土力學、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、地基與基礎(chǔ)的概念與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問題本課程的內(nèi)容和學習建議學科的發(fā)展簡況,,一、土力學、地基與基礎(chǔ)的概念,1、土：土是地表巖石經(jīng)長期風化、剝蝕、搬運和沉積等物理、化學、生物風化作用，逐漸破碎成細小礦物顆粒和巖石碎屑，而形成的松散堆積物。 土在工程中的應用 （1）作為建筑物地基 （2）作為建

2、筑材料 （3）建筑物周圍環(huán)境2、土力學：是一門研究土體的科學，研究土的應力、應變、強度、穩(wěn)定、滲透特性及其隨時間的變化規(guī)律的學科。,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計要求，對地基　　　　　　進行人工加固處理的。,,,人工地基：經(jīng)過地基處理，加固上部土層，提高承載力。,淺基礎(chǔ),獨立基礎(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,風化砂巖及粉砂巖,部分風化及

4、不風化泥巖,,,下臥層,,地基與基礎(chǔ),,持力層（受力層）,,,,地基基礎(chǔ)設計的兩個基本條件：,(1)強度：要求作用于地基的荷載不超過地基的承載能力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備； (2)變形：控制基礎(chǔ)沉降使之不超過地基的變形允許值，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 土中應力分布及計算 第三章 土的壓縮性與地基沉降計算 第四章 土的抗剪強度 第

5、五章 土壓力計算 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)設計 第九章 樁基礎(chǔ)與深基礎(chǔ),5、土力學、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)的強度,地基強度、變形和穩(wěn)定,土力學知識,,,,,二、與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問題 （一）變形問題 1、意大利比薩斜塔,舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個典型實例。因地基土層強度差，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，1.42萬噸。500多年來以每年傾斜1cm 的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開垂直線的水平距離已達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)場調(diào)查，當時由于全塔向東北方向嚴重傾斜，塔頂離中心線達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）強度問題（地基滑動） 1、加拿大特朗斯康谷倉,加拿大特朗斯康谷倉嚴重傾倒，是地基整體滑動強度破壞的典型工程實例。,1941年建成的加拿大特朗斯康谷倉，由于事前不了解基礎(chǔ)下埋藏厚達15m的軟粘土層，初次貯存谷物時，就倒塌了，地基發(fā)生了整體滑動，建筑物失穩(wěn)，好在谷倉整體性強，谷倉完好無損，事后在主體結(jié)構(gòu)下做了70多個支承在基巖上的砼墩

8、，用了388個500KN的千斤頂，才將谷倉扶正，但其標高比原來降低了4m 。,（三）滲透問題 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展長達1800m，并橫跨峽谷滑移300－400m，估計有2－3億立方米的巖塊滑入水庫，沖到對岸形成100－150m高的巖堆，致使庫水漫過壩頂，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年長江全流域特大洪水時，萬

9、里長江堤防經(jīng)受了嚴峻的考驗，一些地方的大堤垮塌，大堤地基發(fā)生嚴重管涌，洪水淹沒了大片土地，人民生命財產(chǎn)遭受巨大的威脅。僅湖北省沿江段就查出4974處險情，其中重點險情540處中，有320處屬地基險情；潰口性險情34處中，除3處是涵閘險情外，其余都是地基和堤身的險情。,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)容和學習建議,內(nèi)容：1、土的基本性質(zhì)，包括物理性

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

11、概念，掌握基本原理，學會設計計算，重在工程應用,四、學科發(fā)展歷史,土力學是利用力學知識和土工試驗技術(shù)來研究土的強度、變形及其規(guī)律的一門科學。它既是一 門古老的工程技術(shù)，又是一門年輕的應用科學。古人興建的大型水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大運河、橋梁等，都為本學科的發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗，奠定了經(jīng)典土力學的基礎(chǔ)。然而，這些僅限于工程實踐經(jīng)驗，未能形成系統(tǒng)的理論。土力學的系統(tǒng)理論始于18世紀興起工業(yè)革命的歐洲。經(jīng)過17、18世紀很多學者的研究，

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