土力学

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土力学是应用工程力学方法来研究土的力学性质的一门学科。土力学的研究对象是与人类活动密切相关的土和土体,包括人工土体和自然土体,以及与土的力学性能密切相关的地下水奥地利工程师卡尔·太沙基(1883-1963)首先采用科学的方法研究土力学,被誉为现代土力学之父。土力学被广泛应用在地基挡土墙、土工建筑物、堤坝等设计中,是土木工程岩土工程工程地质等工程学科的重要分枝。

基本性质[编辑]

三相组成[编辑]

自然界的土是由岩石经风化、搬运、堆积而形成的。因此,母岩成分、风化性质、搬运过程和堆积的环境是影响土的组成的主要因素,而土的组成又是决定地基土工程性质的基础。土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的,通常称为土的三相组成,随着三相物质的质量和体积的比例不同,土的性质也就不同。

固相[编辑]

土的固相物质包括无机矿物颗粒有机质,是构成土的骨架最基本的物质,称为土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形状来描述。

矿物成分[编辑]

土中的矿物成分可以分为原生矿物次生矿物两大类。原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物,如石英长石云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物,如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。次生矿物按其与水的作用可分为易溶的、难溶的和不溶的,次生矿物的水溶性对土的性质有重要的影响。

粒度成分[编辑]
粒组划分[编辑]

依據土的主要粒度成分大小,土可分為巨石漂石圆砾砂粒粉粒粘粒

粒度成分及其表示方法[编辑]

1、表格法。2、累计曲线法。3、三角坐标法。

粒度成分分析方法[编辑]
篩析[编辑]

土透過穿過不同孔隙大小的篩,從量度殘留在不同篩上土的重量分析出土粒度分布。適用於土粒大小介於125mm至20um。

移液管法[编辑]

小於75um的粉粒和粘粒難以分離,常以移管法和比重計法分析。移液管法是以土粒大小與水中下沉速度成正比。

比重计法[编辑]
土粒的形状[编辑]

液相[编辑]

土的液相是指存在于土孔隙中的水。按照水与土相互作用程度的强弱,可将土中水分为结合水自由水两大类。

气相[编辑]

土的气相是指填充在土的孔隙中的气体,包括与大气连通的和不连通的两类。

有效應力[编辑]

通過土粒接觸點傳遞的粒間應力,稱為土的有效應力,其影響土的剪切強度。有效應力不能直接測量。在飽和土中,有效應力(σ ')等於總應力(σ)減去孔隙水壓(u):

\sigma' = \sigma - u

剪切强度[编辑]

剪切强度是土對縱向力抗性,其包含切面中土粒相互間的阻力,吸力和相扣。剪切强度大小受不同的因素影響,徑向有效應力,土粒大小分佈,土粒形狀,土中的液相。

 \tau_f = c' + \sigma_f ' \tan \phi '

\tau_f ,為剪切强度, c' ,為有效粘度\sigma_f ',為有效應力\phi ',為阻力角度。阻力系數\mu 與阻力角度的關係如下\mu = tan \phi '

實驗室測試[编辑]

直剪試驗 三軸剪切試驗

承载强度[编辑]

固结理论[编辑]

固结(consolidation)指的是在荷载或其他因素作用下,土体孔隙中水分逐渐排出、体积压缩、密度增大的现象。

渗透理论[编辑]

渗流是流体在土孔隙中的流动

压实理论[编辑]

侧向压力[编辑]

土坡的稳定性[编辑]

本构模型[编辑]

液化性貭[编辑]

參見[编辑]

外部链接[编辑]