土体特性主要包括土的物理性质和土的力学性质,前者包括土的三相比例指标、无黏性土的密实度、黏性土的水理性质、土的渗透性等内容,后者包括土的压缩性、土的抗剪性、土的击实性三部分内容。
土力学主要研究和解决土木、交通、采矿、环境等领域的三类工程问题:
(1)渗流问题
管涌、流土的判别及防治、隧道透水、基坑防渗等都是需要基于土力学理论来解决的经典问题。中华文化博大精深、源远流长,我们的祖先在应对渗流问题上也颇具心得。
《韩非子·喻老》中记载的“千丈之堤,以蝼蚁之穴溃”,演化为成语“千里之堤,毁于蚁穴”。故事中出现决堤的原因在于河水顺着蚁穴在土中渗流,渗流力使土堤中的土颗粒随河水流失,蚁穴逐步扩大、贯通直至决堤。倘若及时采取防渗措施,也许就可以把险情消灭在萌芽之中。
(2)强度问题
2014年5月2日,阿富汗东北部巴达赫尚省的一处偏远山区一小时内连续发生两次山体滑坡,至少300座房屋被掩埋,造成2 700余人死亡。
连降暴雨是造成此次山体滑坡的主要原因。大量雨水通过土体孔隙渗入边坡,土的自重增加,雨水润滑作用削减了土坡滑动面的强度,雨水在边坡内的渗流使土体承受渗透力,滑动面上的抗滑力无法抵抗土体向下的滑动力,最终导致山体滑坡。(www.xing528.com)
如果当地政府重视生态文明建设,大力保护山坡植被,使这片因为战争而贫瘠的土地重披绿装,将提高土体强度,促进植被根茎吸水,这样的悲剧也许就不会发生。正所谓“生态兴则文明兴,生态衰则文明衰”,我国正在推进的生态文明建设,将使国人期盼的美丽中国指日可待。
(3)变形问题
由于土的组成特点,土体在外力作用下会产生变形,因此作为建筑物地基的土体就会产生沉降。地基土除了要具备足够的地基承载力来满足强度要求,地基土的沉降特别是不均匀沉降也应满足设计要求。若地基土沉降较大,特别是沉降差较大,将会影响建筑物的正常使用,严重时甚至会出现建筑物开裂、倾斜甚至倒塌。
图0-1所示的是伽利略进行自由落体试验的比萨斜塔,因塔身斜而不倒闻名于世。比萨斜塔发生倾斜的主要原因是地基土在塔身荷载作用下出现不均匀沉降。
中国苏州的虎丘塔与意大利比萨的比萨斜塔同为世界八大最斜古塔,均为世界文化遗产。追溯它们的建造历史,虎丘塔早于比萨斜塔两百年建成,是唯一保存至今的中国五代时期建筑,具有重大的文化历史意义及学术研究价值。
图0-1 比萨斜塔
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