土力學(xué)緒論講稿

1、1土 力 學(xué)石家莊鐵道學(xué)院土木工程分院巖土工程系2u土，地之生萬(wàn)物者也。土，地之生萬(wàn)物者也。二二象地之象地之上，地之中；上，地之中；|物出形也。物出形也。 說(shuō)文解字說(shuō)文解字u希臘，中國(guó)，希伯來(lái)人，印第安人的希臘，中國(guó)，希伯來(lái)人，印第安人的神話(huà)：神用泥土造人神話(huà)：神用泥土造人u中國(guó)傳統(tǒng)文化中的五行：金木水火土中國(guó)傳統(tǒng)文化中的五行：金木水火土u土字包括：地上植物部分、表土層、土字包括：地上植物部分、表土層、植物地下部分和底土層四個(gè)層次。植物地下部分和底土層四個(gè)層次。u土地系指由地形、水文、局地氣候、土地系指由地形、水文、局地氣候、巖石圈的上層、土壤和生物有機(jī)體等相巖石圈的上層、土壤和生物有機(jī)體等相

2、互作用組成的自然地域綜合體，是地球互作用組成的自然地域綜合體，是地球表層歷史發(fā)展的產(chǎn)物。表層歷史發(fā)展的產(chǎn)物。土3大氣圈大氣圈水圈水圈巖石圈巖石圈生物圈生物圈風(fēng)化物風(fēng)化物土壤圈土壤圈地下水地下水土壤在自然界的位置土壤在自然界的位置土壤是巖石圈、大氣圈、水土壤是巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈綜合作用形成的圈和生物圈綜合作用形成的產(chǎn)物。其上界通常是綠色植產(chǎn)物。其上界通常是綠色植物層頂，下界達(dá)植物根分布物層頂，下界達(dá)植物根分布層。其垂直范圍，恰好是巖層。其垂直范圍，恰好是巖石圈的上層、大氣圈的下層、石圈的上層、大氣圈的下層、水圈及生物圈相互接觸的地水圈及生物圈相互接觸的地方，是生物生命及人類(lèi)生產(chǎn)方，是生

3、物生命及人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)最集中的地方?；顒?dòng)最集中的地方?！暗卣撸f(wàn)物之本原，諸地者，萬(wàn)物之本原，諸生之根苑也生之根苑也” - 管仲管仲4土壤的剖面和形成土壤的剖面和形成土壤有非常復(fù)雜的形成過(guò)程，并具有獨(dú)特土壤有非常復(fù)雜的形成過(guò)程，并具有獨(dú)特的層狀構(gòu)造。土壤剖面一般包含枯枝落葉的層狀構(gòu)造。土壤剖面一般包含枯枝落葉層、腐殖質(zhì)層、淀積層和母質(zhì)層四個(gè)基本層、腐殖質(zhì)層、淀積層和母質(zhì)層四個(gè)基本層次。層次。 地質(zhì)大循環(huán)：地質(zhì)大循環(huán)：巖石巖石 土壤土壤風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積 生物小循環(huán)：生物小循環(huán)： 生物活動(dòng)所造成的土壤生物活動(dòng)所造成的土壤 有機(jī)質(zhì)的循環(huán)有機(jī)質(zhì)的循環(huán)地質(zhì)成巖作用地質(zhì)成巖作用土壤帶土壤帶腐

4、殖質(zhì)層腐殖質(zhì)層淀積層淀積層母質(zhì)層母質(zhì)層傳統(tǒng)巖土工程的范疇傳統(tǒng)巖土工程的范疇5巖石因物理巖石因物理風(fēng)化作用破風(fēng)化作用破碎，在重力碎，在重力作用下堆積作用下堆積到山腳到山腳高山下的沖積錐群高山下的沖積錐群風(fēng)蝕蘑菇風(fēng)蝕蘑菇土的形成過(guò)程土的形成過(guò)程黃河沖積三角洲6 礫石料礫石料 卵卵 石石 砂砂 粘粘 土土（人工破碎）（人工破碎）工程與土力學(xué)中的土工程與土力學(xué)中的土地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長(zhǎng)期的風(fēng)化作用地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長(zhǎng)期的風(fēng)化作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒(méi)有膠結(jié)或膠結(jié)而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒(méi)有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。很弱的顆粒堆積物。7什么是土？什么是土？土有哪

5、些特點(diǎn)？土有哪些特點(diǎn)？土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)有何特點(diǎn)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？土力學(xué)包括哪些內(nèi)容？土力學(xué)包括哪些內(nèi)容？如何學(xué)好土力學(xué)？如何學(xué)好土力學(xué)？緒 論8土土是指：是指： 地球表面的整體巖石在大氣中地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長(zhǎng)期的風(fēng)化作用而形成的、經(jīng)受長(zhǎng)期的風(fēng)化作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒(méi)有膠結(jié)覆蓋在地表上碎散的、沒(méi)有膠結(jié)或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。或膠結(jié)很弱的顆粒堆積物。緒論風(fēng)化風(fēng)化巖石巖石地球顆粒堆積物顆粒堆積物地球什么是土？什么是土？9土有哪些特點(diǎn)？土有哪些特點(diǎn)？緒論10土體的特點(diǎn)土體的特點(diǎn) 一般一般固體：固體： 液體：液體： 土體（散粒體）：土體（散粒體）：

6、可保持固定的形狀可保持固定的形狀不具有特定的形狀不具有特定的形狀具有一定但不固具有一定但不固定的形狀定的形狀11碎散性碎散性土有哪些特點(diǎn)？土有哪些特點(diǎn)？非連續(xù)介質(zhì)非連續(xù)介質(zhì)l 受力以后易變形受力以后易變形l 體積變化主要是孔隙變化體積變化主要是孔隙變化l 剪切變形主要由顆粒剪切變形主要由顆粒 相對(duì)位移引起相對(duì)位移引起l 強(qiáng)度低強(qiáng)度低緒論巖石風(fēng)化巖石風(fēng)化的產(chǎn)物的產(chǎn)物12多相介質(zhì)多相介質(zhì)三相性三相性（三相體系三相體系） 受力后由土骨架、孔隙介受力后由土骨架、孔隙介 質(zhì)共同承擔(dān)質(zhì)共同承擔(dān) 存在復(fù)雜的相互作用存在復(fù)雜的相互作用 孔隙流體流動(dòng)孔隙流體流動(dòng)緒論土有哪些特點(diǎn)？土有哪些特點(diǎn)？固相固相土骨架土骨

7、架液相液相水水氣相氣相空氣空氣13天然性天然性（自然變異性）（自然變異性）自然界的產(chǎn)物自然界的產(chǎn)物緒論土有哪些特點(diǎn)？土有哪些特點(diǎn)？非均勻性非均勻性各向異性各向異性結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)性時(shí)空變異性時(shí)空變異性14碎散性碎散性三相性三相性天然性天然性力學(xué)特性力學(xué)特性復(fù)雜復(fù)雜 變形特性變形特性 強(qiáng)度特性強(qiáng)度特性 滲透特性滲透特性緒論土有哪些特點(diǎn)？土有哪些特點(diǎn)？15土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)有何特點(diǎn)？緒論學(xué)科學(xué)科研究對(duì)象研究對(duì)象理論力學(xué)理論力學(xué) 質(zhì)點(diǎn)或剛體質(zhì)點(diǎn)或剛體材料力學(xué)材料力學(xué) 單個(gè)彈性桿件（桿、軸、梁）單個(gè)彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué) 若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)若干彈性桿件組成的桿件結(jié)

8、構(gòu)彈性力學(xué)彈性力學(xué) 彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水水 力力 學(xué)學(xué) 不可壓縮的連續(xù)流體（水）不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體連續(xù)流體天然的三相碎散堆積物天然的三相碎散堆積物碎散材料碎散材料土力學(xué)與其他學(xué)科的比較土力學(xué)與其他學(xué)科的比較16土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)土力學(xué)緒論連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基力學(xué)的基本知識(shí)本知識(shí)描述碎散體描述碎散體特性的理論特性的理論土的變形、強(qiáng)度和滲透特性以及與此有關(guān)的工程問(wèn)題實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)規(guī)律及工程實(shí)及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)踐經(jīng)驗(yàn)17土力學(xué)發(fā)展的歷史緒論土力學(xué)有何特點(diǎn)？土力學(xué)有何特點(diǎn)？1773 Coulomb（后（后MohrMohr發(fā)展）：摩爾發(fā)展）：摩爾

9、- -庫(kù)侖強(qiáng)度庫(kù)侖強(qiáng)度理論理論 有關(guān)土力學(xué)的第一個(gè)理論有關(guān)土力學(xué)的第一個(gè)理論1776 Coulomb：庫(kù)侖：庫(kù)侖土壓力理論土壓力理論1856 Darcy：達(dá)西滲流：達(dá)西滲流 定律定律1857 Rankine ：朗肯土壓力理論：朗肯土壓力理論1920 Prandtl：普朗特極限承載力公式：普朗特極限承載力公式1921-1923 Terzaghi：有效應(yīng)力原理及固結(jié)理論：有效應(yīng)力原理及固結(jié)理論1925 Terzaghi ：出版：出版土力學(xué)土力學(xué) 土力學(xué)成為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的標(biāo)志土力學(xué)成為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的標(biāo)志1936 第一屆國(guó)際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會(huì)議第一屆國(guó)際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會(huì)議1960s后后 現(xiàn)代土力學(xué)現(xiàn)

10、代土力學(xué)萌萌芽芽時(shí)時(shí)期期古古典典時(shí)時(shí)期期現(xiàn)現(xiàn)代代18土力學(xué)發(fā)展的歷史土力學(xué)發(fā)展的歷史是公認(rèn)的土力學(xué)之父（是公認(rèn)的土力學(xué)之父（18831963）國(guó)際土力學(xué)與地基基礎(chǔ)學(xué)會(huì)從第一國(guó)際土力學(xué)與地基基礎(chǔ)學(xué)會(huì)從第一屆（屆（1936）到第三屆的主席（）到第三屆的主席（1957）兩部經(jīng)典名著：兩部經(jīng)典名著：理論土力學(xué)理論土力學(xué)、工程實(shí)用土力學(xué)工程實(shí)用土力學(xué)19為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？1.1.土具有廣泛的工程應(yīng)用土具有廣泛的工程應(yīng)用2.2.存在大量與土有關(guān)的工程問(wèn)題存在大量與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論201. 1. 土的工程應(yīng)用土的工程應(yīng)用 土工建筑材料土工建筑材料 建筑物基礎(chǔ)之地基建筑物基礎(chǔ)之地基

11、建筑環(huán)境建筑環(huán)境 為土工構(gòu)筑物提供填筑材料為土工構(gòu)筑物提供填筑材料緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？212. 2. 與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 事故：事故：19131913年年9 9月裝谷物，月裝谷物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時(shí)，谷物時(shí)，1 1小時(shí)豎向沉降達(dá)小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時(shí)傾斜小時(shí)傾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.5

12、2m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損概況：長(zhǎng)概況：長(zhǎng)59.4m59.4m，寬，寬23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565個(gè)圓筒倉(cāng)。個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 1911 1911年動(dòng)工，年動(dòng)工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。23與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 處理：處理：事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個(gè)個(gè)50t50

13、t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉(cāng)體逐漸糾正過(guò)來(lái)，其千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉(cāng)體逐漸糾正過(guò)來(lái)，其位置比原來(lái)降低了米。位置比原來(lái)降低了米。 原因：原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開(kāi)挖取據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開(kāi)挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此谷倉(cāng)。載力應(yīng)用到此谷倉(cāng)。19521952年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)的基底壓力。因此，的基底壓力。因此，谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)破壞而滑動(dòng)。2653失事后1913.10.181952.10.5 試驗(yàn)孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘

14、土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 試驗(yàn)孔24與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？香港寶城滑坡 19721972年年7 7月某日清晨，香港寶城路附月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層住宅住宅-寶城大廈，頃刻間寶城大廈寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。角約五層住宅。死亡死亡7 7人。人。原因：原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大山

15、坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，使得大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。動(dòng)。25香港香港1900年建市，年建市，1977年成立土力工程署年成立土力工程署1972 Po Shan 滑坡滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、死、20 傷傷)26Early 1972 滑坡前滑坡前July 1972 滑坡后滑坡后27與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？阪神大地震中地基液化神戶(hù)碼頭：神戶(hù)碼頭：地震引起大面積砂地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向

16、變形和很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴(yán)重物倒塌或遭到嚴(yán)重?fù)p傷損傷 液化：松砂地基在振動(dòng)荷載作液化：松砂地基在振動(dòng)荷載作用下用下喪失強(qiáng)度變成流動(dòng)狀態(tài)喪失強(qiáng)度變成流動(dòng)狀態(tài)的的一種現(xiàn)象一種現(xiàn)象28與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？阪神大地震中地基液化神戶(hù)碼頭：神戶(hù)碼頭：沉箱式岸墻因砂土地基液沉箱式岸墻因砂土地基液化失穩(wěn)滑入海中化失穩(wěn)滑入海中29阪神大地震中地基液化地基液化造成的路面塌陷地基液化造成的路面塌陷301964年日本新瀉地震地基的大面積液化31時(shí)間：時(shí)間：19711971年年1111月月9-119-11日日地點(diǎn)：神奈

17、川縣川崎市生地點(diǎn)：神奈川縣川崎市生研究機(jī)構(gòu)：地質(zhì)研究所研究機(jī)構(gòu)：地質(zhì)研究所(通產(chǎn)省通產(chǎn)省) 消防研究所消防研究所(自治省自治省) 土木研究所土木研究所(建設(shè)省建設(shè)省) 防災(zāi)科學(xué)技術(shù)中心防災(zāi)科學(xué)技術(shù)中心(科技廳科技廳)泥泥 石石 流流 室室 外外 試試 驗(yàn)驗(yàn)32事故發(fā)生過(guò)程要點(diǎn)壤土(loam)斜坡崩塌（泥石流）實(shí)驗(yàn) 9日15:00人工降雨開(kāi)始 11日15:00左右降雨量達(dá)500mm 陡坡中泥土突然以20-30m/s流出，斜 坡崩塌，泥石流產(chǎn)生 泥石流推倒28米外的護(hù)欄，一直沖到 55米外的水池中央，造成31人被埋33事故發(fā)生地點(diǎn)34關(guān)東壤土：風(fēng)化花崗巖上火山灰堆積層 =1.45 w=5%傾角：3

18、0厚: 1.23m現(xiàn)場(chǎng)泥石流實(shí)驗(yàn)布置簡(jiǎn)圖35試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片36Actual slope failure experiment by APERIF projectTime: Nov.12-14, 2003Location: Mt. Kappa（ （加波山）加波山）Main operator: Forestry & Forest Products Research Institute, JapanRainfall intensity: 80 mm/hr37試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片383915人不幸遇難，11人受傷死者當(dāng)中 實(shí)驗(yàn)人員 1人 參觀(guān)者 10人 報(bào)社記者 1人 電視采訪(fǎng)人

19、員 3人事故傷亡情況事故傷亡情況40蓮花河畔景苑倒樓事故蓮花河畔景苑倒樓事故 6 6月月2727日日5 5時(shí)時(shí)3030分，上海市閔行區(qū)蓮花南路羅陽(yáng)路口，一在建樓盤(pán)工分，上海市閔行區(qū)蓮花南路羅陽(yáng)路口，一在建樓盤(pán)工地發(fā)生樓體倒覆事故，造成一名工人死亡，無(wú)人受傷。事故發(fā)生在地發(fā)生樓體倒覆事故，造成一名工人死亡，無(wú)人受傷。事故發(fā)生在淀浦河南岸的淀浦河南岸的“蓮花河畔景苑蓮花河畔景苑”，發(fā)生倒覆的是一棟，發(fā)生倒覆的是一棟1313層在建住宅層在建住宅樓樓41蓮花河畔景苑倒樓事故蓮花河畔景苑倒樓事故( (續(xù)）續(xù)） 42房屋傾倒的主要原因是，緊貼7號(hào)樓北側(cè)，在短期內(nèi)堆土過(guò)高，最高處達(dá)10米左右；與此同時(shí)，緊鄰

20、大樓南側(cè)的地下車(chē)庫(kù)基坑正在開(kāi)挖，開(kāi)挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過(guò)大的水平力超過(guò)了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。 蓮花河畔景苑倒樓事故蓮花河畔景苑倒樓事故( (續(xù)）續(xù)） 43與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？以上幾個(gè)實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)的強(qiáng)度問(wèn)題44與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？比薩斜塔目前：目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m1.80m， 塔頂離中心線(xiàn)已達(dá)塔頂離中心線(xiàn)已達(dá)5.27m5.27m，傾斜，傾斜5.55.513601360：再?gòu)?fù)工，至再

21、復(fù)工，至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8層，高度為層，高度為55m55m12721272：復(fù)工，經(jīng)復(fù)工，經(jīng)6 6年，至年，至7 7層，高層，高48m48m，再，再停工停工11781178：至至4 4層中，高約層中，高約29m29m，因傾斜停工，因傾斜停工11731173：動(dòng)工動(dòng)工原因：原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，層，模量較低，變形較大變形較大。1590:1590: 伽利伽利略在此塔做略在此塔做落體實(shí)驗(yàn)落體實(shí)驗(yàn) 45與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？比薩斜塔1838-183

22、91838-1839：挖環(huán)形基坑卸載挖環(huán)形基坑卸載1933-19351933-1935：基坑防水處理基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固19901990年年1 1月月: : 封閉封閉19921992年年7 7月：月：加固塔身，用壓重加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地法和取土法進(jìn)行地 基處理基處理目目 前前: : 已向游人開(kāi)放。已向游人開(kāi)放。 處理措施46與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？虎丘塔問(wèn)題：?jiǎn)栴}：塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔 頂離中心線(xiàn)已達(dá)頂離中心線(xiàn)已達(dá)2.31m2.31m，底層，底層 塔身發(fā)生不少裂縫，成為危

23、險(xiǎn)塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn) 建筑物而封閉。建筑物而封閉。概況：概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元于宋太祖建隆二年（公元961961年）。全年）。全塔塔7 7層，高層，高47.5m47.5m，塔的平面呈八角形。，塔的平面呈八角形。原因：原因：坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上，坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上， 產(chǎn)生產(chǎn)生不均勻沉降不均勻沉降。處理：處理：在塔四周建造一圈樁排式地下在塔四周建造一圈樁排式地下 連續(xù)墻并對(duì)塔周?chē)c塔基進(jìn)行連續(xù)墻并對(duì)塔周?chē)c塔基進(jìn)行 鉆孔注漿和打設(shè)樹(shù)根樁加固塔鉆孔注漿和打設(shè)樹(shù)根樁加固塔 身，效果良好。身，效果良好。47與土有關(guān)的工程問(wèn)題

24、與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng) 世界最大人工島19861986年：年：開(kāi)工開(kāi)工19901990年：年：人工島完成人工島完成19941994年：年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)面積：面積：4370m4370m1250m1250m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：5.7-7.5 m5.7-7.5 m完成時(shí)實(shí)際沉降：完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月 (1990 (1990年年) )預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：2020年后年后比設(shè)計(jì)超填：比設(shè)計(jì)超填：3m3m

25、問(wèn)題：沉降大且有不均勻沉降48道路與橋梁受損道路與橋梁受損車(chē)間遭到破壞車(chē)間遭到破壞居民樓變形居民樓變形路面變形破壞路面變形破壞49與土層壓縮變形有關(guān)與土層壓縮變形有關(guān)滲透應(yīng)力滲透應(yīng)力拖拽機(jī)理拖拽機(jī)理降落漏斗降落漏斗滲透速率提高滲透速率提高水力梯度加大水力梯度加大動(dòng)水壓力對(duì)土層動(dòng)水壓力對(duì)土層潛蝕潛蝕產(chǎn)生管涌產(chǎn)生管涌土層結(jié)構(gòu)松散土層結(jié)構(gòu)松散上覆土層拉張應(yīng)力集中上覆土層拉張應(yīng)力集中地表張裂地表張裂降落漏斗降落漏斗地下水向中心滲流地下水向中心滲流動(dòng)力壓力對(duì)固體顆粒產(chǎn)生動(dòng)動(dòng)力壓力對(duì)固體顆粒產(chǎn)生動(dòng)能能含水層骨架出現(xiàn)粘性拖拽含水層骨架出現(xiàn)粘性拖拽上覆土層出現(xiàn)張應(yīng)力集中上覆土層出現(xiàn)張應(yīng)力集中地表開(kāi)裂地表開(kāi)裂地

26、下水位下降地下水位下降上部土層上部土層失水失水土層在水平方向收縮變形土層在水平方向收縮變形地表開(kāi)裂地表開(kāi)裂基底起伏不平基底起伏不平壓縮土層厚度差異壓縮土層厚度差異土層差異壓縮沉降土層差異壓縮沉降沉降差異最大處張應(yīng)力集中沉降差異最大處張應(yīng)力集中地表開(kāi)裂地表開(kāi)裂盆地地下水下降盆地地下水下降松散土層固結(jié)變形松散土層固結(jié)變形地表土層固結(jié)量大大地表土層固結(jié)量大大小于下伏土層小于下伏土層土層沉降翻折土層沉降翻折盆緣折裂盆緣折裂與滲透作用有關(guān)與滲透作用有關(guān)與盆地邊緣有關(guān)與盆地邊緣有關(guān)滲透變形滲透變形機(jī)理機(jī)理土層失水土層失水壓縮變形壓縮變形機(jī)理機(jī)理差異壓縮差異壓縮變形機(jī)理變形機(jī)理剛性折斷剛性折斷機(jī)理機(jī)理 抽抽

27、 水水 作作 用用 說(shuō)說(shuō)50與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？以上幾個(gè)實(shí)例可歸結(jié)為以上幾個(gè)實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)的變形問(wèn)題變形問(wèn)題51Teton壩壩概況：概況：土壩，高土壩，高90m90m，長(zhǎng)，長(zhǎng)1000m1000m，建于，建于1972-751972-75年，年，19761976年年6 6月失事月失事?lián)p失：損失：直接直接80008000萬(wàn)美元，起萬(wàn)美元，起訴訴55005500起，起，2.52.5億美元，億美元，死死1414人，受災(zāi)人，受災(zāi)2.52.5萬(wàn)人，萬(wàn)人，6060萬(wàn)畝土地，萬(wàn)畝土地，3232公里公里鐵路鐵路原因：原因：滲透破壞水力劈裂滲透破壞水

28、力劈裂與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？52Teton壩壩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(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？53Teton壩壩1111：0000左右洞口不斷擴(kuò)大并向壩頂靠近，泥水流量增加與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？54Teton壩壩11:30洞口繼續(xù)向上擴(kuò)大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開(kāi)始沖擊壩趾處的設(shè)施。與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)

29、土力學(xué)？5511：50左右洞口擴(kuò)大加速，泥水對(duì)壩基的沖蝕更加劇烈。Teton壩壩與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？5611:57 壩坡坍塌，泥水狂瀉而下Teton壩壩與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？5712：00過(guò)后坍塌口加寬Teton壩壩與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？58洪水掃過(guò)下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀Teton壩壩與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？59失事現(xiàn)場(chǎng)目前的狀況Teton壩壩與土有關(guān)的工

30、程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？601998年長(zhǎng)江大堤61九江大堤決口潰口原因：潰口原因：堤基管涌堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險(xiǎn)情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口又過(guò)20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個(gè)洞，5 m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(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？長(zhǎng)江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過(guò)程示意圖長(zhǎng)江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過(guò)程示意圖砂砂環(huán)環(huán)管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土滲水滲水雜填土雜填土管涌：管涌：在滲流作用下，無(wú)粘性土體中的細(xì)小顆粒，在

31、滲流作用下，無(wú)粘性土體中的細(xì)小顆粒，通過(guò)土的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。通過(guò)土的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。 堤基管涌與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？管涌砂環(huán)砂性土堤基管涌破壞示意圖砂性土堤基管涌破壞示意圖管涌破壞當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)，當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)，滲流將導(dǎo)致向源滲流將導(dǎo)致向源侵蝕，使堤防基侵蝕，使堤防基礎(chǔ)下部出現(xiàn)滲流礎(chǔ)下部出現(xiàn)滲流通道通道當(dāng)水頭差足夠大時(shí)，當(dāng)水頭差足夠大時(shí)，侵蝕將加速并掏挖侵蝕將加速并掏挖堤防基礎(chǔ)。形成通堤防基礎(chǔ)。形成通道后極易引起潰決道后極易引起潰決與土有關(guān)的工程問(wèn)題與土有關(guān)的工程問(wèn)題緒論為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)土

32、力學(xué)？65襄汾潰壩事故襄汾潰壩事故 位于山西省臨汾市襄汾縣陶寺鄉(xiāng)的新塔礦業(yè)有限公司塔山鐵礦尾位于山西省臨汾市襄汾縣陶寺鄉(xiāng)的新塔礦業(yè)有限公司塔山鐵礦尾礦庫(kù)礦庫(kù), ,總庫(kù)容約總庫(kù)容約3030萬(wàn)立方米，壩高約萬(wàn)立方米，壩高約5050米。米。9 9月月8 8日日8 8時(shí)許，該尾礦時(shí)許，該尾礦庫(kù)突然發(fā)生潰壩，尾砂流失量約庫(kù)突然發(fā)生潰壩，尾砂流失量約2020萬(wàn)立方米，沿途帶出大量泥沙，萬(wàn)立方米，沿途帶出大量泥沙，流經(jīng)長(zhǎng)度達(dá)流經(jīng)長(zhǎng)度達(dá)2 2公里，最大扇面寬度約公里，最大扇面寬度約300300米，過(guò)泥面積米，過(guò)泥面積30302 2公頃。公頃。截止截止1010月月2323日日1616時(shí)時(shí)3030分，死亡人數(shù)升至

33、分，死亡人數(shù)升至276276人。人。66事故發(fā)生于事故發(fā)生于9 9月月8 8日上午日上午7 7時(shí)時(shí)5050分左右，塔山礦區(qū)因暴雨發(fā)生泥石流，致使一個(gè)分左右，塔山礦區(qū)因暴雨發(fā)生泥石流，致使一個(gè)廢棄的尾礦庫(kù)壩被沖垮，造成下游云合村亂石灘自然村集貿(mào)市場(chǎng)和部分房屋廢棄的尾礦庫(kù)壩被沖垮，造成下游云合村亂石灘自然村集貿(mào)市場(chǎng)和部分房屋被沖毀。事故原因是由于非法生產(chǎn)活動(dòng)排放大量尾礦砂及近日劇烈降雨，導(dǎo)被沖毀。事故原因是由于非法生產(chǎn)活動(dòng)排放大量尾礦砂及近日劇烈降雨，導(dǎo)致已廢棄停用的尾礦庫(kù)潰壩，形成泥石流。洶涌的泥石流就是從這條山溝中致已廢棄停用的尾礦庫(kù)潰壩，形成泥石流。洶涌的泥石流就是從這條山溝中噴涌而下的，溝的上端便是尾礦庫(kù)原先的位置。噴涌而下的，溝的上端便是尾礦庫(kù)原先的位置。 襄汾潰壩事故（續(xù)）襄汾潰壩事故（續(xù)） 67山西臨汾市襄汾縣陶寺鄉(xiāng)塔山礦區(qū)，泥石流發(fā)生后，山西臨汾市襄汾縣陶寺鄉(xiāng)塔山礦區(qū)，泥石流發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)狼藉?，F(xiàn)場(chǎng)狼藉。 襄汾潰壩事故（續(xù)）襄汾潰壩事故（續(xù)） 68泥石流將下游的房屋幾乎全部沖垮，這樣的房屋已算泥石流將下游的房屋幾乎全部沖垮，這樣的房屋已算是受損較輕的。是受損較輕的。 襄汾潰壩事故（續(xù)）襄汾潰壩事故（續(xù)） 69救援人員正在尋找幸存者。救援人員正在尋找幸存者。 襄汾潰壩事故（續(xù)）襄汾潰