《緒論》

0-1本課程的學習目的土與土力學基本定義覆蓋在地表由巖石風化形成的松散的、無膠結和弱膠結的顆粒堆積物。與巖石差異在于顆粒間膠結的強弱本質非氣、非液、非固體（土顆粒本身是固體），稱之為“粒狀體”的多相集合體土的定義0-1本課程的學習目的土與土力學土力學的定義基本定義研究土的物理、化學和力學性質及在荷載、水、溫度等作用下工程性狀的應用科學特殊性土的特殊組成以及粒間復雜的連接特性–源于材料力學,又不同于材料力學注意點理論與假設并存，宏觀與細觀具察，有別于傳統經典力學的經驗力學或實踐力學

0-1本課程的學習目的土與土力學土力學研究的三大課題，也是工程界所要解決的主要問題土木工程交通工程（農業）水利工程環境工程地質工程港航與近海工程

滲流滲流流土Soilflow管涌Piping污染治理PollutionTreatment

強度強度地基破壞FailureofGround液化Liquefaction坡體滑動LandSlide

變形變形建筑物傾斜InclinationofBuilding基礎沉降Settlement墻體開裂WallCracking0-1本課程的學習目的地鐵驚魂地點時間事故描述事故分析在用于冷凍法施工的制冷設備發生事故、險情征兆出現、工程已經停工的情況下，未及時采取有效措施，排除險情，導致凍結效果不足以抵御相應部位的水土壓力，引發事故。滲流2003年7月1日中國上海－地鐵軌道交通4號線越江隧道區間用于連接上下行線的安全聯絡通道施工作業面內，大量水和流沙涌入,引起隧道部分結構損壞及周邊地區地面沉降，造成3棟建筑物嚴重傾斜，黃浦江防汛墻局部坍塌并引起管涌。0-1本課程的學習目的魂斷泥龍2014年5月2日阿富汗巴達赫尚省阿布巴里克村連日的暴雨，在滲流力以及土體軟化等一系列作用下，導致山體出現薄弱帶，其上的強度無法抵抗山體的滑動力矩，從而引發山體滑坡，重創了阿布巴里克村。當天1小時內接連兩次的山體滑坡，造成小村莊上300戶房屋被掩埋，至少2500人失蹤。第一次山體滑坡發生時，民眾正聚集在兩座清真寺內進行周五的祈禱，而第二次山體滑坡又將趕來救援的民眾吞沒。地點時間事故描述事故分析強度0-1本課程的學習目的1250m4370m“金字塔”在沉沒？1994年以來日本大阪－關西國際機場這里的軟基可能只比豆腐硬一點，也許是超過了填筑法施工的極限，也許這就是過分輕視地基的結果。如果說成田機場在政治上有問題，那么關西機場就是在技術上有著很大的問題。從施工完成起，這個平均厚度為33m的世界第一大人工島就在下沉，截止2015年沉降了13m，花費190億美元去加高路堤以及建立隔水墻；2017年前無法擺脫赤字，而也許50年以后，整個島都會沉入海下。地點時間事故描述事故分析13m變形0-1本課程的學習目的

0-2本學科的發展簡史《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、實踐與理論，一般力學的思考（1773—1923）1773年法國科學家庫倫，發表《極大極小準則在若干靜力問題中的應用》，介紹了剛滑楔理論計算擋土墻背粒料土壓力的計算方法，奠定了土體破壞理論基礎。[法國]Coulomb1857年英國科學家朗肯，發表了土壓力塑性平衡理論，從另一個角度闡釋土壓力的計算公式。[英國]Rankine[德國]Mohr1900年德國科學家莫爾，將最大主應力莫爾圓引入到庫侖強度理論中，因而這個破壞準則現在被稱為莫爾－庫侖準則。1856年法國科學家達西，通過大量實驗得出水在巖土孔隙中滲流規律的實驗定律。奠定了水文地質學的基礎。[法國]Darcy0-2本學科的發展簡史一、實踐與理論，一般力學的思考（1773—1923）1.20世紀初隨著高層建筑的大量涌現，沉降問題開始突出。2.與土力學緊密相關的學科─彈性力學的發展為沉降問題的研究提供了必要的手段，從而為了Terzaghi開創的土體變形研究提供了客觀條件。1885年法國科學家布辛內斯克，求導了彈性半空間表面豎向集中力作用時土中應力、變形的理論解。[法國]Boussinesq0-2本學科的發展簡史

土力學之父奧地利人，生于捷克。逝世前為美國哈佛大學教授。國際土力學與地基基礎學會一至三屆主席。經典土力學誕生的標志是太沙基教授于1923年提出了一維固結理論和有效應力原理。（盡管后者的正式名稱于1936年才被提出）

《理論土力學》《工程實用土力學》[美國]KarlVonTerzaghi（1883-1963）

0-2本學科的發展簡史二、總結與開創，古典土力學的創立（1923－1963）土體破壞理論方面的主要成就1Fellenius，Taylor等滑弧穩定分析方法的建立與完善（20~30年代）2Terzaghi關于極限土壓力的研究和提出承載力公式（40年代）3Соколовский散粒體靜力學的建立（40年代）4Drucker和Shield等結合靜力場和運動場提出的極值原理（50年代）土體變形理論方面的主要成就1地基沉降計算方法的建立與完善2Mindlin公式的提出及其在樁基沉降計算中的應用（30年代）3彈性地基梁板的計算4砂井固結理論（40年代）5Biot固結理論的提出和完善（40~50年代）0-2本學科的發展簡史二、總結與開創，古典土力學的創立（1923－1963）

古典土力學可以歸結為：一個原理——有效應力原理（古典土力學的核心）兩個理論——以彈性介質和彈性多孔介質為出發點的變形理論以剛塑性模型為出發點的破壞理論（極限平衡理論）0-2本學科的發展簡史三、傳統中的創新，現代土力學的發展（1963～）[英國]KennethRoscoe（1914-1970）

現代土力學的開端著名的劍橋粘土模型的提出，能夠對土體特有的壓硬性和剪脹性這兩個特性進行描述，進而揭開了現代土力學的序幕，這個模型是基于臨界狀態概念所建立的，因此這個概念也被當作是一個里程碑式的發現。《臨界狀態土力學》0-2本學科的發展簡史三、傳統中的創新，現代土力學的發展（1963～）現代土力學可以歸結為一個模型、三個理論和四個分支。一個模型：本構模型，特別是指結構性模型。三個理論：一個變形理論和兩個破壞理論（1）非飽和土固結理論（2）液化破壞理論（3）漸進破壞理論四個分支：理論土力學、計算土力學、實驗土力學和應用土力學0-2本學科的發展簡史

0-3本學科的學習基礎《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023土力學水力學理論力學彈性力學材料力學高等數學假設理論理論學習、課堂討論、結合工程和實驗現象分析一、學以致用，協調統一0-3本課程的學習基礎第一章土的物理性質與工程分類

二、百家之長，有序學習第二章土的滲透性

第三章地基中的應力計算第四章土的壓縮性與地基的沉降計算

第五章土的抗剪強度

第六章土壓力第七章土坡穩定分析第八章地基承載力

黃文熙先生錢家歡先生0-3本課程的學習基礎12345二、百家之長，有序學習彈性理論土體均質、各向同性線彈性體，以此為基礎，采用彈性理論進行土體的應力和變形(或沉降)計算。達西定律通過巖土體的滲流符合Darcy定律，土體本身的滲透固結過程按Terzaghi和Biot固結理論計算。有效應力原理對飽和土體，施加總應力

等于土骨架承受有效應力(

)和孔隙水應力(u)之和，即：

＝

+u莫爾庫侖強度條件土體強度破壞服從Mohr－Coulomb強度條件，即：τ＝

tan

＋c靜力極限平衡法或極限分析法分析土壓力，巖土邊坡穩定及地基承載力等強度與穩定問題時，采用假設滑動面的靜力極限平衡法或塑性力學的沿移線場解與極限分析法。0-3本課程的學習基礎《土力學》（第2版）：河海大學出版社，錢家歡《土力學》（英文版·原書第8版）：機械工業出版社，BrajaM.Das《土力學》（第2版）：河海大學出版社，盧廷浩《土力學原理十記》：中國建筑工業出版社，沈揚《土力學》（第2版）

：清華大學出版社，李廣信二、百家之長，有序學習《土力學》（第3版）

：高等教育出版社，河海大學《土力學》教材編寫組0-3本課程的學習基礎

第一章《土的物理性質指標與工程分類》1-1土的形成

一、風化作用1-1土的形成土物理風化化學風化顆粒大小形狀改變，但是成分未變氧化、碳化或水化等化學作用后成分改變原巖礦物成分非原巖礦物成分巖石一、風化作用1-1土的形成土坡積土水，顆粒分選現象明顯,頂粗底細殘積土溫度濕度氣候條件：黏粒與砂的區分殘積土棱角分明的特質（角粒）、母巖威力沖積土水流搬運作用,有顆粒分選風積土砂土和黃土,無明顯層理，濕陷性冰磧土不成層沼澤土腐植土和泥炭土運積土不同搬運作用二、形成類型1-1土的形成1-1土的形成2土的類型（堆積土和運積土）三、本堂小結1土的成因（物理風化和化學風化）1-2土的組成（礦物）

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、土的三相系固相液相氣相空氣次要作用水溶液重要作用礦物和有機質構成骨架，主導地位土的微觀結構照片1-2土的組成（礦物）氧化物礦物硅酸鹽礦物原生礦物種類包括石英長石、云母、角閃石吸附水能力弱，性質穩定，無塑性次生礦物主要是黏土礦物，高嶺石，蒙脫石，伊利石等吸附水能力強，性質不穩定，塑性硅酸鹽礦物二、土的固相（成土礦物）1-2土的組成（礦物）三、黏土礦物的晶體結構O2-Si+4OH-Al3+從結構上可以分晶體和非晶體礦物，前者為主1晶體礦物基本組成單元：晶胞2由硅－氧四面體和鋁－氫氧八面體構成1-2土的組成（礦物）中國江西高嶺山：長石和云母在酸介質中形成，1層4、1層8晶格；層組表面的氧離子和氫氧離子結合，結合力較強OH-O2-高嶺石美國伊利諾伊州：云母的水化產物，2層4、1層8晶格；硅離子部分被鋁，鐵離子替代，損失化學價為層間增加鉀離子補充伊利石OH-O2-K＋法國蒙脫城：2層4、1層8組成晶格；層間同為氧離子，斥力大，之間水分子多，體積易膨脹蒙脫石O2-OH-三、黏土礦物的晶體結構1-2土的組成（礦物）1-2土的組成（礦物）2成土礦物類型（原生與次生礦物）四、本堂小結1土的三相系（固、液、氣）3黏土礦物的晶體結構1-2土的組成（級配）

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023粒組統稱粒組劃分粒徑d的范圍（mm）

巨粒組漂石（塊石）組d>200卵石（碎石）組200≥d>60

粗粒組礫粒（角礫）粗礫60≥d>20中礫20≥d>5細礫5≥d>2砂粒粗砂2≥d>0.5中砂0.5≥d>0.25細砂0.25≥d>0.075

細粒組粉粒0.075≥d>0.005黏粒0.005≥d一、土粒的大小和級配1-2土的組成（級配）粒徑均勻＝級配良好土粒含量粒組土粒的質量與干土總質量之比1土的級配土中各種大小的粒組中土粒的相對含量2強度滲透性×壓實密度與水結合能力一、土粒的大小和級配1-2土的組成（級配）1-2土的組成（級配）1111112222223333334444445555556666661000ml司托克斯定律：足夠小的球體粒徑下沉速率勻速,且與粒徑平方成正比1隨時間推移，越上層溶液，先缺失大粒徑，只剩某個粒徑以下的顆粒2ABCDEF二、土的顆粒大小分析試驗（密度計法）1-2土的組成（級配）1000ml1121212343123412342535453~664~665~66v＝L/tABCDEF司托克斯定律：足夠小的球體粒徑下沉速率勻速,且與粒徑平方成正比1隨時間推移，越上層溶液，先缺失大粒徑，只剩某個粒徑以下的顆粒2攪拌后計時，放入密度計，密度計將在某一時刻t時停留在某一位置3此時密度計所在位置處，只有B號粒徑以下的顆粒41二、土的顆粒大小分析試驗（密度計法）1-2土的組成（級配）1111122222333334444455555666661000ml×1000ml=ABCDEF1000ml1121212343123412342535453~664~665~66v＝L/tABCDEF二、土的顆粒大小分析試驗（密度計法）三、土的級配曲線

Cu＝

d60

d10不均勻系數

Cc＝

（d30）2

d10·d60曲率系數≥51~31-2土的組成（級配）2粗粒土、細粒土的典型顆粒大小分析方法3級配曲線的繪制和辨識方法四、本堂小結1土粒大小的基本類別和級配定義1-2土的組成（級配）1-2土的組成（液相）

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、

土中水的基本分類吸著水自由水毛細管水重力水強吸著水弱吸著水1-2土的組成（液相）根源是土的負電特性二、吸著水的性狀與工程影響（一）成因O2-OH-1表面電荷對極性水分子吸引作用2交換陽離子的水化作用3滲透吸附作用以及范德華力4氫鍵的結合作用1-2土的組成（液相）二、吸著水的性狀與工程影響（二）特點1不能傳遞靜水壓力2較之普通水有更大黏滯性3強吸著水冰點低，沸點高4弱吸著水影響塑性，黏性，影響壓縮性和強度，削弱透水性-78℃150℃1-2土的組成（液相）1原理：毛細管壁對水的吸力和水的表面張力共同作用的結果三、自由水的性狀與工程影響（一）毛細管水假黏聚力2影響因素：孔隙大小、形狀，礦物成分及水質。3影響范圍：近地下水位一部分孔隙，毛細管飽和帶。1-2土的組成（液相）1傳遞靜水和動水壓力，對土顆粒作用浮力，與有效應力掛鉤2溶蝕或析出土中的水溶鹽，改變土的性質3流動時的對土體施加滲透力三、自由水的性狀與工程影響（二）重力水不同形態水對土體產生不同影響，有時看似微小因素，卻會造成巨大問題。1-2土的組成（液相）2吸著水特性及對工程影響（強吸著、弱吸著）3自由水特性及對工程影響（毛細水、重力水）四、本堂小結1土中水的基本分類（吸著水和自由水）1-2土的組成（液相）1-3土的結構

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、土粒間的相互作用作用組成包括：重力、毛細水壓力、膠結力、顆粒表面力1粒間作用力吸力與排斥力并存2排斥力陽離子濃度低或低價濃度高或高價吸引力粒間距離排斥力離子濃度低或低價濃度高或高價吸引力粒間距離粒間力隨粒間間距和陽離子濃度變化的關系曲線斥力源于土的同性電荷（容易變化）引力源于范德華力（相對固定）1-3土的結構二、土的結構1.單粒結構1碎石、砂礫2重力占主導地位，點點接觸，隨機性大，性狀穩定3但是對松散結構而言容易液化2.分散結構定向排列，密度大，各向異性明顯31黏土顆粒（粉砂也有）2單個顆粒下沉，面面接觸1-3土的結構二、土的結構3.絮狀結構長期懸浮不因自重而下沉，角、邊與面接觸或者邊邊搭接。性質均勻的較多，但是孔隙較大，強度低，變形大，對擾動反映明顯，觸變性土。21極其細小的黏土顆粒，特別是電解質的加入（咸水）1-3土的結構2土的三種基本結構（單粒、分散和絮狀）四、本堂小結1土粒間的相互作用1-3土的結構1-4土的物理性質指標

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、試驗直接測定的物理性質指標（一）土的密度ρ與重度γ（二）土粒比重Gs（三）土的含水率w萬變不離其宗此三個參數是核心土中水的質量與土顆粒質量的比值，以百分率表示，不是含水量土粒mwmamsVwVaVsVvVm水空氣1-4土的物理性質指標二、間接換算的物理性質指標（一）土的孔隙比e（二）土的孔隙率n（三）土的飽和度Sr（四）干密度rd和干重度gd（五）飽和密度rsat與飽和重度gsat（六）浮重度g’1-4土的物理性質指標三、物理性質指標間的換算·公式(1)孔隙比e與孔隙率n(2)干密度r

d與濕密度r和含水率w的關系(4)飽和度Sr與含水率w、比重Gs和孔隙比e的關系(3)孔隙比e與比重Gs和干密度rd的關系(5)浮重度g’與比重Gs和孔隙比e的關系1-4土的物理性質指標空氣水土粒體積eSr1（1－Sr

）e三、物理性質指標間的換算·方法質量0rweSrrwGs1-4土的物理性質指標長石和云母在酸介質中形成，1層4面體、1層8面體；表面氧離子和氫氧離子分布，吸水結合力較強OH-O2-四、黏土礦物的晶體結構高嶺石1-4土的物理性質指標塑態時的土在外力作用下可以揉塑成任意形狀而不破壞土粒間的連結，外力除去后能保持形狀不變。（塑性）稠度：黏性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力，黏性土最主要的物理狀態指標。隨含水率的變化處于不同稠度狀態——流態、塑態、固態五、黏性土的稠度狀態（一）基本定義1-4土的物理性質指標縮限（ws）從半固態轉變為固體狀態的界限含水率，即含水率減小而體積不再改變對應的含水率3ws固態半固態塑態流態V收縮膨脹wpwLO液限（wL）從流動狀態轉變到可塑狀態的界限含水率，即塑性上限的含水率1w塑限（wp）從可塑狀態轉變為半固體狀態的界限含水率，即塑性下限的含水率2黏性土的狀態轉變過程五、黏性土的稠度狀態（二）界限含水率1-4土的物理性質指標液限（wl）從流動狀態轉變到可塑狀態的界限含水率，即塑性上限的含水率1塑限（wp）從可塑狀態轉變為半固體狀態的界限含水率，即塑性下限的含水率2縮限（ws）從半固態轉變為固體狀態的界限含水率，即含水率減小而體積不再改變對應的含水率3含水率

w（lg）刺入深度hmm

（lg）217液限wl塑限wpws固態半固態塑態流態V收縮膨脹wpwLOw黏性土的狀態轉變過程建筑部門液限標準10mm水利、公路部門液限標準17mm規范標準五、黏性土的稠度狀態（二）界限含水率1-4土的物理性質指標五、黏性土的稠度（三）塑性指數與液性指數1.塑性指數（Ip）2.液性指數（IL）液限與塑限之差（去掉百分號）

Ip＝wL

－wp1反映一個可塑的含水率變化范圍，反映土塑性的定量指標，塑性指數越大，塑性也越大。（與液限一樣反映了黏性土的保水能力）2反映土的一個當前狀況IL＝（w－wp

）/（wL

－wp）狀態堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數≤00～0.250.25~0.750.75~1>11-4土的物理性質指標法國蒙脫城：2層4、1層8組成晶格；層間同為氧離子，斥力大，之間水分子多，體積易膨脹O2-OH-O2-蒙脫石六、黏性土的稠度狀態（四）應用拓展知識1-4土的物理性質指標六、黏性土的稠度狀態（四）應用拓展知識1-4土的物理性質指標課后思考：用課上所學知識思考一種抑制膨脹土脹縮性的方法長江上游干流、支流黃河上游丹江口水庫西線中線華北平原揚州東線華北平原南水北調工程2利用三相圖建立土的物理性質指標的關系七、本堂小結1土力學中常用的兩類土的物理性質指標1-4土的物理性質指標3黏性土稠度的基本定義與分類1-5土的壓實性

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023礦物成分一般由原生礦物組成顆粒較粗（0.075mm）一般由次生礦物組成顆粒較細土的結構顆粒較粗，土粒之間的黏結力很弱或無黏結，往往形成單粒結構顆粒較細，呈現具有很大孔隙的蜂窩狀結構或絮狀結構，天然狀態下具有一定的結構性、靈敏度和觸變性工程性質主要取決于其軟硬狀態及土性穩定性物理狀態工程性質主要取決于密實度一、無黏性土和黏性土的基本差別1-5土的壓實性二、無黏性土的相對密實度影響無黏性土工程性質的一個指標1相對密實度概念的提出（承載力有關）3粗略的評價標準41疏松0.670.330中密密實2孔隙比這些參數不能起到歸一化的作用1-5土的壓實性越擊越密實的無黏性土特征最大孔隙比emax（最小干密度）最小孔隙比emin（最大干密度）最松狀態，試樣最輕的、避免壓擊的調入容器中，測定質量，換算密度最密狀態，振動輔助垂擊，質量不變時測定，換算密度量筒法漏斗法振動垂擊法粒徑小于5mm，且能自由排水的砂礫土二、無黏性土的相對密實度1-5土的壓實性一、黏性土的擊實性定義研究非飽和黏性土在不排水條件的一定壓實功作用下，不同含水率時的干密度變化規律黏性土的擊實性一定含水率下，以人工或機械方法，使土能夠壓(擊)實到某種密實程度的性質無黏性土對于含水率的改變而引起的壓實性變化規律性較差1-5土的壓實性二、含水率對黏土壓實性的影響水—含水率變化反映飽和度氣—真正能壓實部分同種黏性土，不同含水率（孔隙比相同，飽和度不同），在相同擊實功作用下，干密度呈現不同反映土顆粒—固定不變mV1-5土的壓實性ow（％）rdrdmaxwop黏性土擊實曲線

理論飽和線解釋：水的潤滑、減引和阻隔作用同種黏性土，不同含水率（孔隙比相同，飽和度不同），在相同擊實功作用下，干密度呈現不同反映最大干密度和最優含水率二、含水率對黏土壓實性的影響1-5土的壓實性理論飽和曲線大中小擊實功含水率w干密度rd擊實曲線中擊實功的影響同一種土壓實功越大，所能達到的最大干密度越大（容易理解）1同一種土壓實功越大，所對應的最優含水率越小（較難理解）2擊實功的提高使得含水率積極作用顯得沒有明顯效力，但副作用卻提前顯現解釋三、擊實功對黏土壓實性的影響1-5土的壓實性2無黏性土相對密實度的基本概念與計算方法三、本堂小結1無黏性土和黏性土基本力學性狀上的差異1-5土的壓實性34含水率對黏性土擊實性影響（最優含水率）黏性土壓實性的基本界定（非飽和排氣）5擊實功對黏性土擊實性影響1-6土的工程分類

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023國際通用分類法粗粒土細粒土代表規范相同點不同點相同點不同點第一類按粒度成分分類按兩個粒組間相對含量多少，以多的分類依阿太堡界限分類按塑性圖分類美國第二類按某一粒組百分含量超過某一界限值分類按塑性指數分類蘇聯地基基礎設計規范

土的工程分類標準有關土的分類方法很多，掌握基本的內容和原則土粒和土，猶如化合物和混合物，土是以其中某土粒組百分含量的多少來決定自身的命名1-6土的工程分類抓大放小對癥下藥利于推廣123一、兩種方法基本特征與區別二、《土的工程分類標準》GB/T50145-2007混合土漂石粉土漂石卵石土無機土有機土巨粒土巨粒土混合巨粒土混合土卵石含巨粒土漂石混合土卵石混合土粗粒土礫類土砂類土細粒土黏土1-6土的工程分類粒組統稱粒組名稱粒組粒徑d的范圍（mm）巨粒漂石粒（Boulder）d>200卵石粒（Cobble）200≥d>60粗粒礫粒（Gravel）60≥d>2020≥d>55≥d>2砂粒（Sand）2≥d>0.50.5≥d>0.250.25≥d>0.075細粒粉粒（Silt）0.075≥d>0.005黏粒（Clay）0.005≥d二、《土的工程分類標準》GB/T50145-20071-6土的工程分類二、《土的工程分類標準》（一）巨粒土和含巨粒土的分類分類的原則來自粗粒組的基數粗粒組（大于0.075mm）的含量50％以上再依據粗粒組中礫類（2mm）含量50％進一步分為礫類土和砂類土還要考慮土中細粒組的成分進行進一步分級1234第一類分法的粗粒土特點：按兩個粒組間相對含量多少，以多的分類二、《土的工程分類標準》（二）粗粒的分類分類的原則來自巨粒組的基數123巨粒組（大于60mm）含量15％～50％，50％～75％，75％以上還有依據巨粒組中各成分的關系進行進一步的分級（相對關系）1-6土的工程分類塑性圖，液限wL與塑性指數Ip；行業液限標準有別（卡薩格蘭德的貢獻）粗分細分基本原則來自細粒組基數再依粗粒組含量25％分級尚有依據有機質含量進行分級1234第一類分法的細粒土特點：按塑性圖分類二、《土的工程分類標準》（三）細粒土的分類卡薩格蘭德17mm液限所對應的塑性圖土的工程分類標準1020304050607080901001100102030405060CHCHOACLCLOMHMHO液限wL（％）塑性指數IpMLMLOA線Ip＝0.73（wL－20）B線wL＝50％BIp＝7Ip＝4CL－ML1-6土的工程分類（一）巖石的分類（二）碎石土的分類1、堅硬程度2、風化程度3、完整性2mm粒徑含量50％以上（三）砂土的分類1、大于2mm粒徑含量50％以下2、大于0.075mm粒徑含量50％以上（四）粉土的分類（五）黏性土的分類Ip≤10且粒徑大于0.075mm顆粒含量在50％以下（六）人工填土Ip>10且粒徑大于0.075mm顆粒含量在50％以下素填土、雜填土、沖填土、壓實填土三、《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011有關地基土分類（一）～（六）第二類分法的粗粒土特點：按某一粒組百分含量超過某一界限值分類第二類分法的細粒土特點：按塑性指數分類1-6土的工程分類軟土含水率高（接近或大于液限），孔隙比一般大于1，壓縮性高紅黏土高塑性，液限＞50％，裂隙發育明顯膨脹土黏粒成分為親水性的礦物，吸水膨脹，失水收縮，自由膨脹率≥40％黃土成因特殊，天然狀態強度較高，遇水結構性破壞（濕陷性）凍土常年凍土和季節性凍土（凍融循環）鹽漬土易溶鹽含量＞0.3%，具有較強的吸濕、松脹、溶陷及腐蝕性等工程地質特性。三、《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011有關地基土分類（七）特殊土的分類1-6土的工程分類四、本堂小結12兩種土的工程分類方法的特色兩種土的工程分類方法的區別1-6土的工程分類

第二章《土的滲透性》

2-1概述一、滲流的基本概念2-1概述滲透：在水位差作用下，水透過土體孔隙的現象奧羅維爾大壩泄洪道事故圖土力學三大特性變形特性強度特性滲透特性二、滲流中的水頭與水力坡降2-1概述透水層不透水層基坑板樁墻ABL二、滲流中的水頭與水力坡降2-1概述二、滲流中的水頭與水力坡降ABLhAhBzAzBΔh00基準面水力坡降線A點總水頭B點總水頭水頭差水力坡降總水頭：單位重量水體所具有的能量2-1概述

2-2達西滲透定律《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，20231856年法國工程師達西(Darcy)在研究城市供水問題時進行的滲流試驗試驗裝置LAh1h2QQ△h一、滲透試驗與達西定律滲流量：1.達西滲流試驗水力坡降i：單位滲流長度上的水頭損失試驗前提：層流試驗條件：h1；A；L=const量測變量：h2

；Q

；t2-2達西滲透定律2.達西定律一、滲透試驗與達西定律滲透定律單位：mm/s,cm/s,m/s,m/d物理意義：水力坡降i＝1時的滲流速度注意：在層流狀態的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方成正比，并與土的性質有關。Av2-2達西滲透定律巖土工程中的絕大多數滲流問題，包括砂土或一般黏土，均屬層流范圍。在粗粒土孔隙中，水流形態可能會隨流速增大呈紊流狀態，滲流不再服從達西定律。故可用雷諾數Re進行判斷：雷諾數Re

：流體力學中用來判別流體流動狀態的重要參數。

一、滲透試驗與達西定律Re≤1~5之間某一數值的層流運動才服從達西定律。3.適用條件層流（線性流）2-2達西滲透定律vovcrivoi0一、滲透試驗與達西定律兩種特例

粗粒土

黏性土3.適用條件①礫石類土中的滲流常不符合達西定律②砂土中滲透速度vcr=0.3-0.5cm/s①致密的黏土i>i0,v=k(i-i0)i2-2達西滲透定律達西定律及其適用條件二、本堂小結滲流問題中基本概念212-2達西滲透定律

《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、概述室內試驗測定方法常水頭試驗法變水頭試驗法野外試驗測定方法井孔抽水試驗井孔壓水試驗井孔注水試驗二、室內試驗—常水頭試驗法適用土類：透水性較大的砂性土

hL土樣AQq試驗裝置：如圖試驗條件：Δh，A，L=const量測變量：

Q，t二、室內試驗—變水頭試驗法適用土類：透水性較差的黏性土試驗裝置：如圖試驗條件：Δh變化，A、L=const量測變量：Δh

，t土樣At=t1

h1t=t2

h2LQ水頭測管開關a理論依據：t時刻：

Δhdtdh二、室內試驗—變水頭試驗法土樣At=t1

h1t=t2

h2LQ水頭測管開關a流入量：dVe=-adh流出量：dV0=kiAdt=k(Δh/L)Adt連續性條件：dVe=dV0結果整理：選擇幾組Δh1，Δh2，

t

，計算相應的k，取平均值三、滲透系數的影響因素滲透系數：k=f（土粒特征、流體特征）粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結構土粒特征流體特征飽和度（含氣量）流體的動力黏滯系數流體密度四、成層土的滲透系數天然土層多呈層狀—滲透性不同土層組成表觀的等效滲透系數已知各層的km各層厚度考慮滲流方向H1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水層五、水平滲流等效滲透系數條件六、豎直滲流條件等效滲透系數H1H2H3Δhk1k2k3zv承壓水按層厚加權平均（由較大值控制）倒數按層厚加權平均（由較小值控制）七、算例八、野外測定方法－抽水試驗和注水試驗法優點：可獲得現場較為可靠的平均滲透系數缺點：費用較高，耗時較長實驗方法：如圖理論依據：如下積分地下水位≈測壓管水面井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水層觀察井滲透系數的影響因素九、本堂小結室內試驗——常水頭試驗和變水頭試驗21抽水試驗和注水試驗法成層土的滲透系數計算43

2-4二向滲流和流網特征《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023一、概述流網：由流線（實）和等勢線（虛）組成的網格

基本特征：流線和等勢線正交，流網中的網目在局部為曲邊正方形。等勢線流線2-4二向滲流和流網特征一、概述流網基本性質I：表示各正方形網格的水頭損失相等,各等勢線間水頭損失相等。依據達西定律：q=kiA，可得：最終可得：等勢線流線2-4二向滲流和流網特征一、概述流網基本性質II：各流管內流量相等q=q′分別計算各流管流量，可得：等勢線流線2-4二向滲流和流網特征平面問題：滲流剖面和產生滲流的條件沿某一個方向不發生變化，則在垂直該方向的各個平面內，滲流狀況完全一致。對平面問題，常取dy=1m單位寬度的一片來進行分析與時間無關Δh二、平面穩定滲流穩定滲流：流場不隨時間發生變化的滲流2-4二向滲流和流網特征dxdzvxvzxz三、滲流的連續性方程單位時間流入單元的水量單位時間內流出單元的水量連續性條件滲流的連續性方程：2-4二向滲流和流網特征滲流的連續性方程：滲流的運動方程：特例：各向同性均質土體四、滲流運動方程Laplace方程:描述滲流場內水頭的分布，是平面穩定滲流的基本方程達西定律k：2-4二向滲流和流網特征H1H2123{54滲流域不透水層五、滲流的邊界條件課堂討論：土石壩滲流問題的邊界條件2-4二向滲流和流網特征H1H2123{14五、滲流的邊界條件水頭邊界條件在邊界

1上給定水頭12流速邊界條件在邊界

2上給定法向流速3滲出面在邊界

3上H=z，vn>04自由水面

在邊界

4上H=z，vn=02-4二向滲流和流網特征運動方程或：六、平面穩定滲流問題描述邊界條件水頭邊界條件在邊界

1上給定水頭12流速邊界條件在邊界

2上給定法向流速3滲出面在邊界

3上H=z，vn>04自由水面

在邊界

4上H=z，vn=02-4二向滲流和流網特征1.確定邊界條件：邊界流線和首尾等勢線2.研究水流的方向：流線的走向3.判斷網格的疏密大致分布4.初步繪制流網的雛形：正交性、曲邊正方形5.反復修改和檢查

H=H1-H20H1H2不透水層要點：邊界條件、正交性、曲邊正方形、多練習lsabcdefgh七、流網的畫法2-4二向滲流和流網特征流槽數八、流網的應用測管水頭h水力坡降i確定孔壓u確定流速v確定流量q

H=H1-H20H1H2不透水層f

h

h

hH1-hH1H1-2h

q

q

q

q2-4二向滲流和流網特征流網的特征九、本堂小結滲流的邊界條件及方程212-4二向滲流和流網特征

2-5滲流力和滲透穩定性《土力學》，河海大學《土力學》教材編寫組，高等教育出版社，2023Δh=0

靜水中，土骨架會受到浮力作用。Δh>0

水在流動時，水流受到來自土骨架的阻力，同時流動的孔隙水對土骨架產生一個摩擦、拖曳力。滲流力j

滲透作用中，孔隙水對土骨架的作用力，方向與滲流方向一致。一、滲流力1.試驗觀察h1Δhh200hwL土樣濾網貯水器ab2-5滲流力和滲透變形土粒滲流j一、滲流力h1Δhh200hwL土樣濾網貯水器ab2.物理本質2-5滲流力和滲透變形h200hwL土樣濾網貯水器ab一、滲流力靜水中的土體P2WP1R=?A=13.計算方法—土水合算2-5滲流力和滲透變形h1Δhh200hwL土樣濾網貯水器ab一、滲流力靜水中的土體滲流中的土體P2WP1R=？3.計算方法—土水合算2-5滲流力和滲透變形靜水中的土體一、滲流力滲流中的土體總滲流力滲流力向上滲流存在時，濾網支持力減少的部分由誰承擔？水與土之間的作用力－滲流的拖曳力3.計算方法—土水合算h1Δhh200hwL土樣濾網貯水器abP2WP1RA=12-5滲流力和滲透變形滲流中的土體所受濾網支持力臨界水力坡降一、滲流力3.計算方法—土水合算h1Δhh200hwL土樣濾網貯水器abP2WP1A=12-5滲流力和滲透變形P2WP1R水體的平衡條件W’JWwJ’=R+P2P13、計算方法—土水分算一、滲流力h1Δhh200hwL土樣濾網貯水器abA=12-5滲流力和滲透變形物理意義：單位土體內土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，是體積力大小：與i

方向一致（均質土與滲流方向一致）作用對象：土骨架一、滲流力方向：4.滲流力的性質2-5滲流力和滲透變形總滲流力一、滲流力流網較密處i較大，該處滲流力也大不同位置的滲流力對土體穩定性的影響不同大小：j

網目面積方向：與i方向一致作用點：形心5.利用流網求滲流力H△h0lsls2-5滲流力和滲透變形流土管涌二、滲透變形（滲透破壞）土工建筑物及地基由于滲流作用而出現的變形或破壞基本類型形成條件防治措施2-5滲流力和滲透變形發生條件在向上的滲流作用下，表面土局部范圍內的土體或顆粒群同時發生懸浮、移動的現象。二、滲透變形（滲透破壞）流土（流砂

、翻砂）水位沖潰口砂層黏土層河堤2-5滲流力和滲透變形（2）級配（1）無黏性土（3）水力梯度級配連續i=0.15～0.25級配不連續i=0.10～0.20Cu>5，且滿足一定的級配條件二、滲透變形（滲透破壞）細粒流失孔隙增大，滲流速度增加粗粒流走貫通的水流通道土體塌陷

在滲流作用下管涌2-5滲流力和滲透變形流土管涌現象土體局部范圍的顆粒