土木工程土力学基础“,

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什么是土力学?

土力学是一门利用动力学、流体力学和其他技术等工程技术预测土壤性能特征的土木工程学科。土壤力学包括研究土壤的组成、强度、固结和使用水力原理来处理有关沉积物和其他沉积物的问题。土力学是解决地质和地球物理工程问题的主要科学之一。土力学研究对土木工程师来说非常重要,因为根据土力学研究的结果,可以建造工程结构。建筑类型,使用的设备类型,基础类型,支撑材料,以及建筑工程的许多其他方面在很大程度上受到土力学研究的影响。主要研究土的形成模式、土的理化性质、土的动荷载、渗透性、固结等。在本文的后续章节中,我们将详细讨论土力学研究的主要方面。

土壤的形成

土壤是矿物和有机元素的组合,有固体、气体和水的形式。土壤由颗粒层组成,由于大气和水圈的相互作用等原因,颗粒层的物理、矿物学和化学性质与原始材料不同。土壤的颗粒是由破碎的岩石产生的,这些岩石由于化学和环境影响(包括天气和侵蚀)而发生变化。土壤颗粒被松散地填充,形成由孔隙空间组成的土壤。研究土壤形成模式非常重要,因为它有助于确定土壤的性质。通过了解我们要处理的土壤类型,可以很容易地确定土壤的内聚性、粘附性、酸性和其他有关因素。我们不能仅仅通过土壤研究得出任何具体的结论,但我们肯定可以通过研究土壤的基本特征,如土壤的颜色、质地和性质,来缩小我们的研究参数。

土壤基本特征

土壤由固体、液体和气体的不同相组成,其特性取决于这些相的相互作用行为,以及施加的应力。固相包括粘土、非粘土矿物和有机物。这些元素按大小分为粘土、沙子和砾石。液相由水组成,其中含有从化学泄漏物、废物和地下水中获得的有机化合物,而气相通常是空气。土壤颗粒的大小、形态、化学性质、压缩性和承载能力是由土壤矿物学决定的,土壤矿物学是一门与矿物的化学、结构和物理性质有关的科学。土壤的结构取决于颗粒的排列、颗粒群、孔隙空间和成分。这些基本特征决定了要建造的结构类型,以及如果有的话,必须采取什么样的外部支撑措施,以使结构持久并承受地震、渗水和其他外部因素的影响。

土壤固结也是需要研究的一个重要因素,以使坚固和持久的结构。固结是一种通过施加应力使土壤颗粒牢固地挤在一起从而减少土壤体积的过程。随着应力的消除,土壤会反弹并恢复固结过程中损失的一些体积。在研究固结时,要分析的关键因素是固结率和固结量。另一个重要因素是土壤的渗透性。这些因素相互密切相关,影响着整个设计和施工过程。

例如,如果建筑要建在具有低渗透性的细颗粒土壤上,那么通过土壤空隙的水流就会更少。这种土壤含水量大可能会导致结构因其重量而下沉。细粒土的固结过程缓慢。而粗粒土中孔隙水的提取较为简单,因为孔隙水在粗粒土中可以自由移动。固结速率受土体历史、土体性质和土体荷载的影响。从而对含水率、渗透性、固结、液限等因素进行了综合分析。

利用土力学研究确定土侧压力、土体承载能力,并进行边坡稳定性分析。这些研究总是有助于土木工程师设计和建造更好的结构,间接地,这些研究也有助于降低风险,因为如果我们事先知道土体将如何表现,我们就可以在施工时采取预防措施。

参考文献