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土力学与岩土工程
土力学与岩土工程
岩土工程与土力学
1,岩土工程的定义
岩土工程又称土力工程学,大地工程学。主要研究泥土构成物质的工程特征。是欧美国家于20世纪60年代在土木实践中建立起来的一种新的技术系统。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题,包含地基与基础。过程与地下工程问题,作为自己的研究对象,岩土工程师会研究从工地收集的泥土样本和岩石样本中的数据,而后计算工程上的建筑所需的格构。同时,我们知道地上,地下和水中的各种工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石,土,地下,水中的部分称岩石匠程。
2,岩土工程的内容
《岩土工程基本术语标准》定义为:“土木工程中涉及岩石和土的利用、办理和改良的科学技术。”中国大百科全书定义为:“土木工程的一个分支,以工程地质学、岩石力学、土力学与基础工程为理论基
础,涉及岩石和土的利用、整改和改造的一门技术科学。”也有专家定义为:“土木工程的一个分支,研究岩土体(包含此中的水)作为支承体、荷载、介质或资料,必需时对其改良或治理的一门工程技术。”以上表述方法虽不完好一致,但主要方面是相似或相同的。第一、岩土工程是土木工程的一个分支;第二、研究对象是岩石和土,包含岩土中的水;第三、是一门技术科学或工程技术。
土力学与岩土工程
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岩土工程的实践性很强,从工程实践角度,包含以下范
围:(1)岩土作为支承体
房屋建筑、道路、桥梁、堆场、大型设备等等,都建筑在岩土上,岩土作为地基,作为支承体,研究的主要问题是承载力和变形问题。
(2)岩土作为荷载或自承体
边坡工程、基坑工程、露天矿等地面开挖,地道、地下洞室等地下开挖,面对的是另一类稳固和变形问题。这时,岩土体担当的角
色,既可能是荷载,也可能是自承体。同时,地下水的控制常常拥有举足轻重的影响。
(3)岩土作为资料
填方工程,特别是大面积高填方、填海造陆,要用大批岩土作为资料;围堰、水坝、路堤等也用岩土为资料。这些工程除了研究其稳固和变形外,岩土资料的采纳和质量控制是主要问题。
(4)地质灾祸的防治
岩溶、塌陷、倒塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾祸,对工程构成严重威迫,防治工程一定针对详尽条件和地质演化规律进行设计和施工。场所和地基的地震效应也是岩土工程的一部分。
(5)环境岩土工程
土力学与岩土工程
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地质和水文地质环境的评估、荒弃物的卫生填埋、土石文物的保护等等,都涉及复杂的环境岩土工程问题。跟着人们对环境保护的重视,人地友善的认知,可连续发展目标的贯彻,环境岩土工程正日趋遇到加大的重视。
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3,岩土工程的特色
(1)岩石的裂隙性
岩石总是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各种裂隙,这是岩石差异于混凝土的主要特色。这些裂隙有的粗糙,有的圆滑;有的平直,有的曲折;有的充填,有的不充填;有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因多种多样,有岩浆凝固缩短形成的原生节理,有堆积中止形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙微风化裂隙,还有变质作用形成的片理、劈理等等,在岩石中构成极为多样特别复杂的裂隙系统。人们将岩石和裂隙视为一个整体称为“岩体”,将裂隙概化为“构造面”。明显,构造面是岩体中最单薄的环节。就力学性质而言,岩石的力学参数、构造面的力学参数和岩体的力学参数有很大差异。搞清构造面的产状、参数和分布,
是岩土工程勘探设计的要点,也是难点。岩体中的地下水是沿着岩体中的裂隙和洞窟流动的,跟着裂隙和洞窟的形态和分布的不一样,有脉状裂隙水、网状裂隙水、层状裂隙水、洞窟水等不一样的地下水种类
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岩土的三种特征
岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中,经受了各种复杂的地质作用,因此有着复杂的构造和地应力场环境。而不一样地区的不一样种类的岩体,因为经历的地质作用过程不一样,其工程性质常常拥有很大的差异。岩石出露地表后,经过风化作用而形成土,它们或保留在原地,或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地堆积形成土层。在各地质时期各地区
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的风化环境、搬运和堆积的动力学条件均存在差异性,所以土体不但工程性质复杂并且其性质的地区性和个性很强。
岩石和土的强度特征、变形特征和浸透特征都是经过试验测定。在室内试验
中,原状试样的代表性、取样过程中不行防备的扰动以及初始应力的开释,试验界限条件与地基中实质状况不一样样客观原由所带来的偏差,使室内试验结果与地基中岩土实质性状发生差异。在原位试验中,现场测点的代表性、埋设测试元件时对岩土体的扰动,以及测试方法的靠谱性等所带来的偏差也不行估计。
二。土力学
土力学的内容及其专业研究范围
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亲近相关的土和土体,包含人工土体和自然土体,以及与土的力学性能亲近相关的地下水。奥地利工程师卡尔·太沙基(1883-1963)第一采纳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。
主要研究包含以下方面﹕研究土的浸透性和渗流;研究土体的应力-应变和应力-应变-时间的本构关系﹐以及强度准则和理论﹔研究在均布荷载或偏爱荷载以及在各种形式基础的作用下﹐基础与地基土
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体接触面上的和地基土体中的应力分布﹐地基的压缩变形及其与时间的关系﹐以及地基的承载能力和稳固性﹔依据极限均衡原理用稳固性系数议论天然土坡的稳固性和进行人工土坡的设计﹔计算在自重和建筑物附带荷载作用下土体的侧向压力﹐为设计挡土构造物供给依照﹔改良和研制为进行上述研究所必需的技术﹑方法和仪器设
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备。土体是一种地质体。这就决定了这一学科的研究工作一定采纳在地质学研究基础上的实验研究和力学解析方法。
土力学的发展历史和趋向
世纪中期以前﹐人类的建筑工程实践主若是依据建筑者的经验进行的。18世纪中叶至20世纪早期﹐工程建筑事业迅猛发展﹐好多学
者接踵总结古人和自己实践经验﹐发布了迄今依旧卓有收效的﹑多
方面的重要研究成就。比方法国的
C.-
库仑发布了土压力滑动
楔体理论(1773)和土的抗剪强度准则(1776)
﹔
研究水在砂土中浸透的基础上提出了有名线性浸透定律
(1856)﹔英

态时的应力条件﹐提出了另一有名的土压力理论﹐与库仑理论一起
构成了古典土压力理论﹔法国的
(1885)
提出的半无
限弹性体中应力分布的计算公式﹐成为地基土体中应力分布的重要
计算方法﹔(1900)
提出了到现在仍广泛应用的土的强度
理论﹔
塑性界限和按塑性指数的分类﹐到现在仍在实践中广泛应用。
1925年
(又译特扎吉)第一版了世界上第一部《土力学》﹐是土力学作为一个完好﹑独立学科已经形成的重要标记﹐在此专著
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中﹐他提出了有名的有效压力理论。此後﹐在土的基天性质和动力特征﹑固结理论和强度理论的研究﹐流变理论的应用﹐土体稳固性解析方法以及试验技术和设备等方面都有很大的发展﹐使土力学获取
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