土力学在工程项目中的应用

土力学在工程项目中的应用

连宏玉贾志强

哈尔滨石油学院黑龙江哈尔滨150028

摘要：我国的科学技术以及经济发展为土力学的研究提供了物质性的条件，使我国的土力学有了比较好的发展，土力学是一门对土的力学方面的性质进行研究的重要学科，研究的领域虽然局限在土这方面，但是研究成果非常具体，包括自然土体以及人工土体、力学性质以及地下水。土力学并不是与人类现实生活割离的理论性学科，在进行挡土墙、地基、土工类型的建筑物时都会应用到这门学科。

关键词：土力学；工程项目；应用

现代土力学研究的开创者是奥地利的一名工程师太沙基，他在前人对土力学研究的基础上，对土力学进行了改进以及扩充，使用科学的方式对土力学的相关知识进行研究，使土力学这门学科具有更强的实用性。我国现代的土木工程建设也离不开土力学的支持，本文借助土力学的相关理论知识对这门学科在工程项目的应用进行分析，希望可以给我国土力学方面的学者提供参考。

1土力学概述

土力学在人类历史上出现的时间比较早，在形成完整的土力学的理论体系之前，人们已经开始在生产与建设活动中开始应用这个学科了，主要在工程建设的过程中，人们对遇到的新问题与新情况进行分析与总结，不断地扩充着土力学的知识体系，直到奥地利工程师太沙基在1925年将土力学的知识进行科学地归纳，出版成书，这也标志着土力学正式成为了一门学科。土力学这门学科与其他相关学科不同，其理论性比较弱，应用性比较强，与工程项目相互依存，只有在工程项目建设中，土力学才能发挥出价值，失去土力学的理论支持，一部分工程项目也无法开展。土力学的研究内容主要为土体内部的应变与应力、时间的关系，其具体的研究内容比较丰富，包括对土体发生变形的性质进行研究、计算地基的沉降情况、分析土体的抗剪强度、土坡是否能够保证稳定等。

2如何在工程项目中应用土力学

2.1计算地基的沉降情况以及土体的变形情况

建筑下方的地基的作用是为了提供给整体建筑稳定的承载力，当地基难以支撑整个建筑物时，就会出现由于地基变形而发生的沉降情况，地基发生沉降有很多不同的情况，包括地基平均的沉降、不均匀性沉降以及相邻的地基产生的沉降差等，一旦地基不能保持稳定性，产生沉降之后，建筑会受到极大的影响。建筑物无法平均分布其应力，会使建筑出现裂缝，导致建筑的质量严重下降，甚至还会出现安全问题。在发生这种地基造成的沉降时，就可以将土力学应用到工程建设中，在其他项目开展之前，估算出沉降数据，提前做好预防沉降的措施。使用沉降公式进行计算时，要了解埋深以及基础的平面尺寸，设计好地质的剖面图，确定总荷载在基地上产生作用的位置。根据坡面图将土层分割成多个干薄层来计算，这种计算方式可保证沉降数据的准确性。

2.2计算天然型的地基的承载力

地基包括天然地基以及人工地基，人工在一般的工程建设中比较常见，天然地基能够保持原有的土层结构，天然地基的承载力受到岩土材料的影响，岩土材料的性质一般比较复杂，使地基难以保证稳定性，在检算地基时，要做好三种内容的检算，包括稳定性、变形以及强度。技术人员可以通过对塑性区域的发展深度进行控制，再通过原位测试来确定地基的准确承载力，另外还要确定好安全系数的数值，使用的公式必须是符合土力学规范的经验性公式。我国需要建设地基的工程项目都已经给出了经验公式，保证在每一种施工环境中，都能对其承载力进行确定。

2.3如何在挡土墙中应用土压力

挡土墙是防止土体坍塌下滑的构筑物，在市政工程、铁路公路工程、水利工程、山区建设等领域都有着十分广泛的应用。挡土墙在工程项目中，对于稳定局部的土结构，保证整个工程的稳定性是十分重要的。但是要构筑性能优良的挡土墙，就必须结合土力学理论，对挡土墙进行土压力分析。

土压力是指挡土墙背部土体因为自重或者外力对挡土墙施加的侧向压力。挡土墙的性质决定了土压力是其主要的外载荷，这就要求设计挡土墙时要对土压力的性质、大小、方向、作用点有清晰的认识。土压力的计算十分复杂，它不但要考虑墙后土体、地基和墙身三者的关系，还与施工方式、墙身位移、墙体材料、墙后土体性质乃至地下水状况等诸多因素有关。土力学关于土压力有郎肯土压力理论和库仑土压力理论，这两种理论基本可以解决目前的土压力分布问题。

2.4其他应用

可以说，土力学在工程项目中的应用是无处不在的。除了上述的一些应用之外，还包括土坡稳定、地基处理、土的动力及地震特性应用等等。土坡通常指具有倾斜面的土体。若出现外界因素导致土坡失去平衡，土体将会沿某一滑面发生滑动，即滑坡。为了避免这种现象的出现，土力学提出了相应的不同滑面土坡稳定的分析方法。根据这些理论，能够提出加强土坡稳定的措施，包括减载、加重、排水等等。当地基不能满足工程要求时，需要应用土力学原理对地基进行处理。工程中的地基处理主要包含四个方面的技术问题，即胶结、固化、电、化学加固类;换填类;夯实、挤密类;加筋类等等。地基处理主要是为了改善土体性质，满足建筑物对地基力学的基本要求。土体在动载荷作用下的性质是不容忽视的问题。对于不同的工程项目有不同的动载荷来源，包括车辆动载荷、浪击动载荷、风力动载荷、冲击载荷以及爆炸、地震等突发性的动载荷。这些动载荷会导致工程失稳甚至破坏，需要土力学理论进行分析并采取相应措施。

3土力学的发展前景

近些年，高速公路、高速铁路的建设越来越频繁，同时，地震、山体滑坡等自然灾害也不可避免的频繁发生。动载荷引起的一系列土力学问题已经成为一大难题。目前的土力学理论还有一定的局限性，还需要更多的研究不同情况的动载荷下地基土的动应力、动强度、动应变之间的关系。

随着科技的进步，工程施工方法已经与过去有了很大的差别，工程对精确度的要求也越来越高，在这种情况下，土力学的研究也应该使用一些创新的方法，应用更先进的试验仪器，保证土力学理论的不断进步以适应工程需要。

为了在一些软弱地基上施工，需要置入高强度的其他材料，形成复合地基。这些新材料、新工艺的应用目前已经有了一定范围的推广。但是目前的设计理论还不能满足应用需要，还要进一步研究。

4结语

土力学与其他理论性的学科相比存在着应用型较强的优势，能够直接被应用到工程建设过程中，土力学的研究随着工程的进步也在不断地发生变化，面对新的施工项目以及更高的施工难度，土力学也在不断地建设新的课题，对自身的理论体系也在不断地完善与更新，土力学的研究学者应当继续树立其发展的理念，不断根据实际的工程发展状况，对土力学进行研究，使其理论体系更完整，适应当前工程建设的需要。

参考文献：

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[2]赵成刚,曾巧玲.如何用好土力学——对青年土木工程师谈土力学的理论与应用[J].力学与实践.2002(06)

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[4]刘昶.浅析力学在建筑工程中的有效应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊).2014(02)