研究土体在荷载、自重、渗流、水分变化、温度变化等因素作用下的应力、应变、强度等力学响应的学科,是力学的一个分支。它与 材料力学 、 水力学 、工程地质、水文地质、土质学和 岩石力学 等有密切关系。土力学为建筑物地基基础、挡土结构、堤坝、地下结构、码头和海上平台等工程的设计、施工和管理提供理论和实践的科学依据。
研究内容 土力学的研究对象是土。土是岩石在不同自然条件下风化的产物,一般分粘性土和无粘性土两类,由矿物颗粒、孔隙中的水和空气三相组成。
土力学的研究内容主要有以下几个方面:
①土的变形:研究土在静荷载作用下的应力-应变-时间关系,包括土的变形、固结和流变三个部分。土的物理力学性质很复杂,一般具有各向异性、非均匀性、非线性、弹塑性和剪胀性等特征,有的还表现出大变形、软化和蠕变等特性。要想建立全面反映土体各种特性的变形理论是不可能的,一般必须通过适当的简化,才能建立有关的本构模型,用于实际土工问题的计算和分析。
②土的强度:研究土的抗剪强度准则、各种因素对强度的影响,以及土工稳定分析问题。比较符合实际的土的强度准则为莫尔-库仑准则,但对于高压情况,必须考虑其非线性。土体的稳定与变形有密切关系,而当前的土工稳定问题(包括土坡稳定、地基承载力和挡土墙土压力等)的分析研究,则多数是脱离变形问题而独立进行的,并把土作为理想的刚塑性材料看待。
③土的渗透:研究土中重力水的渗透规律、各种边界条件下的渗流场,以及渗透变形问题。土中渗流一般为层流,服从达西定律。在天然土层中,渗流往往具有各向异性。以流体动力学为基础建立起来的渗流场理论,是目前渗流分析的主要依据。渗透变形有管涌、流土之分,在水利工程中必须防止发生。
④土动力学问题:研究土在各种动荷载作用下的强度和变形特性、振动波在土中传播的规律,以及地基和土工建筑物的动力分析和工程抗震问题。砂土振动液化是动力分析中的一个重要课题。
⑤松软土体的人工加固:根据不同土质和不同的上部结构要求,可采用不同的经济合理的加固方法,旨在提高土的密度、刚度和强度,减少土的压缩性和渗透性,从而提高土体的稳定程度,保证工程的正常运行和安全。常用的加固方法有:换土垫层法、预压加固法、镇压层法、土工织物加筋法、振密法、强夯法、灌浆法、上游截渗和下游排渗法等。此外还采用桩基础及管柱基础等深基础方法来解决松软地基上造建筑物的问题。