約三分之一由15000個左右的滑坡、崩塌和泥石流造成。高分辨率衛星遙感影像監測2008年05月14日四川北川縣山體滑坡27唐家山堰塞湖泄流肖家橋堰塞湖正在處理28與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？基坑崩塌29與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？以上幾個實例可歸結為與土有關的強度問題30與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？比薩斜塔1990：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，塔頂離中心線已達5.27m，傾斜5.5°1360：再復工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復工，經6年，至7層，高48m，再停工1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工1173：動工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，變形較大。1590:

伽利略在此塔做落體實驗31與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？比薩斜塔1838-1839：挖環形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理基礎環灌漿加固1990年1月:

封閉1992年7月：加固塔身，用壓重法和取土法進行地基處理2001年12月:

向游人開放2007年6月:耗資4000萬美元的扶“正”工程完工；目前塔頂中心點偏離垂直線的距離比施工前減少45厘米，回歸到1838年時的傾斜角度。

處理措施32與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？虎丘塔問題：塔身向東北方向嚴重傾斜，塔頂離中心線已達2.31m，底層塔身發生不少裂縫，成為危險建筑物而封閉。概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7層，高47.5m，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均勻粉質粘土層上，產生不均勻沉降。處理：在塔四周建造一圈樁排式地下連續墻并對塔周圍與塔基進行鉆孔注漿和打設樹根樁加固塔身，效果良好。33與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？關西國際機場當時世界最大人工島1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機場運營面積：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m設計時預測沉降：5.7-7.5m完成時實際沉降：8.1m，5cm/月(1990年)預測主固結完成：20年后比設計超填：

3m問題：沉降大且有不均勻沉降34與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？以上幾個實例可歸結為與土有關的變形問題35Teton壩概況：土壩，高90m，長1000m，建于1972-75年，1976年6月失事損失：直接8000萬美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災2.5萬人，60萬畝土地，32公里鐵路原因：滲透破壞－水力劈裂與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？36Teton壩1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？37Teton壩11：00左右洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？38Teton壩11:30洞口繼續向上擴大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設施。與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？3911：50左右洞口擴大加速，泥水對壩基的沖蝕更加劇烈。Teton壩與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？4011:57壩坡坍塌，泥水狂瀉而下Teton壩與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？4112：00過后坍塌口加寬Teton壩與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？42洪水掃過下游谷底，附近所有設施被徹底摧毀Teton壩與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？43失事現場目前的狀況Teton壩與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？九江大堤決口潰口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10發生管涌險情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進水口又過20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個洞，5m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？45管涌砂環砂性土堤基管涌破壞示意圖管涌破壞當管涌發生時，滲流將導致向源侵蝕，使堤防基礎下部出現滲流通道當水頭差足夠大時，侵蝕將加速并掏挖堤防基礎。形成通道后極易引起潰決與土有關的工程問題緒論為什么要學習土力學？4748以上幾個實例可歸結為與土有關的滲透問題與土有關的工