趣味土力學(xué)課件

趣味土力學(xué)授課教師：倪振強(qiáng)

nizhenqiang@趣味土力學(xué)授課教師：倪振強(qiáng)

nizhenqiang@lcu.1《土力學(xué)》是一門(mén)土木、水利工程專(zhuān)業(yè)的必修課，屬技術(shù)基礎(chǔ)課。在這門(mén)特殊的課程中，它既有力學(xué)方面的計(jì)算，也有施工方面的技術(shù)。但其特殊性不止于此，因?yàn)樽鳛椤巴痢边@種獨(dú)一無(wú)二的材料，它不等同于像鋼材、木材等材料可以用精確的計(jì)算來(lái)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)?！锻亮W(xué)》中存在大量的假設(shè)、近似和經(jīng)驗(yàn)公式，正如許多人所質(zhì)疑的：“土力學(xué)是偽科學(xué)嗎？”

陳仲頤先生說(shuō)，處理巖土工程問(wèn)題就像中醫(yī)看病一樣。劉建航院士說(shuō)，理論導(dǎo)向、實(shí)測(cè)定量、經(jīng)驗(yàn)判斷、檢驗(yàn)驗(yàn)證。在我們學(xué)習(xí)了《土力學(xué)》以后，我們現(xiàn)在來(lái)回顧一下所學(xué)內(nèi)容，從另一個(gè)角度來(lái)看這門(mén)課程，并結(jié)合我們的生活實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)一下《土力學(xué)》的正確與否，并且希望同學(xué)們能在這些鮮活的實(shí)例中，能激發(fā)起學(xué)習(xí)的興趣，并學(xué)會(huì)在實(shí)踐中應(yīng)用。

學(xué)習(xí)目的《土力學(xué)》是一門(mén)土木、水利工程專(zhuān)業(yè)的必修課，屬技術(shù)基礎(chǔ)課2《趣味土力學(xué)》是清華大學(xué)李廣信老師所提出的，本課件在李老師課件基礎(chǔ)上，參考其他書(shū)籍和本人的一些經(jīng)驗(yàn)整理而成。另外我們《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程課時(shí)有限，對(duì)于初次接觸土力學(xué)方面知識(shí)的同學(xué)們，必定學(xué)習(xí)起來(lái)有所困難，希望大家發(fā)揮主觀能動(dòng)性，將我們的課題延伸到以后的學(xué)習(xí)道路中去。善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不止能夠消化“魚(yú)”，更要學(xué)會(huì)“漁”。

希望同學(xué)們開(kāi)動(dòng)思維，提出建議，我們共同將課程完善。《巖土工程50講：巖土漫話(huà)》李廣信人民交通出版社《巖土工程勘察與設(shè)計(jì)——巖土工程疑難問(wèn)題答疑筆記整理之二》高大釗人民交通出版社推薦學(xué)習(xí)網(wǎng)站：愛(ài)課程網(wǎng)/home/

參考資料《趣味土力學(xué)》是清華大學(xué)李廣信老師所提出的，本課件在李老31、土的顆粒級(jí)配2、土力學(xué)中的一些基本概念3、黏性土的一些性質(zhì)4、砂土的一些性質(zhì)5、滲透力與流網(wǎng)6、土的變形7、土的抗剪強(qiáng)度8、有效應(yīng)力原理9、土壓力10、地基承載力11、基坑與基礎(chǔ)主要內(nèi)容1、土的顆粒級(jí)配主要內(nèi)容41009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)1、土的顆粒級(jí)配1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)51009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)d60d50d10d30不均勻程度：Cu=d60/d10連續(xù)程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)Cu

<5，級(jí)配均勻；Cu

≥5，Cc=1-3級(jí)配良好各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示;土的粒徑級(jí)配累積曲線(xiàn)：小于某粒徑的土粒占顆粒總質(zhì)量的百分比。特征粒徑有效粒徑平均粒徑限制粒徑（限定粒徑）中值粒徑1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)6生活中級(jí)配良好與級(jí)配均勻哪一種好？

在軍隊(duì)中，要求戰(zhàn)士們年齡接近，亦即級(jí)配均勻，步調(diào)一致，戰(zhàn)斗力強(qiáng)；不同級(jí)別軍官年齡則應(yīng)級(jí)配良好，可發(fā)揮不同年齡段人的經(jīng)驗(yàn)，閱歷和威望；在花樣游泳隊(duì)中，各個(gè)隊(duì)員身形相似，動(dòng)作統(tǒng)一，級(jí)配均勻，才能做出令人賞心悅目的動(dòng)作；在海賊王中，草帽海賊團(tuán)上有路飛（船長(zhǎng)）、索?。▌κ浚?、山治（廚師）、娜美（航海士）、羅賓（情報(bào)）、烏索普（狙擊手）、喬巴（醫(yī)生）、弗蘭基（船工）和布魯克（音樂(lè)家），各司其職，級(jí)配良好。生活中級(jí)配良好與級(jí)配均勻哪一種好？在軍隊(duì)中，要求戰(zhàn)士們年齡7級(jí)配良好與級(jí)配均勻的土哪一種土好？

在土工設(shè)計(jì)中，作一般壓實(shí)填料希望級(jí)配良好；而用于反濾料，則希望每層砂石料級(jí)配均勻。級(jí)配良好與級(jí)配均勻的土哪一種土好？在土工設(shè)計(jì)中，作一般壓實(shí)81、不均勻系數(shù)（coefficientofuniformity)Cu=d60/d102、浮密度和浮重度土的密度定義為“單位體積上土的質(zhì)量”；重度定義為“單位體積土的重量”。質(zhì)量是“物質(zhì)的量”；“重力的大小叫重量”。質(zhì)量是物質(zhì)的固有屬性，不能創(chuàng)造也不能消滅；因而它是用天平（不是用秤）來(lái)度量的；不管在地球、月球還是在太空，物質(zhì)的質(zhì)量是不變的，亦即“物質(zhì)守恒”。在地球的同一海拔處，物質(zhì)的重力也不會(huì)變化。在土力學(xué)中有“浮密度

（submergedorbuoyantunitweight）”和“浮重度(buoyantdensity)“這一物理量，難道物質(zhì)（土）在水下其質(zhì)量和重量會(huì)減少嗎，部分物質(zhì)會(huì)消亡嗎？2、土力學(xué)中的一些基本概念1、不均勻系數(shù)（coefficientofuniform9這些術(shù)語(yǔ)確實(shí)不夠科學(xué)和嚴(yán)密。目前在土力學(xué)教材中，“浮密度”的提法少了，但“浮重度（浮容重）”的提法十分普遍，大家約定俗成。這一術(shù)語(yǔ)為土力學(xué)學(xué)科所特有，在其他的力學(xué)和學(xué)科中尚未發(fā)現(xiàn)。也未見(jiàn)其他學(xué)科定義混凝土、鋼材和木材的浮容重，木材如果也有浮重度，它就成為“負(fù)重度”了。浮重度為單位體積的土骨架重量減去水對(duì)它的浮力

w(1-n)；或者單位體積飽和土的重量減去水對(duì)它的浮力

w。這一物理量在計(jì)算水下土層的有效自重應(yīng)力時(shí)很方便：

＝ihi。土力學(xué)與其他經(jīng)典力學(xué)相比，在概念和方法方面，有不少姑妄用之的情況。所以說(shuō)土力學(xué)是一門(mén)很“土”的力學(xué)。這些術(shù)語(yǔ)確實(shí)不夠科學(xué)和嚴(yán)密。土力學(xué)與其他經(jīng)典力學(xué)相比，在概念103、塑性指數(shù)與液性指數(shù)Ip:是由土性決定的，常用于土的分類(lèi)；（可塑狀態(tài)的上下限，土的性質(zhì)決定了范圍的大小，比如蒙脫石含量越高，Ip就越大。）IL:由土當(dāng)前的含水量w決定的，表明黏性土軟硬的一種狀態(tài).塑性指數(shù)如同你的DNA，你的DNA決定了你是誰(shuí)，“姓什么”，來(lái)自于什么血統(tǒng)和家族，這些都不會(huì)變了。液性指數(shù)如同你的年齡和身體狀況，現(xiàn)在你是多大了，你是健康的還是感冒了，是“狀態(tài)”的表述。3、塑性指數(shù)與液性指數(shù)Ip:是由土性決定的，常用于土的分類(lèi)；114、達(dá)西定律與歐姆定律達(dá)西定律：土中滲流速度等于滲透系數(shù)乘以水力梯度。歐姆定律：在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻阻值成反比。二者的物理機(jī)理是一致的：“流”正比于“勢(shì)”，反比于“阻”；4、達(dá)西定律與歐姆定律達(dá)西定律：土中滲流速度等于滲透123、黏性土的一些性質(zhì)同學(xué)們?cè)趯W(xué)過(guò)土力學(xué)之后，其實(shí)可以發(fā)現(xiàn)，我們整個(gè)課程研究的重點(diǎn)難點(diǎn)都是黏性土：諸如土粒的粒徑極?。ㄐ∮?μm），顆粒表面帶負(fù)電荷，吸附水的能力很強(qiáng)，觸變性等。那它特殊在哪里呢？黏土顆粒-----------------++++引力d水分子陽(yáng)離子強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水3、黏性土的一些性質(zhì)同學(xué)們?cè)趯W(xué)過(guò)土力學(xué)之后，其實(shí)13膨潤(rùn)土分散在水中，其片狀顆粒表面帶負(fù)電荷，端頭帶正電荷。這種水溶液靜止時(shí)呈固態(tài)，如果外界擾動(dòng)，則變?yōu)橐簯B(tài)，停止擾動(dòng)水溶液又變作固體狀態(tài)。該特性稱(chēng)作觸變性，這種水溶液稱(chēng)為觸變泥漿。

作用除了具有泥漿的潤(rùn)滑、降溫、護(hù)壁、攜渣的外，還能加快樁體的下沉。1、什么是觸變泥漿？觸變性：擾動(dòng)一個(gè)蜂群，蜂群四處亂竄，人走開(kāi)后，它們又恢復(fù)原來(lái)的秩序；戰(zhàn)爭(zhēng)中的國(guó)家支離破碎，戰(zhàn)后又恢復(fù)繁榮。膨潤(rùn)土分散在水中，其片狀顆粒表面帶負(fù)電荷，端142、為何百姓不讓碰稻田？在南方石油管道埋設(shè)中，管道經(jīng)常要穿越稻田，雖然老百姓得到了一定的經(jīng)濟(jì)賠償，但是他們?nèi)匀环浅２粯?lè)意，說(shuō)管道的埋設(shè)不單影響了當(dāng)年，而且會(huì)影響以后多年的收成，這是為什么呢？觸變性需要較長(zhǎng)的時(shí)間（往往以年論），管道的施工破壞了稻田黏土的結(jié)構(gòu)，特別是在一些稻田下面有毛石基礎(chǔ)的稻田，滲水現(xiàn)象更明顯，因此破壞了稻田的儲(chǔ)水，而影響產(chǎn)量。2、為何百姓不讓碰稻田？在南方石油管道埋設(shè)中，管道經(jīng)15砂土的黏聚力c為零，在河邊的砂灘上，全干和水下的部分，確實(shí)無(wú)法豎直挖洞；可是在潮濕部分，我們可以垂直挖一個(gè)小豎井而不垮，這是為什么呢？將濕手向干砂中一插下，結(jié)果手上黏了許多砂粒。干的砂土與飽和砂土是沒(méi)有黏聚力的。而潮濕的砂土中砂粒間有水，水氣表面的毛細(xì)力將砂粒“黏接”在一起。也稱(chēng)為“基質(zhì)吸力”。由于毛細(xì)壓力為負(fù)孔壓，則砂粒間有效應(yīng)力為正，會(huì)產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，稱(chēng)為假黏聚力。所以非飽和土?？梢蚤_(kāi)挖成陡坡，可一旦降雨，這種假黏聚力消失，陡坡就會(huì)坍塌，許多基坑的事故就是這個(gè)道理。沙灘上的觀察4、砂土的一些性質(zhì)砂土的黏聚力c為零，在河邊的砂灘上，全干和水下的部分，所以非16滲透力：滲透作用中，孔隙水對(duì)土骨架的作用力（壓力差與拖曳力），方向與滲流方向一致。你在人流中站著不動(dòng)，會(huì)體會(huì)到這兩種力。JT水流方向土顆粒5、滲透力與流網(wǎng)1、什么是滲透力？滲透力：滲透作用中，孔隙水對(duì)土骨架的作用力（壓力差與拖曳力）17流網(wǎng)中，由于各個(gè)方格水頭差相等，流網(wǎng)密集區(qū)域水力坡降i大；滲透力j=

wi，流網(wǎng)密集區(qū)域土骨架受到的滲透力大；正如在人流中，我們站在人流狹窄地方（樓梯），會(huì)受到很大的壓力與拖曳力—也是踩踏事故的原因。2、滲透力與流網(wǎng)延伸：怪坡現(xiàn)象-水往上流？流網(wǎng)中，由于各個(gè)方格水頭差相等，流網(wǎng)密集區(qū)域水力坡降i大；218從前有兩頭驢，甲驢馱的鹽，乙驢馱的棉花。甲邊走邊埋怨馱的太重，羨慕和嫉妒乙的輕載。前面遇一條河，趟水過(guò)河時(shí)，甲驢越走越輕，乙驢簡(jiǎn)直浮了起來(lái)。過(guò)河以后，身體露出水面時(shí)，由于鹽大部分已溶于水，甲驢負(fù)荷大減，高興得唱起了歌；而乙驢出水后艱難地站起后，已爬不上河岸。除了背負(fù)水和棉花，在飽和棉花中孔隙水向下滲流，還產(chǎn)生向下滲透力，而這些作用對(duì)乙驢蹄來(lái)說(shuō)都是有效應(yīng)力。（參見(jiàn)課本65頁(yè)表3.14）飽和黏土砂土H3、驢子過(guò)河從前有兩頭驢，甲驢馱的鹽，乙驢馱的棉花。飽和黏土砂土H3、驢19H1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL層狀地基的等效滲透系數(shù)1122不透水層水平滲流條件:等效滲透系數(shù):qx=vxH=kxiH總算Σqix=kxiH=ΣkiiiHi分算4、水平等效滲透系數(shù)kh與垂直等效滲透系數(shù)kvH1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL層狀地20H1H2H3HΔhk1k2k3xz豎直滲流:v承壓水條件:等效滲透系數(shù)kz:vi=ki(Δhi/Hi)分算總算H1H2H3HΔhk1k2k3xz豎直滲流:v承壓水條件:等21水平滲流情形垂直滲流情形條件已知等效推定水平滲流情形垂直滲流情形條件已知等效推定22算例說(shuō)明算例說(shuō)明23當(dāng)各層土的滲透系數(shù)相差很大時(shí)：kh如同一個(gè)班的平均成績(jī)，大家都起到了作用，關(guān)鍵成績(jī)好的作用比較大；kv則如同聯(lián)合國(guó)常任理事國(guó)開(kāi)會(huì)，實(shí)行一票否決制。當(dāng)各層土的滲透系數(shù)相差很大時(shí)：kh如同一個(gè)班的平均成績(jī)，大家24思考：深海里蛟龍?zhí)栂聺?000多米里，因無(wú)法再承受壓力繼續(xù)下潛，而有些魚(yú)類(lèi)卻能自由自在的游弋呢？

深海魚(yú)類(lèi)為適應(yīng)環(huán)境，它的身體的生理機(jī)能已經(jīng)發(fā)生了很大變化。這些變化反映在深海魚(yú)的肌肉和骨骼上。由于深海環(huán)境的巨大水壓作用，魚(yú)的骨骼變得非常薄；而且容易彎曲；肌肉組織變得特別柔韌，纖維組織變得出奇的細(xì)密。更有趣的是，魚(yú)皮組織變得僅僅是一層非常薄的層膜，它能使魚(yú)體內(nèi)的生理組織充滿(mǎn)水分，保持體內(nèi)外壓力的平衡。這就是深海魚(yú)類(lèi)為什么在如此巨大的壓力條件下，也不會(huì)被壓扁的原因。6、土的變形思考：深海里蛟龍?zhí)栂聺?000多米里，因無(wú)法再承6、土的變形25土骨架的壓縮性和土粒的壓縮性：土的壓縮性實(shí)際上是土骨架的壓縮性，即孔隙的減少，而不是土顆粒本身的壓縮性，所以土的壓縮性很大。土的礦物顆粒在土力學(xué)所考慮的壓力范圍內(nèi)，可以認(rèn)是不可壓縮的。因此土變形的實(shí)質(zhì)就是空隙中水和氣的排出。在世界上最深的太平洋海溝，水深為11000多米，相當(dāng)于1100個(gè)大氣壓，海底的土粒體積壓縮也極小。將一定體積的土體放到這樣海底時(shí)其總體積也基本是不變的；那么將土體用橡皮膜包上呢？土骨架的壓縮性和土粒的壓縮性：267、土的剪切強(qiáng)度1、刀盤(pán)的磨損7、土的剪切強(qiáng)度1、刀盤(pán)的磨損27為何有時(shí)遇到土質(zhì)地層比巖質(zhì)地層磨損還要厲害？刀盤(pán)的價(jià)格是比較昂貴的，可達(dá)幾十萬(wàn)至百萬(wàn)的價(jià)格，一旦磨損則需要修復(fù)（更換）。其破壞主要有切入式磨損（硬度）和沖擊性磨損（韌性）等。那為什么有的土質(zhì)地層比巖質(zhì)地層磨損還要厲害呢？巖石的力學(xué)強(qiáng)度是巖石力學(xué)屬性的表征值，主要與巖石本身性質(zhì)有著密切的關(guān)系，即巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物組成成分、礦物的軟硬度、顆粒之間的連結(jié)力、巖石節(jié)理裂隙發(fā)育程度、風(fēng)化程度及巖石本身所處的應(yīng)力環(huán)境。為何有時(shí)遇到土質(zhì)地層比巖質(zhì)地層磨損還要厲害？28這樣某些土，雖在取樣時(shí)或擾動(dòng)后讓人感覺(jué)力學(xué)性質(zhì)很差，但有可能這些土中含有較多硬度高的礦物（如石英、長(zhǎng)石、角閃石等），加之所處的狀態(tài)為密實(shí)狀態(tài)，而一些巖石含有的礦物硬度較低（如云母、方解石、綠泥巖等），而且?guī)r體節(jié)理發(fā)育、風(fēng)化強(qiáng)烈。這樣有時(shí)遇到土質(zhì)地層比巖質(zhì)地層磨損還要厲害的情況是完全有可能。這樣某些土，雖在取樣時(shí)或擾動(dòng)后讓人感覺(jué)力學(xué)性質(zhì)很差，29根據(jù)有效應(yīng)力原理，土的抗剪強(qiáng)度是由有效應(yīng)力決定的，孔隙水壓力不會(huì)產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度。但有時(shí)又無(wú)法將有效應(yīng)力和孔隙水壓力分開(kāi)，只好用總應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系表述，也就是用總應(yīng)力指標(biāo)（c、

）。這正如工廠的計(jì)件生產(chǎn)率與全員生產(chǎn)率一樣，100個(gè)工人共生產(chǎn)了1000個(gè)產(chǎn)品，則有效生產(chǎn)率為10個(gè)/人，而工廠共有人員200人（包括行政管理、黨、團(tuán)、青、工會(huì)、計(jì)劃生育……）總生產(chǎn)率為5個(gè)/人。也就是所謂的“大鍋飯”。2、有效應(yīng)力指標(biāo)和總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)根據(jù)有效應(yīng)力原理，土的抗剪強(qiáng)度是由有效應(yīng)力決定的，孔2、有效30三軸固結(jié)不排水（CU）試驗(yàn)中，試樣土體有體縮趨勢(shì)－產(chǎn)生正的孔隙水壓力；有剪脹趨勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的孔隙水壓力；試著將口中水噴出時(shí)，與用吸管吸水時(shí)，口內(nèi)是縮還是脹？固結(jié)排水試驗(yàn)固結(jié)不排水試驗(yàn)3、土的剪脹剪縮與正負(fù)孔壓三軸固結(jié)不排水（CU）試驗(yàn)中，試樣土體有體縮趨勢(shì)－產(chǎn)生正的孔314.1思考：飛起的鴿子和液化的砂土一個(gè)密閉的車(chē)廂中，有1000支裝鴿子的鳥(niǎo)籠。如果鴿子同時(shí)飛起，那么車(chē)廂的總重量是否減少了1000支鴿子的自重？如果一個(gè)1m高的鐵桶中裝滿(mǎn)飽和松砂，在砂土液化時(shí)，桶底上的壓力是否只是靜水壓力1

w？桶底上的壓力還應(yīng)當(dāng)是1

sat(砂的飽和重度)，否則就無(wú)法平衡了。那么鴿子呢？以此推理，鴿子起飛后，車(chē)廂的總重量應(yīng)當(dāng)是不變的。4、砂土液化問(wèn)題4.1思考：飛起的鴿子和液化的砂土一個(gè)密閉的車(chē)廂中，有1032裝滿(mǎn)液化砂土的桶壁土壓力是多少？液化砂土的內(nèi)摩擦角為0

，無(wú)論是主動(dòng)、被動(dòng)，還是靜止土壓力系數(shù)都是1.0，所以桶壁各點(diǎn)的土壓力為p=

satz。但是液化時(shí)既然砂土土粒處于懸浮狀態(tài)，豎向有效應(yīng)力為0，那么砂粒與桶壁也是不接觸的，怎么有土壓力呢？

將此理解為水壓力更準(zhǔn)確一些，應(yīng)當(dāng)是其水壓力為pw=

satz,其中

wz

為靜水壓力，

z為超靜水壓力。這時(shí)水土合算與水土分算就一樣了。4.2砂土液化與土壓力裝滿(mǎn)液化砂土的桶壁土壓力是多少？4.2砂土液化與土壓力33臺(tái)灣集集地震日本新澙地震日本阪神地震4.3建筑物-地基液化引起的傾覆臺(tái)灣集集地震日本新澙地震日本阪神地震4.3建筑物-地基液34地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞主要禍?zhǔn)资菣M波，即剪切波，右圖表示了在剪切荷載作用下墻柱被剪斷的情況。一般都是抗剪斷面最小的位置被剪切破壞。而一旦發(fā)生液化，地基土抗剪強(qiáng)度完全喪失，地基承載力也完全喪失，地基不再傳遞剪應(yīng)力，所以對(duì)房屋結(jié)構(gòu)本身的剪切力很小，建筑物失穩(wěn)傾倒，在這種情況下的人員傷亡可能不大。思考：地震液化地基上的建筑物為什么倒而不塌？地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞主要禍?zhǔn)姿伎迹旱卣鹨夯鼗系慕ㄖ餅槭裁吹?5話(huà)說(shuō)有一次太沙基（KarlTerzaghi）雨天在外邊走，不留神滑了一跤。他想起牛頓被蘋(píng)果砸了一下發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力的理論，而自己也不應(yīng)白跌一跤。他沒(méi)有急于爬起，而是仔細(xì)觀察：黏土地面，下雨路滑是常識(shí)。為什么人在飽和黏土上快走會(huì)滑倒，而在干黏土和飽和砂土上不會(huì)滑倒？他陷入了思考。8、有效應(yīng)力原理1、太沙基與有效應(yīng)力原理話(huà)說(shuō)有一次太沙基（KarlTerzaghi）雨天在外邊走，36他仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)鞋底很光滑，滑面上有一層水膜。于是他認(rèn)為：作用在飽和土體上的總應(yīng)力，由作用在土粒骨架上的有效應(yīng)力和作用在孔隙水上的孔隙水壓力兩部分組成。前者會(huì)產(chǎn)生摩擦力，提供人前進(jìn)所需要的反力；后者是水而沒(méi)有抗剪強(qiáng)度。人踏在飽和黏土上的瞬時(shí)，總應(yīng)力轉(zhuǎn)化為超靜孔隙水壓力，而黏土滲透系數(shù)又小，快行一步時(shí)間內(nèi)孔壓不會(huì)消散而轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，因而人快步行走就會(huì)滑倒。著名的“有效應(yīng)力原理”就形成了。所謂智者失足，必有所得；愚者跌倒，怨天尤人。他仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)鞋底很光滑，滑面上有一層水膜。于是他認(rèn)為：作37下雨后，在土路表面上灑一層砂，就避免了滑倒和車(chē)輛事故，由于飽和黏土中行車(chē)走路由于超靜孔隙水壓力使土的抗剪強(qiáng)度急劇降低。砂土的滲透系數(shù)很高，灑砂以后，在荷載作用下產(chǎn)生的超靜孔壓會(huì)迅速消散，有效應(yīng)力提高，發(fā)揮砂土的抗剪強(qiáng)度，提供足夠的摩擦力。汽車(chē)的輪胎和鞋底制成紋路，除了用來(lái)增加與地面的咬合力以外，也是為了便于排水，使孔壓盡快消散，提供摩擦力。那為什么雪后也撒砂呢？通常認(rèn)為冰雪是滑的，其實(shí)主要是由于其表面存在一薄層未凍水，它們隔絕了冰雪固體間的接觸，在受力時(shí)產(chǎn)生超靜孔壓。在極低溫下，冰雪也不是很滑的。撒砂能夠避開(kāi)冰雪中的未凍水膜，靠砂粒間的摩擦力提供前進(jìn)的反力。2、為什么雨雪天氣后往地上撒砂？下雨后，在土路表面上灑一層砂，就避免了滑倒和車(chē)輛事故，2、為38地下水位下降，有效自重應(yīng)力增加，這就好比一個(gè)人扛著重物，重物質(zhì)量增加了，人就要彎腰了。地下水位上升，由于巖溶和黏土礦物吸水，使土體的抗剪強(qiáng)度降低，這就好比一個(gè)人扛著重物，重物質(zhì)量未變化，人自己生病了，人無(wú)法承受原來(lái)能承受的重物，人就要彎腰了。注：水位變化造成的地面沉降，必須要有壓縮土層。3、地下水下降和上升引起地面沉降的原因分別是？地下水位下降，有效自重應(yīng)力增加，這就好比一個(gè)人扛著重物，重物39在一個(gè)擁擠的公共汽車(chē)上，我們需要使出被動(dòng)土壓力才能上去；給輪胎打氣，我們要用力才能打進(jìn)去，輪胎（土）承受被動(dòng)土壓力。有人下車(chē)，車(chē)門(mén)打開(kāi)時(shí)我們受到的是主動(dòng)土壓力；給輪胎放氣，氣很輕松就放出來(lái)了，輪胎（土）是主動(dòng)土壓力。9、土壓力在一個(gè)擁擠的公共汽車(chē)上，9、土壓力40庫(kù)倫土壓力理論中為什么主動(dòng)土壓力是所有滑動(dòng)面中

對(duì)應(yīng)的最大土壓力？庫(kù)倫土壓力理論中為什么主動(dòng)土壓力是所有滑動(dòng)面中

對(duì)應(yīng)的最大土41庫(kù)倫土壓力理論中為什么被動(dòng)土壓力是所有滑動(dòng)面中對(duì)應(yīng)的最小土壓力？庫(kù)倫土壓力理論中為什么被動(dòng)土壓力是所有滑動(dòng)面中對(duì)應(yīng)的最小土壓42一次非洲杯足球賽在非洲某國(guó)進(jìn)行，容納5萬(wàn)人的球場(chǎng)，涌進(jìn)了7萬(wàn)多球迷。當(dāng)主隊(duì)進(jìn)球時(shí)，熱情澎湃的主場(chǎng)黑人球迷，掀起了歡呼跳躍的狂潮。于是樂(lè)極生悲，看臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)突然斷裂，數(shù)百人傷亡。事故發(fā)生后，有人就問(wèn)：看臺(tái)的地基承載力、地基沉降和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都是按規(guī)范設(shè)計(jì)和施工的，為什么這時(shí)不是看臺(tái)突然沉降到地下，而是鋼結(jié)構(gòu)破壞呢？1、看臺(tái)的倒塌與地基的沉降？10、地基承載力一次非洲杯足球賽在非洲某國(guó)進(jìn)行，容納5萬(wàn)人的球場(chǎng)，涌進(jìn)了7萬(wàn)43這種看臺(tái)的設(shè)計(jì)是以人群這種活荷載控制的。標(biāo)準(zhǔn)值為5萬(wàn)人，實(shí)際擠進(jìn)7萬(wàn)人，再加上人群同時(shí)歡呼跳躍，已超過(guò)鋼結(jié)構(gòu)的承載能力，鋼材瞬時(shí)超載就可能斷裂，結(jié)構(gòu)倒塌在所難免。可在一維滲流固結(jié)理論中，地基沉降主要由于黏性土的壓縮，而這種沉降常常是滲流固結(jié)沉降，這是需要時(shí)間的，短則幾月，長(zhǎng)則幾年。7萬(wàn)人不吃不喝一場(chǎng)球最多坐3小時(shí)，而他們狂熱的瞬時(shí)歡呼跳躍，對(duì)沉降幾乎沒(méi)有影響。所以規(guī)范規(guī)定，在沉降計(jì)算中對(duì)活荷載采用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合。亦即采用5萬(wàn)人，對(duì)有固定座位的看臺(tái)還要并乘以0.3的組合系數(shù)。所以只要不是地基液化，地基不會(huì)突然沉降。這種看臺(tái)的設(shè)計(jì)是以人群這種活荷載控制的。標(biāo)準(zhǔn)值為5萬(wàn)人，實(shí)際441、地下室真的會(huì)浮起來(lái)嗎?11、基坑與基礎(chǔ)如果是純地下室，以頂面填土壓重的方式平衡浮力，那么無(wú)論在施工階段或使用階段，上浮的危險(xiǎn)性都比較大。

那么如果是高層建筑物呢？

建筑物的自重足以平衡浮力，但底板上承受著浮力的作用，底板配筋時(shí)就必須考慮浮力這個(gè)荷載了。浮力從何而來(lái)?基坑開(kāi)挖時(shí)會(huì)人工降水，但澆筑底板的時(shí)候