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土性研究的历史党进谦省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、党进谦党进谦水利与建筑工程学院水利与建筑工程学院西北农林科技大学西北农林科技大学土性研究历史土性研究历史第1页土性研究历史土性研究历史一、研究名人介绍一、研究名人介绍二、相关图片资料二、相关图片资料三、土性研究历史三、土性研究历史 1.探索阶段探索阶段 2.土力学学科发展土力学学科发展第2页一一 名人介绍名人介绍Coulomb 库仑库仑(17361806):法国科学院院士,法国科学院院士,被称被称为为“土力学之始祖土力学之始祖”。1773年提出了土抗剪年提出了土抗剪强度准则(即库仑定律)强度准则(即库仑定律);首次提出了主动土压;首次提出了主动土压力和被动土压力概念及力和被动土压力概念及其计算
2、方法。其计算方法。第3页一一 名人介绍名人介绍Darcy 达西达西(18031858):1839 1840 年设计年设计和主持建造了故乡供和主持建造了故乡供水系统。于水系统。于1856年发年发表了他对孔隙介质中表了他对孔隙介质中水流研究结果,即著水流研究结果,即著名名达西达西定律。定律。第4页一一 名人介绍名人介绍Rankine 朗肯朗肯(18201872):在热在热力学力学、流体力学、流体力学 及土力学等领域都及土力学等领域都有出色贡献。建立有出色贡献。建立了至今仍在广泛应了至今仍在广泛应用土压力理论。用土压力理论。第5页一一 名人介绍名人介绍Mohr 摩尔摩尔(1835-1918):一直在
3、进行力学和一直在进行力学和材料强度方面理论材料强度方面理论研究工作。提出了研究工作。提出了用应力圆表示一点用应力圆表示一点应力方法,并将其应力方法,并将其扩展到三维问题。扩展到三维问题。第6页一一 名人介绍名人介绍Boussinesq 布辛奈斯克布辛奈斯克(1842 1929):一生对数学物一生对数学物理中全部分支(除电理中全部分支(除电磁学外)都有主要贡磁学外)都有主要贡献。在弹性理论方面献。在弹性理论方面研究亦取得显著成就研究亦取得显著成就.第7页一一 名人介绍名人介绍Terzaghi 太沙基太沙基(1883-1963):被誉为土力学之父。他最被誉为土力学之父。他最大贡献是向人们展示了用大
4、贡献是向人们展示了用理论处理工程问题方法。理论处理工程问题方法。1925年他土力学问世,年他土力学问世,介绍了他所提出固结理论介绍了他所提出固结理论以及土压力、承载力、稳以及土压力、承载力、稳定性分析等理论,标志着定性分析等理论,标志着土力学这门学科诞生。土力学这门学科诞生。1943年他还出版了年他还出版了“理论理论土力学土力学”。第8页一一 名人介绍名人介绍Taylor 泰勒泰勒(1900-1955):在粘性土固结问题、在粘性土固结问题、抗剪强度、砂土剪胀抗剪强度、砂土剪胀及土坡稳定等领域都及土坡稳定等领域都有不少建树。他编写有不少建树。他编写土力学基本原理,土力学基本原理,是一部经典土力学
5、教是一部经典土力学教科书。科书。第9页一一 名人介绍名人介绍Casagrande 卡萨格兰德卡萨格兰德(1902 1981):对土力学有很大对土力学有很大贡献和影响,如在土分贡献和影响,如在土分类、土坡渗流、抗剪强类、土坡渗流、抗剪强度、砂土液化等方面研度、砂土液化等方面研究结果,粘性土分类塑究结果,粘性土分类塑性图中性图中“A 线线”即是以即是以他姓命名。他姓命名。第10页一一 名人介绍名人介绍Peck 派克派克(1912 ):为土力学及基础工程为土力学及基础工程发展作出了主要贡献。发展作出了主要贡献。他将土力学应用在土他将土力学应用在土工结构设计、施工建工结构设计、施工建造和评定中,并努力
6、造和评定中,并努力将研究结果表述为工将研究结果表述为工程师轻易接收形式。程师轻易接收形式。第11页一一 名人介绍名人介绍Skempton 斯肯普顿斯肯普顿(1914):对有对有效应力、粘土中孔隙水效应力、粘土中孔隙水压、地基承载力、边坡压、地基承载力、边坡稳定性等问题研究作出稳定性等问题研究作出了突出贡献,含有从复了突出贡献,含有从复杂问题中提取出主要而杂问题中提取出主要而关键部分出色本事,创关键部分出色本事,创建并领导伦敦帝国大学建并领导伦敦帝国大学土力学研究中心是国际土力学研究中心是国际顶尖土力学研究中心。顶尖土力学研究中心。第12页一一 名人介绍名人介绍Roscoe 罗斯克罗斯克(191
7、41970):设计剪切设计剪切仪成为土力学平面剪切仪成为土力学平面剪切仪先驱;提出了确定土仪先驱;提出了确定土体临界状态时孔隙比方体临界状态时孔隙比方法;提出剑桥模型创建法;提出剑桥模型创建了临界状态土力学,为了临界状态土力学,为当代土力学诞生和发展当代土力学诞生和发展作出了主要贡献。作出了主要贡献。第13页一一 名人介绍名人介绍Bjerrum 布耶鲁布耶鲁(1918 1973):研究内容主研究内容主要包含抗剪强度要包含抗剪强度机理、灵敏土特机理、灵敏土特征和边坡稳定等征和边坡稳定等方面。方面。第14页一一 名人介绍名人介绍Sowers叟尔斯叟尔斯(19211996):将岩土工程及工程地将岩土
8、工程及工程地质实践及研究与教育质实践及研究与教育完美结合。他被称为完美结合。他被称为工程师工程师。编写工程师工程师。编写土力学及基础工程土力学及基础工程教材被美国国内高教材被美国国内高校广为采取。校广为采取。第15页一一 名人介绍名人介绍Leonards 利昂纳兹利昂纳兹(19211997):在压实粘土强度及压缩在压实粘土强度及压缩性、软土强度和固结、性、软土强度和固结、土坝开裂、冻土行为、土坝开裂、冻土行为、边坡稳定、软土上筑堤、边坡稳定、软土上筑堤、砂土液化、桩基础、岩砂土液化、桩基础、岩土工程事故调查方法学土工程事故调查方法学等方面都有开创性研究等方面都有开创性研究工作。工作。第16页一
9、一 名人介绍名人介绍Vesic 魏锡克魏锡克(1924-1982):主要从事基础破坏研主要从事基础破坏研究。论证了无粘性土地基破坏方式不但与其相究。论证了无粘性土地基破坏方式不但与其相对密度相关,还与基础相对埋深相关;说明了对密度相关,还与基础相对埋深相关;说明了地基整体剪切破坏、局部剪切破坏以及冲切破地基整体剪切破坏、局部剪切破坏以及冲切破坏形式;对地下核爆炸引发地表沉陷问题进行坏形式;对地下核爆炸引发地表沉陷问题进行了理论推导;对土在高压作用下表现进行了小了理论推导;对土在高压作用下表现进行了小百分比试验。他是在研究破坏时考虑土压缩性百分比试验。他是在研究破坏时考虑土压缩性第一人,并引入了
10、对应刚性系数指标。还澄清第一人,并引入了对应刚性系数指标。还澄清了筏板基础下基底反力分布中许多问题。了筏板基础下基底反力分布中许多问题。第17页一一 名人介绍名人介绍Janbu 简布:简布:在土压缩在土压缩性研究、边坡稳定性性研究、边坡稳定性等方面为土力学发展等方面为土力学发展作出了出色贡献。人作出了出色贡献。人们对们对Janbu评价是:评价是:半个世纪以来,他都半个世纪以来,他都是岩土工程领域前进是岩土工程领域前进推进力。推进力。第18页一一 名人介绍名人介绍黄文熙黄文熙 黄文熙:黄文熙:中国科学院院中国科学院院士,水工结构和岩土工程教士,水工结构和岩土工程教授,我国土力学学科奠基人授,我国
11、土力学学科奠基人之一,新中国水利水电科学之一,新中国水利水电科学研究事业开拓者。研究事业开拓者。他在国内他在国内第一个开设土力学课程,建第一个开设土力学课程,建立了国内大学中第一个土工立了国内大学中第一个土工试验室。试验室。第19页一一 名人介绍名人介绍王思敬王思敬 王思敬:中国工王思敬:中国工程院院士。程院院士。我国著名我国著名工程地质、环境地质工程地质、环境地质和岩体力学教授。长和岩体力学教授。长久致力于水电、矿山、久致力于水电、矿山、国防和环境工程等方国防和环境工程等方面科研生产工作。面科研生产工作。第20页一一 名人介绍名人介绍 潘家铮潘家铮 潘家铮:中国科学院院士、潘家铮:中国科学院
12、院士、工程院院士。工程院院士。曾主持和指导新安曾主持和指导新安江、葛洲坝、凤滩、龙羊峡、安江、葛洲坝、凤滩、龙羊峡、安康、二滩、龙滩、三峡等大型水康、二滩、龙滩、三峡等大型水电工程设计工作。主要致力于利电工程设计工作。主要致力于利用力学理论处理实际设计问题,用力学理论处理实际设计问题,对许多复杂结构如地下结构、地对许多复杂结构如地下结构、地基梁与框架、土石坝心墙、斜墙、基梁与框架、土石坝心墙、斜墙、调压井衬砌、岔管和法兰等,应调压井衬砌、岔管和法兰等,应用结构理论、弹性理论或板壳理用结构理论、弹性理论或板壳理论,或利用特殊函数,提出了新论,或利用特殊函数,提出了新计算理论或方法。计算理论或方法
13、。第21页一一 名人介绍名人介绍孙钧孙钧 孙钧:中国科学院院士。孙钧:中国科学院院士。工程力学家,隧道与地下结构工程力学家,隧道与地下结构工程教授。长久从事地下建筑工程教授。长久从事地下建筑工程专业教学,进行地下结构工程专业教学,进行地下结构理论研究,对发展地下结构流理论研究,对发展地下结构流变力学、粘弹塑性理论和防护变力学、粘弹塑性理论和防护工程抗爆动力学等学科有重大工程抗爆动力学等学科有重大贡献。贡献。创建高校第一所地下建创建高校第一所地下建筑工程专业筑工程专业。第22页一一 名人介绍名人介绍茅以升茅以升 茅以升:中国科学院院士,茅以升:中国科学院院士,土木工程学家、桥梁教授、工程土木工程
14、学家、桥梁教授、工程教育家。中国近代桥梁事业先驱,教育家。中国近代桥梁事业先驱,中国土力学开拓者。中国土力学开拓者。为我国培养为我国培养了一大批科学技术人才,是我国了一大批科学技术人才,是我国工程学术团体创建人之一。本世工程学术团体创建人之一。本世纪年代,他主持设计并组织纪年代,他主持设计并组织修建钱塘江公路铁路两用大桥,修建钱塘江公路铁路两用大桥,成为中国铁路桥梁史上一个里程成为中国铁路桥梁史上一个里程碑。碑。第23页一一 名人介绍名人介绍卢肇钧卢肇钧 卢肇钧:中国科学院院士。卢肇钧:中国科学院院士。土力学家,我国铁路路基土工技土力学家,我国铁路路基土工技术开拓者,对我国土力学及基础术开拓者
15、,对我国土力学及基础工程学科发展作出了主要贡献。工程学科发展作出了主要贡献。长久从事土基本性质及特殊土地长久从事土基本性质及特殊土地域筑路技术研究。在我国最早说域筑路技术研究。在我国最早说明了硫酸盐渍土松胀特征及其对明了硫酸盐渍土松胀特征及其对路基稳定性影响;提出了新型锚路基稳定性影响;提出了新型锚定板挡土结构及其定板挡土结构及其对应计算理论;首先取得了膨胀土强度改变规律。对应计算理论;首先取得了膨胀土强度改变规律。第24页一一 名人介绍名人介绍沈珠江沈珠江 沈珠江:中国科学院院士。沈珠江:中国科学院院士。土力学教授。长久从事土力学土力学教授。长久从事土力学理论及其在工程实践中应用研理论及其在
16、工程实践中应用研究,提出土体极限分析理论,究,提出土体极限分析理论,证实了两个极限原理。在土弹证实了两个极限原理。在土弹塑性理论研究上,提出了多重塑性理论研究上,提出了多重屈服面概念,建立了新型实用屈服面概念,建立了新型实用土体弹塑性本构模型;土体弹塑性本构模型;建立了非饱和土固结理论基本框架,提出了建立当建立了非饱和土固结理论基本框架,提出了建立当代土力学构想。代土力学构想。第25页一一 名人介绍名人介绍周镜周镜 周镜:中国科学院院士。周镜:中国科学院院士。岩土工程教授。长久从事铁路岩土工程教授。长久从事铁路路基建设和科研工作。提出了路基建设和科研工作。提出了按黄土结构力学性质确定边坡按黄土
17、结构力学性质确定边坡理论,第二破裂面计算衡重式理论,第二破裂面计算衡重式挡土墙压力原理和判别墙后滑挡土墙压力原理和判别墙后滑动面出现范围公式;最早采取动面出现范围公式;最早采取桩排架支挡、短密砂井桩排架支挡、短密砂井和生石灰桩处理软土路基取得成功;提出了静力和生石灰桩处理软土路基取得成功;提出了静力触探确定桩承载力综合修正系数法,处理了静力触探确定桩承载力综合修正系数法,处理了静力触探应用中技术问题,触探应用中技术问题,第26页一一 名人介绍名人介绍钱七虎钱七虎 钱七虎:中国工程钱七虎:中国工程院院士。院院士。防护工程及地防护工程及地下工程教授。长久从事下工程教授。长久从事防护工程设计计算理论
18、防护工程设计计算理论教学与研究工作,为发教学与研究工作,为发展我国防护工程学科和展我国防护工程学科和防护工程建设事业作出防护工程建设事业作出主要贡献。主要贡献。第27页一一 名人介绍名人介绍林学钰林学钰 林学钰:林学钰:中国科学院中国科学院院士。院士。著名水文地质和环著名水文地质和环境地质学家。从事地下水境地质学家。从事地下水管理模型理论与方法研究,管理模型理论与方法研究,在区域和城市地下水资源在区域和城市地下水资源评价、水流模拟、预报研评价、水流模拟、预报研究方面取得多项结果究方面取得多项结果,并并建立了我国最早一批地下建立了我国最早一批地下水水质模型。水水质模型。第28页一一 名人介绍名人
19、介绍陈梦熊陈梦熊 陈梦熊:中国科学陈梦熊:中国科学院院士。院院士。水文地质学家。水文地质学家。是我国水文地质事业主是我国水文地质事业主要创始人之一,组织和要创始人之一,组织和完成全国区域水文地质完成全国区域水文地质普查,创建含有我国特普查,创建含有我国特色水文地质图编图方法,色水文地质图编图方法,第29页一一 名人介绍名人介绍黄熙龄黄熙龄 黄熙龄:中国工程院黄熙龄:中国工程院院士。院士。岩土工程教授。从岩土工程教授。从事地基计算、处理、土性事地基计算、处理、土性质与基础工程等研究。质与基础工程等研究。19601960年研究试制旁压仪,年研究试制旁压仪,测试土变形模量,提出在测试土变形模量,提出
20、在侧限条件下土横向变形及侧限条件下土横向变形及变形模量计算公式。变形模量计算公式。19621962年,研究软土工区房屋大量下沉开裂问题,年,研究软土工区房屋大量下沉开裂问题,总结出软土地基设计施工主要问题及其经验总结出软土地基设计施工主要问题及其经验,处理了房屋开裂问题。,处理了房屋开裂问题。第30页一一 名人介绍名人介绍刘宝琛刘宝琛 刘宝琛:中国工程院刘宝琛:中国工程院院士。院士。是国内外著名岩石是国内外著名岩石力学教授,长久致力采矿、力学教授,长久致力采矿、岩土工程研究,主要从事岩土工程研究,主要从事煤矿岩层及地表移动研究。煤矿岩层及地表移动研究。是我国随机介质理论奠基是我国随机介质理论奠
21、基人。人。第31页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降 意大利比萨斜塔:自1173年9月8日开工,因塔显著倾斜而2次停工。至1370年完工,前后近2。因为地基不均匀下沉,塔向南倾斜,南北两端沉降差1.8m,塔顶离中心线5.27m,倾斜5.5,成为危险建筑。第32页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降 墨西哥粘土是一墨西哥粘土是一个高压缩性土,墨西个高压缩性土,墨西哥城因过渡抽取地下哥城因过渡抽取地下水,造成地基沉降,水,造成地基沉降,18911973年年,整个老整个老城下沉城下沉8.7m。图示圣。图示圣母教堂,因地表不均母教堂,因地表不均匀下沉使其发生严重匀下沉使其发生严重倾斜。倾斜。第3
22、3页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降墨西哥城一幢建筑,可清楚地看见其发生墨西哥城一幢建筑,可清楚地看见其发生沉降及不均匀沉降。沉降及不均匀沉降。第34页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降 苏州虎丘塔,建苏州虎丘塔,建于公元于公元959961年。地基年。地基土层由上至下依次为杂填土层由上至下依次为杂填土、块石填土、亚粘土夹土、块石填土、亚粘土夹块石、风化岩石、基岩等,块石、风化岩石、基岩等,因为地基土压缩层厚度不因为地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原均及砖砌体偏心受压等原因,造成该塔向东北方向因,造成该塔向东北方向倾斜。倾斜。第35页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降加拿大T
23、ranscona谷仓,基础为钢筋混凝土筏板基础,19秋完成。9月装谷物,至31822m3时,发觉谷仓谷仓1小时内竖向沉降达小时内竖向沉降达30.5cm,并向西倾斜并向西倾斜,24 小时后倾倒,西侧下陷小时后倾倒,西侧下陷 7.32m,东侧抬高东侧抬高 1.52m,后用后用 388 个个 50T 千斤顶纠正后继续使千斤顶纠正后继续使用,但位置较原先下降用,但位置较原先下降 4m。事故原因是地基因事故原因是地基因超载而发生强度破坏超载而发生强度破坏。第36页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降 加拿大某农场容量为加拿大某农场容量为2500t2500t饲料筒仓,建于饲料筒仓,建于粘土地基。在首次使
24、用时,因为装填过快,地基粘土地基。在首次使用时,因为装填过快,地基土层无法充分固结,至使地基发生破坏。土层无法充分固结,至使地基发生破坏。第37页二二 图片资料图片资料地基沉降地基沉降 农场用来储存饲料农场用来储存饲料筒仓,因为两筒之间距筒仓,因为两筒之间距离过近,在地基中产生离过近,在地基中产生应力发生叠加,使得两应力发生叠加,使得两筒之间地基土层应力水筒之间地基土层应力水平较高,从而造成内侧平较高,从而造成内侧沉降大于外侧沉降,仓沉降大于外侧沉降,仓筒向内倾斜。筒向内倾斜。第38页二二 图片资料图片资料大坝破坏大坝破坏Teton 大坝位于美国爱达荷州大坝位于美国爱达荷州,高高 93m 土坝
25、土坝。第39页二二 图片资料图片资料大坝破坏大坝破坏第40页二二 图片资料图片资料滑坡滑坡 1996 年发生在美国加州 La Conchita滑坡,未造成人员伤亡。第41页二二 图片资料图片资料滑坡滑坡 1月13日,萨尔瓦多发生了里氏7.6级强震,在Santa Tecla造成山体滑坡,最终造成700多人遇难。第42页二二 图片资料图片资料滑坡滑坡云南云南徐村徐村水电水电站溢站溢洪道洪道土坡土坡滑坡滑坡第43页二二 图片资料图片资料滑坡滑坡江岸崩塌滑坡第44页二二 图片资料图片资料滑坡滑坡江西省江西省江新洲江新洲洲头北洲头北侧蹋岸侧蹋岸第45页二二 图片资料图片资料滑坡滑坡漫湾滑坡漫湾滑坡198
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