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1、 土力学 1课程负责人课程负责人:谢康和谢康和浙江大学岩土工程研究所浙江大学岩土工程研究所2008Warming-up专业英语词汇专业英语词汇Soil MechanicsGeotechnical EngineeringKarl Terzaghi(1883-1863)Stress,StrainSettlement,Displacement,DeformationConsolidation,SeepageEffective Stress,Total StressExcess Pore Water PressureShear Strength,StabilityBearing Capacity第1章
2、 绪论l1.1 本课程研究对象及其重要性本课程研究对象及其重要性l1.2 本课程的特点本课程的特点l1.3 本学科的发展概况本学科的发展概况l1.4 课程内容和学习方法课程内容和学习方法1.1 本课程研究对象及其重要性研究对象研究对象:地球表面地层中的土体:地球表面地层中的土体 地基。地基。地地球球上上但但凡凡人人类类居居住住、生生活活和和工工作作及及与与之之相相关关的的一一切切建建筑筑物物均均建建造造在在地地壳壳的的表表层层 地地基基上上,“空空中中楼楼阁阁”是是不不存存在在的的。因因此此,以以地地基土为研究对象的这门课程基土为研究对象的这门课程土力学土力学在土木工程中占据重要地位。在土木工
3、程中占据重要地位。所有建筑物和构筑物的荷载均由地基承担。所有建筑物和构筑物的荷载均由地基承担。l土力学的土力学的重要性重要性,岩土工程和地基问题事故多,人们对土的性质和,岩土工程和地基问题事故多,人们对土的性质和工程特性认识不足,专业人员队伍庞大,良莠不齐,存在鱼目混珠工程特性认识不足,专业人员队伍庞大,良莠不齐,存在鱼目混珠的现象。的现象。荷载的传递方式以常见的房屋建筑为例,建筑物上部结构以常见的房屋建筑为例,建筑物上部结构 基础基础 地基。地基。0.00标高以上标高以上基础基础地基地基室外地面室外地面室内地面室内地面墙或柱(上部结构)墙或柱(上部结构)直直接接向向地地基基传传递递荷荷载载的
4、的下下部部结结构构,或或即即:建建筑筑物最下部直接与地基接触的部分物最下部直接与地基接触的部分直接承托基础并受建筑物影响的那部分土或岩石直接承托基础并受建筑物影响的那部分土或岩石 0.00本课程的任务和作用l概括的说,概括的说,研究并解决地基的变形和稳定及其相关问题研究并解决地基的变形和稳定及其相关问题,就是本课程的任务和作用。就是本课程的任务和作用。l建筑物的安全与否与地基密切相关。当地基刚度和强度建筑物的安全与否与地基密切相关。当地基刚度和强度足够,则建筑物将安然无恙;反之,则会发生地基问题足够,则建筑物将安然无恙;反之,则会发生地基问题(事故)。(事故)。地基问题地基问题变形问题:房屋建
5、筑变形问题:房屋建筑稳定(强度)问题稳定(强度)问题 :路堤、土坝等整体滑动,失稳破坏:路堤、土坝等整体滑动,失稳破坏沉降过大(变形过大),影响正常使用沉降过大(变形过大),影响正常使用不均匀沉降,建筑物开裂,甚至倒塌不均匀沉降,建筑物开裂,甚至倒塌1.2 本本课程的特点的特点土土力力学学 研研究究土土的的应应力力、变变形形、强强度度和和稳稳定定以以及及土土与与结结构构物物相相互互作作用规律的一门应用科学和技术。用规律的一门应用科学和技术。课课程程特特点点:概概念念多多、名名词词多多,须须强强记记;涉涉及及学学科科多多,包包括括工工程程地地质质、水水力力学学、塑塑性性力力学学、材材料料力力学学
6、、结结构构力力学学等等,知知识识面面宽宽;不不仅仅是是一一门科学,也是一门艺术。门科学,也是一门艺术。力力学学研研究究方方法法遵遵循循认认识识论论的的基基本本法法则则:实实践践理理论论实实践践,首首先先是是在在实实践践中中提提炼炼出出量量与与量量之之间间的的定定性性的的或或数数量量的的关关系系,建建立立土土力力学学模模型型,在在此此基基础础上上可可运运用用已已知知的的力力学学或或物物理理学学规规律律(必必要要时时做做一一些些假假设设)以及合适的数学工具进行理论演绎,导出新的理论。以及合适的数学工具进行理论演绎,导出新的理论。1.3 本学科的发展概况古老而又年青古老而又年青。古古老老可可追追溯溯
7、到到远远古古的的新新石石器器时时代代:土土台台、石石础础(西西安安半半坡坡村新石器时代遗址、河姆渡遗址等发掘)。村新石器时代遗址、河姆渡遗址等发掘)。年年青青直直到到1925年年太太沙沙基基发发表表土土力力学学专专著著,才才作作为为一一门门独立的学科呈现于世人面前,至今不过独立的学科呈现于世人面前,至今不过80余年。余年。l土力学与地理,水文地质土力学与地理,水文地质近年来,由于我国对环境保护的重视,水文环境及相关的水文地质专近年来,由于我国对环境保护的重视,水文环境及相关的水文地质专业和工程地质专业得到了比岩土工程更有优势的发展,土力学问题业和工程地质专业得到了比岩土工程更有优势的发展,土力
8、学问题也由原来主要解决建筑工程问题为主转向了主要为大型水利工程,也由原来主要解决建筑工程问题为主转向了主要为大型水利工程,交通工程,市政工程服务,尤其是三峡工程为代表的一批大型水利交通工程,市政工程服务,尤其是三峡工程为代表的一批大型水利工程,和高速公路网、青藏铁路为代表的交通工程的建设最为突出,工程,和高速公路网、青藏铁路为代表的交通工程的建设最为突出,大批岩土专业人员,从事设计、施工、检测、咨询和科研活动,大大批岩土专业人员,从事设计、施工、检测、咨询和科研活动,大大推动了我国土力学学科的发展,土力学的重要性凸现。大推动了我国土力学学科的发展,土力学的重要性凸现。重要标志(国外)土土力力学
9、学研研究究有有特特色色的的国国家家:欧欧洲洲:英英国国、加加拿拿大大、荷荷兰兰、挪挪威威,美美洲洲:美国、巴西,亚洲:中国、日本、印度美国、巴西,亚洲:中国、日本、印度1922,瑞典,瑞典 弗兰纽斯(弗兰纽斯(Fellenius):土坡稳定分析法):土坡稳定分析法1773,法国,法国 库仑(库仑(Coulomb):砂土抗剪强度公式):砂土抗剪强度公式;土压力理论土压力理论1869,英国,英国 朗肯(朗肯(Rankine):挡土墙压力理论):挡土墙压力理论1885,法国布辛奈斯克(,法国布辛奈斯克(Boussinesq):集中荷载下半空间弹性解):集中荷载下半空间弹性解古典土力学古典土力学192
10、5,奥奥地地利利?捷捷克克?太太沙沙基基(Terzaghi):一一维维固固结结理理论论,有效应力原理有效应力原理1929,太沙基(,太沙基(Terzaghi):):工程地质学工程地质学1936,第第一一届届国国际际土土力力学学与与基基础础工工程程(现现改改为为岩岩土土工工程程)会会议议(ICSMFEICSMGE)在在美美召召开开,这这是是本本学学科科最最高高级级别别的的学学术会议,每四年召开一次,至术会议,每四年召开一次,至2001年已经召开了年已经召开了15届。届。现代土力学现代土力学重要标志(国内)代表性人物:代表性人物:李春李春(隋朝隋朝)赵州石拱桥赵州石拱桥 茅以升(桥梁专家)茅以升(
11、桥梁专家)钱塘江大桥钱塘江大桥 黄黄文文熙熙、沈沈珠珠江江(南南京京水水利利,清清华华)、卢卢肇肇钧钧、周周镜镜(铁铁道道)、汪汪闻闻韶、陈祖煜(北京水利)、曾国熙(浙大)韶、陈祖煜(北京水利)、曾国熙(浙大)1957年年我我国国才才有有代代表表参参加加国国际际会会议议;19622007,全全国国土土力力学学与与岩岩土土工工程会议已召开程会议已召开10次。次。刊物:岩土工程学报;岩石力学与工程学报刊物:岩土工程学报;岩石力学与工程学报;岩土力学;地基处理。岩土力学;地基处理。现现已已形形成成自自成成体体系系的的新新学学科科岩岩土土工工程程:岩岩土土力力学学、工工程程地地质质、基基础工程。础工程
12、。1.4 课程内容和学习方法课程内容:课程内容:课堂教学课堂教学 土力学土力学(10章);章);实实验验教教学学 土土工工(室室内内)试试验验(5项项)。主主要要实实验验包包括括:(1)土土的的密密度度、含含水水量量、比比重重试试验验;(2)液液限限、塑塑限限试试验验;(3)压压缩缩试试验验;(4)直直剪试验剪试验;(5)无侧限强度试验无侧限强度试验 学习要求和方法学习要求和方法:1.理论、室内外测试、工程实践三者结合理论、室内外测试、工程实践三者结合 2.搞搞清清概概念念、掌掌握握原原理理、学学以以致致用用。要要求求牢牢固固掌掌握握土土力力学学基基本本概概念和原理,并能应用于分析和解决实际工
13、程问题。念和原理,并能应用于分析和解决实际工程问题。以课堂教学为主,多媒体课件教学为辅。以课堂教学为主,多媒体课件教学为辅。教材与参考主教材:主教材:土力学土力学,龚晓南主编,中国建筑工业出版社,龚晓南主编,中国建筑工业出版社,2005.12参参考考教教材材:土土力力学学与与地地基基基基础础(第第3版版),华华南南理理工工大大学学、东东南南大大学、浙江大学、湖南大学合编学、浙江大学、湖南大学合编,中国建筑工业出版社。中国建筑工业出版社。Mitchell J K.Fundamentals of soil behaviour(second edition).New York:John Wiley&Sons Inc.1993多多媒媒体体课课件件:地地基基及及基基础础教教学学系系统统单单机机版版1.0,谢谢康康和和教教授授等等研研制制,浙浙江江大大学学出出版版社社,2001.6(2004年年获获浙浙江江大大学学第第三三届届本本科科教教学学优优秀秀多多媒媒体体课课件件一一等等奖奖);土土力力学学与与基基础础工工程程,浙浙江江大大学学岩岩土土工工程程研究所康和等研制研究所康和等研制,2004.12(浙江大学首批精品课程建设项目)。(浙江大学首批精品课程建设项目)。网络课件网络课件:http:/
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