土 力 学
华北水利水电学院土力学课程组
土力学的概念
? 土力学是一门研究土体 渗流, 压缩
和 强度 三个主要课题的学科
土力学的研究对象
? 研究对象,土
土的性状变化很大，土力学理论依靠较
多的 简化假设,因此在处理工程中的土力
学问题时，不能单凭 数学和力学 的方法，
我们同时需要 室内和野外的测试 手段，实
地观察和经验判断
土力学学习的基本要求
? 了解土的 基本物理力学性质,掌握若干主
要 土工实验的基本原理和一般方法
? 了解土体在承受荷载后或改变其周围环境
后的 性能、变化规律
? 掌握一般水工建筑物设计中有关土力学内
容的 计算方法 。
土力学的学习方法
? 学习土力学，必须特别注意认识土的特点
–多样性
–易变性
? 土力学密切结合专业和实践的一门课程，
学习中不但要着重于基本概念的理解，掌
握计算方法而且要学会初步解决实际问题
的能力。
土力学与其它课程的关系
? 土力学属于技术基础课，它在一般基础课和专业
课之间起到承上启下的作用。
? 先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、
工程地质学与水文地质学、水力学
? 后续课程：水工结构、地基及基础
? 土力学是一门边缘学科，它所设计的自然科学范
围很广，除了和力学领域内各邻近学科有密切关
系外，它还涉及到普通地质学、土质学、物理、
化学等方面的知识领域。
土力学的发展简史
? 土力学是一门既古老、又
新兴的学科，人类很早就
懂得广泛利用土进行工程
建设（我国的长城、南北
大运河）直到十八世纪中
叶，人类对土在工程建设
方面的特性，尚停留在 感
性认识阶段 。
土力学的发展简史
? 十八世纪产业革命后，提出了大量与土力
学有关的问题和不少成功的经验，特别是
一些工程事故的教训，迫切促使人们去寻
求理论的解释，并要求永通过实践检验的
理论来直到以后的工程实践。
? 筑城学（欧洲） 墙后土压力问题
? 铁路、公路、水利工程 土坡稳定问题
? 半经验分析阶段
土力学的发展简史
? 二十世纪，随着土建规模的扩大，促使人们全面地系统地
对土的力学性质作理论和实践研究，科学技术不断发展，
世界不少国家分分成立专门土力学研究机构，重点研究。
? 十八世纪二十年代，著名的土力学家太沙基的土力学专著
,土力学, 问世，标志着土力学作为一门独立的较系统而
完整的学科,自 1936年以来，已召开了十一届国际土力学
和基础工程学术会议。
? 近四十年来，由于尖端科学、生产发展的需要，土力学的
研究领域又有了明显的扩大
? 土动力学、冻土力学、海洋土力学、月球土力学
? 同时岩石力学也已与土力学分离而单独称为一门学科。
第二章 土的物理性质与工程分类
第一节 土的形成
土的概念：
在土木工程领域，土是指覆盖在
地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积
物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结
的强弱，所以，有时也会遇到难以区
分的情况。
土的来源
? 土根据来源可分为
无机土：岩石风化 天然土 土是岩石风化的产物
有机土：腐殖土，
由植物完全或部分分解的堆积物具有高压缩性、低强度，为不良建筑物地基
? 风化：
物理风化：温度 应力 岩石开裂
水的冻胀 裂缝张开 岩石开裂
波浪冲击
地震
风 沙砾冲击 岩石破裂
化学风化：岩石与空气、水和各种溶液相接触经
氧化
炭化 作用 分解成细小的颗粒 致使岩石的矿物成分发生变化
水化
在自然界，物理风化和化学风化是同时或交替进行的，所以任何一种天然土通常既
是物理风化的产物，又是化学风化的产物。
土的种类
? 残积土：
岩石风化后仍然留在原地的堆积物。残积土的厚度和风
化程度主要取决于气候条件和暴露时间，其明显特征是颗
粒多为角粒，且母岩种类对残积土的性质有显著影响。
(优良母岩、质地不良母岩 )
? 运积土：
经流水、风和冰川等动力搬运离开产地的堆积物。可
分为
河流运积土
风积土
冰川沉积土
沼泽土（腐植土）
河流沉积土
水冲积形成的，上游颗粒粗，下游颗
粒细，故：
上游：强透水，引起渗漏和渗透变形问题
下游：地基土的高压缩性和低强度引起的
基础沉降和稳定问题，同时要考虑渗透变
形问题
风积土
? 黄土
? 典型特点：湿陷性，所谓湿陷性指黄土未
浸水时，含水率低，一般 10%左右，仍能
维持陡壁或承受较大的建筑物荷载，可一
旦湿水，其胶结强度会迅速降低，会在自
重或建筑物荷载下剧烈下沉，黄土的这种
性质称为湿陷性。
冰川沉积土
? 未经水流搬运，直接从冰层中搁置下来的
冰碛土。
? 其特点是：不成层，性质一般不均匀，可
作为土石坝的不透水材料，而化学胶结的
冰碛土具有很高的密实性，常常是极好的
建筑物地基。
? 冰水冲积土：由冰川融化水搬运、堆积在
冰层外围的冲积土，具有与河流冲积土类
似的性质，是优良的透水材料和混凝土骨
料
第二节 土的三相组成
? 土是由固体颗粒和颗粒之间的孔隙所组成，而孔隙中通常
存在着水和空气两种物质，因此，土是固体颗粒、水、空
气组成的混合物，常称为土的三相系。
? 根据研究组成土的三个部分固相、液相和气相所占用的比
例不同对土的工程性质有着很大的影响。
? 固相：土粒、粒间胶结物、有机质 骨架
? 液相：水及其溶解物
? 气相：空气及其他气体
? 饱和土：土骨架孔隙全部被水占满时。
? 干土：土骨架的孔隙仅含空气
? 湿土：地下水位以上，地面以下一定深度内兼含空气和水，
属三相系，称为湿土。
华北水利水电学院土力学课程组
土力学的概念
? 土力学是一门研究土体 渗流, 压缩
和 强度 三个主要课题的学科
土力学的研究对象
? 研究对象,土
土的性状变化很大，土力学理论依靠较
多的 简化假设,因此在处理工程中的土力
学问题时，不能单凭 数学和力学 的方法，
我们同时需要 室内和野外的测试 手段，实
地观察和经验判断
土力学学习的基本要求
? 了解土的 基本物理力学性质,掌握若干主
要 土工实验的基本原理和一般方法
? 了解土体在承受荷载后或改变其周围环境
后的 性能、变化规律
? 掌握一般水工建筑物设计中有关土力学内
容的 计算方法 。
土力学的学习方法
? 学习土力学，必须特别注意认识土的特点
–多样性
–易变性
? 土力学密切结合专业和实践的一门课程，
学习中不但要着重于基本概念的理解，掌
握计算方法而且要学会初步解决实际问题
的能力。
土力学与其它课程的关系
? 土力学属于技术基础课，它在一般基础课和专业
课之间起到承上启下的作用。
? 先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、
工程地质学与水文地质学、水力学
? 后续课程：水工结构、地基及基础
? 土力学是一门边缘学科，它所设计的自然科学范
围很广，除了和力学领域内各邻近学科有密切关
系外，它还涉及到普通地质学、土质学、物理、
化学等方面的知识领域。
土力学的发展简史
? 土力学是一门既古老、又
新兴的学科，人类很早就
懂得广泛利用土进行工程
建设（我国的长城、南北
大运河）直到十八世纪中
叶，人类对土在工程建设
方面的特性，尚停留在 感
性认识阶段 。
土力学的发展简史
? 十八世纪产业革命后，提出了大量与土力
学有关的问题和不少成功的经验，特别是
一些工程事故的教训，迫切促使人们去寻
求理论的解释，并要求永通过实践检验的
理论来直到以后的工程实践。
? 筑城学（欧洲） 墙后土压力问题
? 铁路、公路、水利工程 土坡稳定问题
? 半经验分析阶段
土力学的发展简史
? 二十世纪，随着土建规模的扩大，促使人们全面地系统地
对土的力学性质作理论和实践研究，科学技术不断发展，
世界不少国家分分成立专门土力学研究机构，重点研究。
? 十八世纪二十年代，著名的土力学家太沙基的土力学专著
,土力学, 问世，标志着土力学作为一门独立的较系统而
完整的学科,自 1936年以来，已召开了十一届国际土力学
和基础工程学术会议。
? 近四十年来，由于尖端科学、生产发展的需要，土力学的
研究领域又有了明显的扩大
? 土动力学、冻土力学、海洋土力学、月球土力学
? 同时岩石力学也已与土力学分离而单独称为一门学科。
第二章 土的物理性质与工程分类
第一节 土的形成
土的概念：
在土木工程领域，土是指覆盖在
地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积
物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结
的强弱，所以，有时也会遇到难以区
分的情况。
土的来源
? 土根据来源可分为
无机土：岩石风化 天然土 土是岩石风化的产物
有机土：腐殖土，
由植物完全或部分分解的堆积物具有高压缩性、低强度，为不良建筑物地基
? 风化：
物理风化：温度 应力 岩石开裂
水的冻胀 裂缝张开 岩石开裂
波浪冲击
地震
风 沙砾冲击 岩石破裂
化学风化：岩石与空气、水和各种溶液相接触经
氧化
炭化 作用 分解成细小的颗粒 致使岩石的矿物成分发生变化
水化
在自然界，物理风化和化学风化是同时或交替进行的，所以任何一种天然土通常既
是物理风化的产物，又是化学风化的产物。
土的种类
? 残积土：
岩石风化后仍然留在原地的堆积物。残积土的厚度和风
化程度主要取决于气候条件和暴露时间，其明显特征是颗
粒多为角粒，且母岩种类对残积土的性质有显著影响。
(优良母岩、质地不良母岩 )
? 运积土：
经流水、风和冰川等动力搬运离开产地的堆积物。可
分为
河流运积土
风积土
冰川沉积土
沼泽土（腐植土）
河流沉积土
水冲积形成的，上游颗粒粗，下游颗
粒细，故：
上游：强透水，引起渗漏和渗透变形问题
下游：地基土的高压缩性和低强度引起的
基础沉降和稳定问题，同时要考虑渗透变
形问题
风积土
? 黄土
? 典型特点：湿陷性，所谓湿陷性指黄土未
浸水时，含水率低，一般 10%左右，仍能
维持陡壁或承受较大的建筑物荷载，可一
旦湿水，其胶结强度会迅速降低，会在自
重或建筑物荷载下剧烈下沉，黄土的这种
性质称为湿陷性。
冰川沉积土
? 未经水流搬运，直接从冰层中搁置下来的
冰碛土。
? 其特点是：不成层，性质一般不均匀，可
作为土石坝的不透水材料，而化学胶结的
冰碛土具有很高的密实性，常常是极好的
建筑物地基。
? 冰水冲积土：由冰川融化水搬运、堆积在
冰层外围的冲积土，具有与河流冲积土类
似的性质，是优良的透水材料和混凝土骨
料
第二节 土的三相组成
? 土是由固体颗粒和颗粒之间的孔隙所组成，而孔隙中通常
存在着水和空气两种物质，因此，土是固体颗粒、水、空
气组成的混合物，常称为土的三相系。
? 根据研究组成土的三个部分固相、液相和气相所占用的比
例不同对土的工程性质有着很大的影响。
? 固相：土粒、粒间胶结物、有机质 骨架
? 液相：水及其溶解物
? 气相：空气及其他气体
? 饱和土：土骨架孔隙全部被水占满时。
? 干土：土骨架的孔隙仅含空气
? 湿土：地下水位以上，地面以下一定深度内兼含空气和水，
属三相系，称为湿土。
