土壤力學土壤力學

第一章土壤的組成與性質• 第一章土壤的組成與性質

• 第二章土壤滲透性與滲流• 第二章土壤滲透性與滲流

• 第三章現地應力與荷重應力第三章現地應力與荷重應力

• 第四章土壤之壓縮性

• 第五章土壤之強度

• 第六章邊坡穩定分析

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1 1 概述1.1 概述

從工程的觀點來看 土壤（ il）的定義是指沒有凝• 從工程的觀點來看，土壤（soil）的定義是指沒有凝聚在一起之礦物粒子、腐化固體之有機材料（固體顆粒），和這些顆粒間空隙中之液體與氣體所組成的混粒），和這些顆粒間空隙中之液體與氣體所組成的混合物。

• 土壤力學（soil mechanics）是一門探討土壤物理性質，土壤力學（soil mechanics）是一門探討土壤物理性質和研究土體在不同受力情況下行為的工程科學；土壤工程（soils engineering）是將土壤力學原理應用於實際工程的學門 大地工程（ h i l i i ）際工程的學門；大地工程（geotechnical engineering）是與地球表面天然材料有關之土木工程的分支，包括將土壤力學與岩石力學原理應用於基礎、擋土與土體將土壤力學與岩石力學原理應用於基礎、擋土與土體結構之設計。

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18 世紀以前的大地工程18 世紀以前的大地工程

在 至 年間之大地工程可分成四個階段• 在1700 至1927 年間之大地工程可分成四個階段（Skempton,1985）：

1. 前古典時期（西元1700 至1776 年）。

2. 古典土壤力學── 第1 期（西元1776 至1856 年）。

3. 古典土壤力學── 第2 期（西元1856 至1910 年）。

4. 現代土壤力學（西元1910 至1927 年）。

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古典土壤力學 第1 期古典土壤力學── 第1 期（1776-1856）

法國科學家Ch l A i C l b（1736 1806）• 法國科學家Charles Augustin Coulomb（1736-1806）於1776 年所發表著名的論文中，使用微積分計算最大與最小值之原理，來決定擋土牆後方土壤內最大與最小值之原理，來決定擋土牆後方土壤內滑動面之真實位置。

• 1840 年，陸軍工程師暨力學教授Jean Victor• 1840 年，陸軍工程師暨力學教授Jean Victor Poncelet（1788-1867）將Coulomb 之理論加以延伸，提出圖解的方法來決定垂直或傾斜擋土牆後伸 提出圖解的方法來決定垂直或傾斜擋土牆後方，填土表面為任何多邊折線形情況下之橫向土壓力。Poncelet 是第一個使用符號來代表土壤摩擦角的人，也是提出淺基礎極限承載值理論的第一人。

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古典土壤力學 第2 期古典土壤力學── 第2 期（1856-1910）

法國工程師• 法國工程師Henri Philibert Gaspard Darcy（1803-1858）所發表。在1856 年，他發表了砂土濾料之透水試驗研究結果 根據這些試驗 幫土透水試驗研究結果。根據這些試驗，Darcy 幫土壤之透水係數（coefficient of permeability）（或水力傳導）下了定義 這是當今大地工程中非常有力傳導）下了定義，這是當今大地工程中非常有用的參數。

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現代土壤力學現代土壤力學（1910-1927）

奧地利之 （• 奧地利之Karl Terzaghi（1883-1963）發展出現今我們所知的黏土壓密理論。Karl Terzaghi 於1925土壓密理論。Karl Terzaghi 於1925 年發表Erdbaumechanik auf Bodenphysikalisher Grundlage，為p y g土壤力學發展開啟了一個新紀元。Terzaghi 被公認是現代土壤力學之父父。

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1 2土壤的形成與組成1-2土壤的形成與組成

機械風化可能來自於岩體受溫度持續的增高與降• 機械風化可能來自於岩體受溫度持續的增高與降低，而使岩石隨著膨脹與收縮，最後分解。機械風化僅將大岩塊變成更小之碎片風化僅將大岩塊變成更小之碎片，

• 在化學風化的過程中，原有的岩石礦物經過化學反應而轉換成新礦物。

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風化風化

鐵鎂礦物中之鐵和鎂也會形成其他礦物 如赤鐵• 鐵鎂礦物中之鐵和鎂也會形成其他礦物，如赤鐵礦（hematite）和褐鐵礦（limonite）。

• 長石、鐵鎂礦物、雲母經由化學風化而產生塑性的黏土礦物。黏土礦物可以分為三大類：

1.高嶺土（kaolinite）；

2伊利石（illite）；2.伊利石（illite）；

3.蒙脫土（montmorillonite）。

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