土力學(xué)(Soil mechanics)是研究土體在力的作用下的應(yīng)力-應(yīng)變或應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系和強(qiáng)度的應(yīng)用學(xué)科,是工程力學(xué)的一個(gè)分支。為工程地質(zhì)學(xué)研究土體中可能發(fā)生的地質(zhì)作用提供定量研究的理論基礎(chǔ)和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。
土體是一種地質(zhì)體。這就決定了這一學(xué)科的研究工作必須采用在地質(zhì)學(xué)研究基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)研究和力學(xué)分析方法。土力學(xué)的研究?jī)?nèi)容分為基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用兩個(gè)方面:
基礎(chǔ)理論研究主要是研究土在靜載荷和動(dòng)載荷作用下的力學(xué)性質(zhì),并結(jié)合大型工程進(jìn)行數(shù)值分析和理論探討。在靜載荷下主要研究:①土的變形特性。通常利用固結(jié)儀、三軸壓縮儀研究土的固結(jié)和次時(shí)間效應(yīng),以確定相應(yīng)的參量;②土的強(qiáng)度。通常利用直剪儀、三軸壓縮儀、單剪儀等測(cè)定土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo),研究和建立強(qiáng)度準(zhǔn)則和強(qiáng)度理論;③土滲透性。通常利用滲透儀,研究土孔隙中流體(水或空氣)的流動(dòng)規(guī)律,并確定其滲透系數(shù)等。在動(dòng)力載荷作用下,主要研究土動(dòng)力性質(zhì)。通常利用動(dòng)力三軸儀研究土在動(dòng)力條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(包括阻尼、動(dòng)力強(qiáng)度等與頻率的關(guān)系),應(yīng)力波在土中的傳播規(guī)律以及砂土液化規(guī)律等。另外,通過(guò)試驗(yàn)主要研究土流變性能,建立應(yīng)力-應(yīng)變時(shí)間關(guān)系,長(zhǎng)期強(qiáng)度和相應(yīng)的極限平衡理論。具體包括以下方面﹕研究土的滲透性和滲流;研究土體的應(yīng)力-應(yīng)變和應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間的本構(gòu)關(guān)系﹐以及強(qiáng)度準(zhǔn)則和理論﹔研究在均布荷載或偏心荷載以及在各種形式基礎(chǔ)的作用下﹐基礎(chǔ)與地基土體接觸面上的和地基土體中的應(yīng)力分布﹐地基的壓縮變形及其與時(shí)間的關(guān)系﹐以及地基的承載能力和穩(wěn)定性等。
工程應(yīng)用研究主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和長(zhǎng)期觀測(cè),研究解決土工建筑物、地基、地下隧道和防護(hù)抗震工程等的穩(wěn)定性及其處理措施以及土體作用于擋土結(jié)構(gòu)物上的側(cè)壓力,即土壓力的大小和分布規(guī)律等工程實(shí)際問(wèn)題;根據(jù)極限平衡原理用穩(wěn)定性系數(shù)評(píng)價(jià)天然土坡的穩(wěn)定性和進(jìn)行人工土坡的設(shè)計(jì)﹔計(jì)算在自重和建筑物附加荷載作用下土體的側(cè)向壓力﹐為設(shè)計(jì)擋土結(jié)構(gòu)物提供依據(jù)﹔改進(jìn)和研制為進(jìn)行上述研究所必需的技術(shù)﹑方法和儀器設(shè)備。