1 绪 论

1.1 土力学、地基及基础的概念 土力学：以研究土为对象的力学分支，利用力学原理，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工程性状的应用科学。 研究内容： 是通过研究土的物理、力学、物理化学性质及微观结构，进一步认识土和土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的反应特性，即土的压缩性、剪切性、渗透性及动力特性等。 研究对象：以矿物颗粒组成的骨架的松散颗粒集合体，其物理、化学和力学性质与一般的刚性或弹性固体以及流体等有所不同。必须通过专门的土工试验技术进行探讨。

地基：任何建筑物都要支承于地层上，受建筑物荷载影响的那一部分地层或（岩层）称为地基。(通常把支承基础的土体或岩体称为地基） 人工地基、 天然地基 地基的范围： 持力层、下卧层、 软弱下卧层

基础：即指建筑物向地基传递荷载的下部承重结构。一般应埋入地下一定深度，进入较好的地层。 深基础（如桩基础、墩基础、沉井基础及地下连续墙等） 浅基础（埋置深度3-5米。如单独基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、壳体基础等）。

地基与基础设计必须满足三个基本条件： ①作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值； ②地基变形不得超过地基变形容许值； ③挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。 地基与基础是建筑物的根本，统称为基础工程。一般高层建筑中，造价约占总造价的25%。

建筑实例 高层建筑

长隧道

高速公路（立交）

地基基础处理不当，影响建筑物的正常使用与安全，如上部结构开裂，倾斜，建筑物倒塌，危及生命与财产安全。在土木工程的建造过程中，如果土力学理论掌握不好，地基基础处理不当，会造成严重后果。

地基滑动：加拿大特朗斯康谷仓，其下为筏板基础，由于事前不了解基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，建成后初次贮存谷物时，谷仓 西侧突然陷入土 中8.8m，东侧则 抬高1.5m，仓身 整体倾斜26°53′。 事后在筒仓下增 设70多个支承于 基岩上的混凝土 墩，用388个50t 的千斤顶，才将 筒仓纠正过来， 但其标高比原来 降低了4m。

结构物倾斜：意大利比萨斜 塔：从 1173年动工兴建，当建 至24m高时发现倾斜，限于当 时技术水平，找不出原因而 被迫停工，一百年后续建至 塔顶(高约55m)。至今塔身 向北沉降了lm多，向南沉 降了约3m，倾斜5.8°。 1932年曾于塔基灌注 了1000t水泥，也未奏 效。近年来该塔每年下 沉约 lmm ，已成为世 界上最著名的基础工程难题。

墙体列裂： 上海工业展览馆： 因地基中约有14米 厚的淤泥质软粘土， 尽管采用了7.27米 的箱形基础，最终 仍导致中央大厅平 均下沉达1.6m。

地基变形引起的建筑物开裂

地震引起的房屋倒塌

土体滑坡

路基坍塌

1.2 本课程的特点和学习要求 土力学是土木工程专业的一门主干课程。 学习内容： （1）第1章绪论； （2）第2章“土的物理性质及工程分类”是本课程的基础知识； （3）第3至第5章是土力学的基本理论部分，是本课程的重点内容，要求掌握土中应力分布及地基沉降的计算方法，掌握土的抗剪强度定律、抗剪强度指标的测试方法，了解土的极限平衡原理和条件； （4）第6章土压力、地基承载力及边坡工程，要求了解作用于挡土墙土压力的产生条件，掌握各种情况下土压力的计算方法以及土坡稳定分析方法，并学会应用公式计算地基承载力； （5）第7至第12章属于基础工程内容，主要包括地基基础的勘察、设计与分析，以及地基处理方法和区域性地基的有关知识，要求能够运用土力学理论解决工程中的主要地基基础问题。

学习方法： 在本课程的学习中，必须自始至终抓住土的变形、强度和稳定性问题这一重要线索，并特别注意认识土的多样性和易变性等特点。此外，还必须掌握有关的土工试验技术及地基勘察知识，对建筑场地的工程地质条件作出正确的评价。 特点：本课程与材料力学、结构力学、弹性理论及工程地质等有着密切的关系，本书在涉及到这些学科的有关内容时仅引述其结论，要求理解其意义及应用条件，而不把注意力放在公式的推导上。

1.3 本学科发展概况 土力学的发展（ 可划分为三个阶段： 1925年以前，1925年至1960年左右，1960年左右至今） （1）1925年前土力学尚未形成一门学科 工程实践可追溯到远古时代：半坡，秦长城，商朝各类祭台；宫殿寺院，遍布各地的高塔，不仅建筑结构闻名于世，也要依靠精心设计的地基基础。 隋朝工匠李春在河北省修建的赵州石拱桥，非常合理，桥台置于密实粗砂层上，1300多年沉降约几厘米，基底压力500-600kPa,与用现代土力学方法给出的土层的承载力非常接近。

赵州石拱桥

有文字记载最早理论是1773年库仑 Coulomb)－土的抗剪强度和土压力理论; 1856达西(Darcy) －研究了砂土的渗透性，发展了达西渗透公式； 1857年朗肯 ( Rankine )－土压力理论 1869年卡尔洛维奇(Карлович)－ 第一本地基与基础著作； 1885年布辛涅斯克( J.Boussinesq )－半空 间体表面集中力的三维解； 1900年莫尔(Mohr)－土的强度理论。

（2）1925年至1960年左右的《古典土力学》（以有效应力原理为核心）1925年太沙基( Terzaghi )出版的第一本《土力学》专著标志着土力学学科的形成，之后世界许多学者对土的抗剪强度、土的变形、土的渗透性、土的应力应变关系和破坏机理进行了大量的研究工作，并逐渐将土力学的基本理论普遍应用于解决各种不同条件下的工程问题。 （3）1960年左右后的《现代土力学》 20世纪60年代计算机及其应用的高速发展，促进了土力学的大发展。如复杂条件下土的应力－应变－强度－时间关系本构模型的建立；土动力理论，流变理论，土体稳定性问题等。逐渐使土力学理论和基础工程技术也出现了令人瞩目的划时代进展。

谢 谢