大工13春《土力學與地基基礎》輔導資料一

1、土力學與地基基礎輔導資料一主 題：第一章 工程地質學習時間：2013年3月30日4月7日內 容：本周我們將學習第一章的內容。各種建筑物無不建造在地球表面，因此地表工程地質條件的優(yōu)劣直接影響建筑物的地基與基礎設計方案的類型、施工工期的長短和工程投資的大小。首先給同學們介紹一些工程上的成敗實例，然后在補充一些關于不良地質條件與地質災害方面的知識，這樣同學們能對這門課程有一個全面的了解。一、國內外地基基礎工程實例1、建筑物傾斜：意大利的比薩斜塔：這是舉世聞名的建筑物傾斜實例。全塔總重約145MN，基礎地面平均壓力約50kpa。地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層。塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m

2、，塔頂離中心線已達到5.27m，傾斜5.5°。 蘇州市虎丘塔：此塔位于蘇州市虎丘公園山頂，距今已有1036年的歷史。全塔7層，高47.5m。1980年進行現(xiàn)場調查表明，塔身向東傾斜，塔頂離中心線已達2.31m。勘察結果表明該塔的傾斜原因是由于地基覆蓋層相差懸殊等原因造成的。南昌鋼鐵場煙囪：南昌鋼鐵場有一煙囪，1971年建成使用。1981年發(fā)現(xiàn)煙囪開裂與傾斜，1984年該煙囪已經發(fā)生4條大裂縫。2、建筑物地基嚴重下沉：上海中心展覽館：展覽館由于地基嚴重下沉，散水倒坡，建筑物室內外連接，內外網(wǎng)之間的水、暖、電管道斷裂，都付出了相當大的代價。墨西哥市藝術宮：此建筑1904年建成，至今有九十

3、余年的歷史。這個建筑是一個地基嚴重沉降的典型實例。下沉量為一般房屋的一層樓有余，造成室內外連接困難和交通不便，內外網(wǎng)管道修理工程量增加。3、建筑物墻體開裂：天津市人民大會堂辦公樓：辦公樓建成之后出現(xiàn)兩條巨大裂縫。裂縫產生的原因是由于新建天津市科學會堂學術樓的附加應力擴散至原有的人民會堂辦公樓西側的軟土地基上，這樣引起嚴重的下沉現(xiàn)象。4、建筑物基礎開裂：南京分析儀器場職工住宅：住宅樓1977年12月開工，次年5月主體工程施工至5層時，東起第5開間中部鋼筋混凝土筏板基礎南北向斷裂。經調查研究表明，當?shù)卦瓰橐粋€大水塘，由于住宅樓西半部置于水塘內，東半部坐落在岸上，土質突變，造成嚴重的工程事故。經過最

4、后的研究表明采用卸荷處理。5、建筑物地基滑動：加拿大特朗斯康谷倉：該建筑于1913年完工，容積36368m3。當該谷倉裝了31822m3谷物一小時之后，豎向沉降達到30.5cm。結構物向西傾斜，24小時后建筑物傾倒，如圖1所示。傾倒后谷倉西端下沉7.32m，東端上抬1.52m，上部鋼筋混凝土筒倉堅如磐石。谷倉滑倒后分析地基承載力為352kpa，而設計時計算的谷倉的實際承載力為194277kpa。因此，谷倉破壞的原因是地基超載發(fā)生強度破壞而滑動。以上的這些都說明土力學與地基基礎這門專業(yè)基礎課的重要性。我們?yōu)槭裁匆獙W習這門課？這門課程有什么樣的特點？在土木建筑有關行業(yè)中究竟起到什么樣的作用？假如沒

5、有學好土力學理論，地基基礎工程設計處理不當時將會發(fā)生什么樣的后果？這些問題在我們了解了這些工程實例之后就應該迎刃而解了。二、關于不良地質作用與地質災害關于不良地質作用與地質災害，現(xiàn)行國家標準巖土工程勘察規(guī)范是這樣定義的：不良地質作用是指由地球內力或外力產生的對工程可能造成危害的地質作用。由不良地質作用引發(fā)的，危及人身、財產、工程或環(huán)境安全的事件，稱為地質災害。鐵路工程不良地質勘察規(guī)程所指的不良地質就是由各種地質作用和人類活動而造成的工程地質條件不良現(xiàn)象的總稱，鐵路修建與運營過程中常見的不良地質現(xiàn)象有滑坡、錯落、危巖、崩塌、巖堆、泥石流、風沙、巖溶、人為坑洞、水庫坍岸、地震區(qū)、放射性和有害氣體。

6、地質災害勘查規(guī)范所指的地質災害是由自然或人為作用，多數(shù)情況下是二者協(xié)同作用下引起的，在地球表層比較強烈地破壞人類生命財產和生存環(huán)境的巖土體移動事件，主要是指崩塌(含危巖體)、滑坡、泥石流、巖溶地面塌陷和地裂縫等突發(fā)性地質事件。地質災害危險性評估技術要求(試行)所指的地質災害是指包括自然或人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質作用有關的災害。上述幾種關于不良地質作用和地質災害的含義有所不同，按巖土工程勘察規(guī)范不良地質作用是對工程而言，地質災害是由不良地質作用引起的，但其危害的對象不僅僅是工程，還包括了人身、財產和環(huán)境，因此，對兩個概念的解

7、釋本身就存在差別。鐵路工程不良地質勘察規(guī)程所指的不良地質包括的范圍要比巖土工程勘察規(guī)范稍廣些，且認為滑坡、泥石流等就是不良地質現(xiàn)象。地質災害勘查規(guī)范所指的地質災害是真對人類生命財產和生存環(huán)境而言，是指與地質作用有關的災害，但不包括地震、洪水、區(qū)域性地面沉降等研究自成體系的地質災害。那么上述關于不良地質作用與地質災害的定義，哪個更準確？為了回答這個問題，首先應從“地質作用”談起，從而搞清楚“不良地質作用”與“地質災害”間的關系，什么是“地質災害”也就一目了然了。三、內力地質作用問答1：什么是內力地質作用？自然界所發(fā)生的一切可以改變固體地球物質組成、構造和地表形態(tài)的作用，統(tǒng)稱為地質作用。內動力地質

8、作用即以地球內部能為能源而產生的地質作用，主要在地下深處進行，并可波及地表。內動力地質作用包括：1、構造運動構造運動是由內部能引起的地殼變形、變位，通常造成海陸變遷，或使巖石褶曲、斷裂。構造運動根據(jù)其運動方向，可分為水平運動和垂直運動；根據(jù)其運動方式，可分為快速劇烈和緩慢平靜運動；根據(jù)其規(guī)模，可分為大型構造運動(為全球性的)、次級或更小的構造運動。傳統(tǒng)構造地質學，將產生大規(guī)模強烈的水平運動稱為造山運動，將廣大區(qū)域的隆起上升運動稱為造陸運動。一般認為，造山運動是相對短期的劇烈運動；造陸運動則是相對長期的緩慢運動，常發(fā)生在兩次強烈造山運動之間。地質歷史上所發(fā)生的具有全球性的構造運動，由老到新有阜平

9、運動、五臺運動、呂梁運動、晉寧運動、加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動和喜馬拉雅運動等。大型構造運動常常會伴生巖漿作用和變質作用，主要是侵入作用和區(qū)域變質作用。2、地震作用地震作用是因構造運動等使地殼發(fā)生快速的顫動。地震作用按成因分為以下幾種類型： 構造地震由構造運動所產生的地震，稱為構造地震。世界上有90% 以上地震屬于構造地震，其影響較為強烈且范圍廣泛。 火山地震火山噴發(fā)時巖漿或氣體對圍巖的沖擊引起的地震，即為火山地震。其影響范圍一般不大，且數(shù)量小，世界上有7% 的地震屬于火山地震。 陷落地震由地殼陷落引起的地震，稱為陷落地震。多為石灰?guī)r溶洞陷落而造成，其模較小。人工誘發(fā)震由于水庫蓄

10、水或向地下大量灌水，使地下巖層增大負荷，如果地下有大斷裂或構造破碎帶存在，斷層面浸水潤滑，加之水庫荷載等共同作用，使斷層復活而引起地震。由于地下核爆炸或地下大爆破，巨大的爆炸力對地下產生強烈的沖擊，促使地殼中構造應力的釋放，從而引發(fā)地震。人工誘發(fā)地震的特點是震中位置多發(fā)生在水庫或爆炸點附近地區(qū)，小震多，震動次數(shù)多，震源深度不大，最大震級目前不超過6.5 級。3、巖漿作用巖漿的形成、運動直至冷凝固結成為巖石的過程，稱為巖漿作用。巖漿作用按活動所到達空間位置及溫度、壓力等自然條件，可分為噴發(fā)作用(包括海底噴發(fā)作用和陸地噴發(fā)作用)、侵入作用(包括深成侵入作用和淺成侵入作用)。噴發(fā)作用常稱為火山作用，

11、分為裂隙型噴發(fā)和中心式噴發(fā)兩種類型。一些低粘度的玄武質巖漿，沿狹長的線狀斷裂帶溢出，并覆蓋很大面積，這種噴發(fā)形式稱為裂隙式噴發(fā)。巖漿沿多組斷裂交會點上由圓筒狀通道噴出的，稱為中心式噴發(fā)。中心式噴發(fā)根據(jù)其爆炸性，可分為猛烈式、寧靜式和遞變式。猛然式噴發(fā)經常以猛然爆炸作為每次噴發(fā)的開始，具有突然性特點，可給人類帶來巨大災害。以寧靜地溢流出熾熱熔漿為特點，無爆炸現(xiàn)象的中心式噴發(fā)，即為寧靜式。以寧靜式和猛然式有規(guī)律的交替噴發(fā)為特點的，稱為遞變式，多數(shù)火山噴發(fā)屬于這一種。4、變質作用問答2：什么叫變質作用？因內力使溫度、壓力、化學成分等條件改變，地殼中的巖石將發(fā)生變化(不包括風化作用)，轉化為新的巖石，

12、這種轉化過程即為變質作用。變質作用按其產生的地質背景及作用特點，可分為區(qū)域變質作用、混合巖化作用、接觸變質作用、氣液變質作用、碎裂(動力)變質作用等種類。其中混合巖化作用是變質作用向巖漿作用的過渡作用。接觸變質作用按其作用特點，可分為熱接觸變質作用和接觸交代作用兩種典型類型。四、不良地質作用與地質災害地質作用種類很多，而且絕大多數(shù)都可能產生對人類生命和財產(包括工程項目)不良影響甚至是損壞或破壞，如地質構造和活動構造可影響到水利、工程建筑基礎的穩(wěn)定性，直接關系到工程的堅固性；暫時性地面流水對地面有強烈的剝蝕作用，可造成水土流失及破壞農田、道路、堤壩等，在作用強烈地區(qū)可形成沖溝、歹地，嚴重影響著

13、工、農業(yè)建設；河流在洪水期，雙向環(huán)流可在平直河段河床中心形成心灘，改變河道和主流線的位置，甚至影響航運交通；地下水作用巖溶發(fā)育的重要條件，巖溶發(fā)育可使地形崎嶇，水土流失，地面石骨裸露、土層瘠薄、缺水干旱等，不利于農業(yè)產生，有的地下溶洞發(fā)育，容易造成塌陷，對工程建筑、交通運輸和礦山開采等有很大危害；冰川地質作用不僅可改變地形地貌，還可影響其它地質作用，包括對海洋、河流、風化等地質作用的影響，等等。因此，從對人類生命和財產(包括工程)及環(huán)境的影響、損壞或破壞角度講，地質作用可分為一般地質作用和不良地質作用，不良地質作用的結果稱為地質災害。由于地質作用的影響范圍，有的廣大，有的則較小，因此，有人將對

14、區(qū)域地質和生態(tài)環(huán)境產生危害的地質作用，稱為地質環(huán)境作用，而且稱地質環(huán)境作用的結果為地質環(huán)境災害(也稱緩慢地質災害)，如區(qū)域性地面沉降、干旱半干旱地區(qū)的荒漠化、山地水土流失、石漠化、風沙及域性地質構造沉降背景下平原或盆地地區(qū)的頻繁洪災等。地震災害也屬于地質環(huán)境災害，但因其發(fā)生的特殊性和危害巨大，地震災害研究已自成體系。問答3：不良地質作用的危害有哪些？1、不良地質作用的涵義應是指對人類生命和財產及地質生態(tài)環(huán)境產生危害的地質作用。某些構造運動(如斷裂和活動斷裂作用)和巖漿作用(如火山噴發(fā))、地震作用、風化作用、各類型下坡運動及地面流水、地下水、冰川、風、海洋、湖泊等的剝蝕、搬運和沉積作用等，都屬于

15、不良地質作用。只不過有些不良地質作用的勘查與研究已自成體系，如地震作用、構造運動等。2、從廣義講，地質災害是不良地質作用的結果，如滑坡是滑動作用的結果，泥石流是流動作用的結果，巖溶塌陷是地下溶洞擴大到上覆巖層失去足夠支撐而發(fā)生崩落作用的結果，石漠、礫漠、沙漠和泥漠等可能是風化作用、洪水作用、冰川作用或風的地質作用中一種或幾種共同作用的結果，地震災害是地震作用的結果。3、地質災害危險性評估技術要求所指的地質災害是廣義的地質災害，其定義較嚴密準確。巖土工程勘察規(guī)范和鐵路工程不良地質勘察規(guī)程所指地災害為狹義的，是相對工程而言的。地質災害勘查規(guī)范所指的地質災害則介于兩者之間。巖土工程勘察規(guī)范關于不良地質作用和地質災害的定義，兩者危害的對像不同，存在明顯差別。4、為預防和治理地質災害，應對不良地質