土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念

1、地 基 基 礎(chǔ) 工 程,竇 麗 然,緒 論,土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問(wèn)題本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)建議學(xué)科的發(fā)展簡(jiǎn)況,,一、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念,1、土：土是地表巖石經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)和沉積等物理、化學(xué)、生物風(fēng)化作用，逐漸破碎成細(xì)小礦物顆粒和巖石碎屑，而形成的松散堆積物。 土在工程中的應(yīng)用 （1）作為建筑物地基 （2）作為建

2、筑材料 （3）建筑物周?chē)h(huán)境2、土力學(xué)：是一門(mén)研究土體的科學(xué)，研究土的應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、穩(wěn)定、滲透特性及其隨時(shí)間的變化規(guī)律的學(xué)科。,4、基礎(chǔ)：將結(jié)構(gòu)物所承受的各種作用傳遞 到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分。按埋深分為：,,淺基礎(chǔ)：埋深?。ê奢d小、土質(zhì)好）,深基礎(chǔ)：埋深大（荷載大、土質(zhì)差）,3、地基：建筑物建在土層上，受建筑物荷載　　　　

3、影響的那一部分地層稱為地基。地基分類：天然地基：地基土未經(jīng)加固處理，直接支承建筑物的。人工地基：天然地基不能滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)地基　　　　　　進(jìn)行人工加固處理的。,,,人工地基：經(jīng)過(guò)地基處理，加固上部土層，提高承載力。,淺基礎(chǔ),獨(dú)立基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ),,十字交叉基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)新加坡發(fā)展銀行,四墩, 每墩直徑7.3m將荷載傳遞到下部好土層,承載力高,,大直徑鉆孔樁,風(fēng)化砂巖及粉砂巖,部分風(fēng)化及

4、不風(fēng)化泥巖,,,下臥層,,地基與基礎(chǔ),,持力層（受力層）,,,,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本條件：,(1)強(qiáng)度：要求作用于地基的荷載不超過(guò)地基的承載能力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲(chǔ)備； (2)變形：控制基礎(chǔ)沉降使之不超過(guò)地基的變形允許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。,課程內(nèi)容,第一章 土的物理性能及工程分類第二章 土中應(yīng)力分布及計(jì)算 第三章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 第四章 土的抗剪強(qiáng)度 第

5、五章 土壓力計(jì)算 第六章 土坡穩(wěn)定分析 第七章 地基的承載力 第八章 天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 第九章 樁基礎(chǔ)與深基礎(chǔ),5、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的關(guān)系,建筑物上部結(jié)構(gòu)的安全,基礎(chǔ)的安全、耐久,基礎(chǔ)的強(qiáng)度,地基強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定,土力學(xué)知識(shí),,,,,二、與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問(wèn)題 （一）變形問(wèn)題 1、意大利比薩斜塔,舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個(gè)典型實(shí)例。因地基土層強(qiáng)度差，塔基的基礎(chǔ)深度不夠，再加上用

6、大理石砌筑，塔身非常重，1.42萬(wàn)噸。500多年來(lái)以每年傾斜1cm 的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開(kāi)垂直線的水平距離已達(dá)5．27m，比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。,比薩斜塔全景,2、蘇州市虎丘塔：虎丘塔位于蘇州市落成于宋朝。,1980年虎丘塔現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，當(dāng)時(shí)由于全塔向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線達(dá)2．31m，底層塔身發(fā)生不少裂縫。 虎丘塔地基為人工地基，由大塊石組成，塊石最大粒徑達(dá)1m。人工塊石填土層厚1－2m，

7、西南薄，東北厚。下為粉質(zhì)粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，東北厚。,地基履蓋層相差懸殊。,（二）強(qiáng)度問(wèn)題（地基滑動(dòng)） 1、加拿大特朗斯康谷倉(cāng),加拿大特朗斯康谷倉(cāng)嚴(yán)重傾倒，是地基整體滑動(dòng)強(qiáng)度破壞的典型工程實(shí)例。,1941年建成的加拿大特朗斯康谷倉(cāng)，由于事前不了解基礎(chǔ)下埋藏厚達(dá)15m的軟粘土層，初次貯存谷物時(shí)，就倒塌了，地基發(fā)生了整體滑動(dòng)，建筑物失穩(wěn)，好在谷倉(cāng)整體性強(qiáng)，谷倉(cāng)完好無(wú)損，事后在主體結(jié)構(gòu)下做了70多個(gè)支承在基巖上的砼墩

8、，用了388個(gè)500KN的千斤頂，才將谷倉(cāng)扶正，但其標(biāo)高比原來(lái)降低了4m 。,（三）滲透問(wèn)題 1963年，意大利265m高的瓦昂拱壩上游托克山左岸發(fā)生大規(guī)模的滑坡，滑坡體從大壩附近的上游擴(kuò)展長(zhǎng)達(dá)1800m，并橫跨峽谷滑移300－400m，估計(jì)有2－3億立方米的巖塊滑入水庫(kù)，沖到對(duì)岸形成100－150m高的巖堆，致使庫(kù)水漫過(guò)壩頂，沖毀了下游的朗格羅尼鎮(zhèn)，死亡約2500人，但大壩卻未遭破壞。 1998年長(zhǎng)江全流域特大洪水時(shí)，萬(wàn)

9、里長(zhǎng)江堤防經(jīng)受了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，一些地方的大堤垮塌，大堤地基發(fā)生嚴(yán)重管涌，洪水淹沒(méi)了大片土地，人民生命財(cái)產(chǎn)遭受巨大的威脅。僅湖北省沿江段就查出4974處險(xiǎn)情，其中重點(diǎn)險(xiǎn)情540處中，有320處屬地基險(xiǎn)情；潰口性險(xiǎn)情34處中，除3處是涵閘險(xiǎn)情外，其余都是地基和堤身的險(xiǎn)情。,趙州橋,建于隋代的河北趙州橋,基礎(chǔ)建在粉土層上，容許承載力550KPa,反算基底壓力500-600KPa.,三、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)建議,內(nèi)容：1、土的基本性質(zhì)，包括物理性

10、質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)；2、土體受力后的變形與穩(wěn)定性問(wèn)題；3、工程應(yīng)用的要求和措施，主要是地基設(shè)計(jì)與處理。 學(xué)習(xí)建議1、理論學(xué)習(xí)：掌握理論公式的意義和應(yīng)用條件，明確理論的假定條件，掌握理論的適用范圍；2、試驗(yàn)：了解土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的基本手段，重點(diǎn)掌握基本的土工試驗(yàn)技術(shù)，盡可能多動(dòng)手操作，從實(shí)踐中獲取知識(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)；3、經(jīng)驗(yàn)在工程應(yīng)用中是必不可少的，工程技術(shù)人員要不斷從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便能切合實(shí)際地解決工程實(shí)際問(wèn)題。,,正確理解

11、概念，掌握基本原理，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)計(jì)算，重在工程應(yīng)用,四、學(xué)科發(fā)展歷史,土力學(xué)是利用力學(xué)知識(shí)和土工試驗(yàn)技術(shù)來(lái)研究土的強(qiáng)度、變形及其規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。它既是一 門(mén)古老的工程技術(shù)，又是一門(mén)年輕的應(yīng)用科學(xué)。古人興建的大型水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大運(yùn)河、橋梁等，都為本學(xué)科的發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，奠定了經(jīng)典土力學(xué)的基礎(chǔ)。然而，這些僅限于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，未能形成系統(tǒng)的理論。土力學(xué)的系統(tǒng)理論始于18世紀(jì)興起工業(yè)革命的歐洲。經(jīng)過(guò)17、18世紀(jì)很多學(xué)者的研究，

12、初步奠定了土力學(xué)的理論基礎(chǔ)。,1773年法國(guó)庫(kù)侖根據(jù)試驗(yàn)，創(chuàng)立了著名的土的抗剪強(qiáng)度庫(kù)侖定律和土壓力理論。1857年英國(guó)朗肯提出又一種土壓力理論。1885年法國(guó)布辛奈斯克求得半無(wú)限空間彈性體，在豎向集中力作用下，全部6個(gè)應(yīng)力分量和3個(gè)變形量的理論解。1922年瑞典費(fèi)倫紐斯為解決鐵路滑坡，完善了土坡穩(wěn)定分析圓弧法。1925年美國(guó)著名科學(xué)家、土力學(xué)奠基人太沙基歸納前人的成就，發(fā)表了《土力學(xué) 》一書(shū)，比較系統(tǒng)地介紹了土力學(xué)的基本內(nèi)容，土