土壤力学

土壤力学是应用土壤物理学（英语：Soil physics）和工程力学方法来研究土的力学性质的一门学科。土壤力学的研究对象是与人类活动密切相关的土和土体，包括人工土体和自然土体，以及与土的力学性能密切相关的地下水。奥地利工程师卡尔·太沙基（1883-1963）首先采用科学的方法研究土力学，被誉为现代土力学之父。土力学被广泛应用在地基、挡土墙、土工建筑物、堤坝等设计中，是土木工程、岩土工程、工程地质学等工程学科的重要分枝。自然界的土是由岩石经风化、搬运、堆积而形成的。因此，母岩成分、风化性质、搬运过程和堆积的环境是影响土的组成的主要因素，而土的组成又是决定地基土工程性质的基础。土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的，通常称为土的三相组成，随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也就不同。土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质，称为土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形状来描述。土中的矿物成分可以分为原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。次生矿物按其与水的作用可分为易溶的、难溶的和不溶的，次生矿物的水溶性对土的性质有重要的影响。依据土的主要粒度成分大小，土可分为巨石、漂石、圆砾、砂粒、粉粒、粘粒1、表格法。2、累计曲线法。3、三角坐标法。土透过穿过不同孔隙大小的筛，从量度残留在不同筛上土的重量分析出土粒度分布。适用于土粒大小介于125mm至20um。小于75um的粉粒和粘粒难以分离，常以移管法和比重计法分析。移液管法是以土粒大小与水中下沉速度成正比。土的液相是指存在于土孔隙中的水。按照水与土相互作用程度的强弱，可将土中水分为结合水和自由水两大类。土的气相是指填充在土的孔隙中的气体，包括与大气连通的和不连通的两类。通过土粒接触点传递的粒间应力，称为土的有效应力，其影响土的剪切强度。有效应力不能直接测量。在饱和土中，有效应力（σ '）等于总应力（σ）减去孔隙水压（u）：剪切强度是土对纵向力抗性，其包含切面中土粒相互间的阻力，吸力和相扣。剪切强度大小受不同的因素影响，径向有效应力，土粒大小分布，土粒形状，土中的液相。τ f {displaystyle tau _{f}} ，为剪切强度, c ′ {displaystyle c'} ，为有效粘度 σ f ′ {displaystyle sigma _{f}'} ，为有效应力 ϕ ′ {displaystyle phi '} ，为阻力角度。阻力系数 μ {displaystyle mu } 与阻力角度的关系如下 μ = t a n ϕ ′ {displaystyle mu =tanphi '}直剪试验 三轴剪切试验固结（consolidation）指的是在荷载或其他因素作用下，土体孔隙中水分逐渐排出、体积压缩、密度增大的现象。渗流是流体在土孔隙中的流动