上海交大土力学课件

本课程与其它课程的关系理论力学材料力学弹性力学结构力学土力学与地基基础高层结构建筑施工路基路面桥梁工程绪论土力学研究内容土力学课程内容土力学发展史生活中的土力学古代工程中土力学的运用经典工程案例在上海的工程建设中的应用土力学的学习方法土力学研究内容研究土的物理，化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的与工程建筑有关的土的变形和强度特性的应用科学土力学的具体内容包括土的四要素（粒度、密度、湿度、构度），土的三性质（渗透性、压缩性、抗剪性）和土体的三个稳定性（渗透稳定性、变形稳定性和强度稳定性）土力学理论力学学科研究对象材料力学结构力学连续固体弹性力学流体力学连续流体质点或刚体土力学的研究对象三相堆积物返回土力学的两大问题1：土的变形2：土的强度土力学课程内容土的物理性质和工程分类地基的应力和沉降土的压缩性和地基沉降计算土的抗剪强度土压力土坡稳定分析地基承载力浅基础常规设计桩基础返回土力学发展史本学科理论基础的发端，始于18世纪兴起厂工业革命的欧洲。那时，随着资本主义工业化的发展，工场手工业转变为近代大工业，建筑的规模扩大了。为了满足向国内外扩张市场的需要，陆上交通进入了所谓“铁路时代。”因此，最初有关土力学的个别理论多与解决铁路路基问题有关。土力学发展史l773年，法国的C.A.库伦(Coulomb)根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公式。提出了计算挡土墙土压力的滑楔理论。90余年后英国的W.朗肯(Rankine,1869)又从另一途径提出了挡土墙土压力理论。这对后来土体强度理论的发展起了很大的作用。法国J.布辛奈斯克(Boussinesq,1885)求得了弹性半空间在竖向集中力作用下的应力和变形的理论解答。瑞典W费尔纽斯(Fellenius,1922)为解决铁路塌方问题作出了土坡稳定分析法。这些古典的理论和方法，直到今天，仍不失其理论和实用的价值。土力学发展史在长达一个多世纪的发展过程中，许多研究者承继前人的研究，总结了实践经验，为孕育本学科的雏形而作出贡献。1925年K.太沙基(Terzaghi)归纳发展了以往的成就，发表了土力学(Erdbaumechanik)一书。接着，这些比较系统完整的科学著作的出现，带动了各国学者对本学科各个方面的探索。从此，上力学及地基基础就作为独立的科学而取得个断的进展。返回THEGRANDFATHEROFSOILMECHANICCharlesAugustindeCoulomb(1736–1806)tanfc返回2aaaPzKcKWilliamJohnMaquornRankine(1820–1872)2PPPPzKcK返回THEFATHEROFSOILMECHANICSKarlvonTerzaghi(1923–1963)'u返回A.W.SKEMPTONA.W.Skemptonwasawell-respectedandaccomplishedprofessoratImperialCollegeintheUniversityofLondon313[()]uBAHENRYPHILIBERTGASPARDDARCY(1803-1858)Darcy’sLawisageneralizedrelationshipforflowinrateisafunctionoftheflowarea,elevation,fluidpressureandaproportionalityconstant.QkAiARTHURCASAGRANDE(1902-1981)Beingapioneer,professorCasagrandeworkedonthefundamentalproblemsofSoilMechanics,suchassoilclassification,seepagethroughearth,andshearstrength.Itissafetoassumethatthe“A-Line”ontheplasticitychartisafter“Arthur”.DANIELBERNOULLINILMARJANBUForhalfacenturyNilmarJanbuhasbeenadrivingforcebehindthedevelopmentofthefieldofGeotechnics,bothinNorwayandintheWorld.Strongintheory,yetwithstronginterestinpracticalapplications,hisexcitingguidancehasbeenhispermanentmark.Hehascapturedmanywithhissostrong,yetfriendlypersonality.返回行走的土力学原理沙滩骑车的土力学原理DIDYOUEVENWONDERWHATACITYWOULDLOOKLIKEWITHOUTSOIL?DavidMacaulay,inhisbookundergroundhasillustratedthefoundationsandpipingfromthebottomupwithoutsoil.Allfacilitiesarebuilton,inorwithearthmaterials.Thus,thescienceandengineeringofsoilandrock,andofthewaterandotherfluidsthatpermeatethemarecriticalforaddressingnationalissuessuchasinfrastructureconstructionandre-construction,wastemanagement,resourcediscoveryandrecovery,mitigationofnaturalhazardsandfrontierexplorationanddevelopment.Geotechnicsmajorsfindcareersinthebroadrangeofdisciplinesthatdrawheavilyontheelementsofrockandsoilmechanicsandenvironmentalgeology.返回古代巨大石碑搬运中土力学原理赵州石拱桥隋朝石工李春所修赵州石拱桥，不仅因其建筑和结构设计的成就而著称于世，就论其地基基础的处理也是颇为合理的。他把桥台砌置于密实租砂层上，1300多年来估计沉降约几厘米。现在验算其基底压力约500~600kPa，这与以现代土力学理论方法给出的承教力值很接近。北宋李诚所著《营造法式》记载的古代地基基础的某些具体做法返回比萨斜塔比萨斜塔比萨斜塔自1173年9月8日动工，至1178年建至第4层中部，高度约29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370年竣工。全塔共8层，高度为55m。塔身呈圆筒形，1—6层由优质大理省砌成，顶部7—8层采用砖和轻石料。塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案，是一座宏伟而精致的艺术品。还有实物照片CROSSSECTIONOFTHETOWER苏州虎丘塔虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶，原名云岩寺塔，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年悠久历史。全塔七层，高47.5m。塔的平面呈八角形，由外壁、回廊与塔心三部分组成。虎丘塔全部砖砌，外型完全模仿楼阁式木塔，每层都有八个壶门，拐角处的砖特制成圆弧形，十分美观，在建筑艺术上是一个创造。1961年3月4日国务院将此塔列为全国重点文物保护单位。地质剖面图目前该塔倾斜严重塔顶偏离中心线2.31m。经勘探发现，该塔位于倾斜基岩上，复盖层一边深3.8m，另一边为5.8m。由于在一千余年前建造该塔时，没有采用扩大基础，直接将塔身置于地基上，造成了不均匀沉降，引起塔身倾斜，危及安全。加拿大特朗斯康谷仓加拿大特郎斯康谷仓由65个圆柱形筒仓组成，高31m，底面长59.4m。其下为钢筋混凝土片筏基础，厚2m。谷仓自重20万kN，当装谷27万kN后，发现谷仓明显失稳，24小时内西端下沉8.8m，东端上抬1.5m，整体倾斜26°53′。加拿大谷仓地基滑动而倾倒返回加拿大特朗斯康谷仓地基变形引起的建筑物开裂返回土体滑坡地震引起的房屋倒塌返回上海的工程建设陆家嘴高层建筑群上海南站南广场闵行商贸陆家嘴的高层建筑群金茂大厦环球金融中心返回金茂大厦工程概况位于上海浦东陆家嘴，总建筑面积89500m2。主楼88层高420.5m,裙房6层,３层地下室,面积约21000m2；巨型框筒结构(以混凝土为主的钢-混凝土结构)。地下连续墙,主楼与裙房桩及桩承台平面图金茂大厦桩基设计桩基剖面图返回工程概况位于上海浦东新区陆家咀金融贸易中心，是一幢以办公为主的超高层建筑。主楼建筑面积252935m2，总建筑面积380000m2，地上101层，地下3层，建筑总高度492m。结构体系由四个角部的组合巨型柱与核心筒组成，巨型柱之间设竖向巨型斜撑，核心筒与巨型柱之间设3榀伸臂桁架。上海环球金融中心工程地质概况持力层与桩型选择•持力层选择名称持力层选择⑥粉质粘土埋深不大，难以获得较高的承载力⑦1砂质粉土夹粉细砂⑦2粉细砂土性好，可获得较高的承载力，需结合沉降验算⑨1粉砂夹粉质粘土夹有薄层粘土，不易作为持力层⑨2含砾中粗砂较好的持力层桩型选择钻孔灌注桩在厚砂层中成桩速度慢，且在密实的砂层⑦2层中侧摩阻力不能充分发挥，实测单桩承载力往往低于规范估算值。PHC管桩施工速度和质量有把握，但进入深砂层的深度有限，单桩承载力受到限制，桩基变形也较难控制。钢管桩桩身强度高，可进入密实的砂层一定深度。3.3承载力预估桩位平面布置图桩基设计桩基剖面图沉降计算盆形沉降最大沉降80mm环球金融中心主楼顺作裙楼逆作流程塔楼基坑开挖施工现场塔楼基坑开挖施工现场返回上海南站南广场总平面图施工现场施工现场返回闵行商贸总平面图施工现场施工现场土力学学习方法重视课堂的理论学习，这是掌握土力学基本理论、提高专业水平的重要途径.重视工程地质勘察报告及现场原作测试技术（设计的依据）重视地区经验，灵活运用地区性规范、规定、规程（极大的参考价值）因地制宜，具体分析（可有许多种方案，比较分析,择优选取，优化设计）“是一门半科学、半艺术的学科”——Terzaghi