土力學(xué)與地基基礎(chǔ)緒論學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1土力學(xué)與地基基礎(chǔ)緒論土力學(xué)與地基基礎(chǔ)緒論(xln)第一頁(yè)，共53頁(yè)。教學(xué)要求：第2頁(yè)/共53頁(yè)第二頁(yè)，共53頁(yè)。u課程(kchng)成績(jī)的評(píng)定平時(shí)成績(jī)占30%，考試成績(jī)占70%u課堂紀(jì)律的要求(yoqi)1.嚴(yán)禁接聽(tīng)手機(jī)、收發(fā)短信、玩游戲、聽(tīng)歌等2.嚴(yán)禁上課遲到、早退、課堂上睡覺(jué)等3.嚴(yán)禁抄襲他人作業(yè)、剽竊他人論文成果等第3頁(yè)/共53頁(yè)第三頁(yè)，共53頁(yè)。1.基礎(chǔ)(jch)工程學(xué)什么？2.基礎(chǔ)(jch)工程怎么學(xué)？第4頁(yè)/共53頁(yè)第四頁(yè)，共53頁(yè)。主要(zhyo)參考書選用1.土力學(xué)地基基礎(chǔ)（第三版）陳希哲 ，清華大學(xué)出版社，1998年 2. 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程(gngchng)(第二版)

2、 趙明華 ，武漢理工大學(xué)出版社，2003年 3. 基礎(chǔ)工程（華南(Hunn)、湖南、重慶等合編） 莫海鴻、楊小平 ，建筑工業(yè)出版社，2003年 4. 建筑地基基礎(chǔ) 吳湘興 ，華南理工大學(xué)出版社，2002年 第5頁(yè)/共53頁(yè)第五頁(yè)，共53頁(yè)。問(wèn)題(wnt)一：什么(shn me)是基礎(chǔ)？地基？地基：承受基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的地層。巖基土基天然地基人工地基？基礎(chǔ)：是將結(jié)構(gòu)承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分。淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ)第6頁(yè)/共53頁(yè)第六頁(yè)，共53頁(yè)。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)荷載荷載基底基底(j d)壓力壓力第7頁(yè)/共53頁(yè)第七頁(yè)，共53頁(yè)。地基地基第8頁(yè)/共53頁(yè)第八頁(yè)，共53頁(yè)。地基地基地基地基第9

3、頁(yè)/共53頁(yè)第九頁(yè)，共53頁(yè)。天然地基：沒(méi)有天然地基：沒(méi)有(mi yu)經(jīng)過(guò)人為處理，直接經(jīng)過(guò)人為處理，直接修建。修建。 人工人工(rngng)地基：承載力低，高壓縮性地基地基：承載力低，高壓縮性地基，人工，人工(rngng)處處理后才能理后才能(cinng)修建。修建。地基地基基基礎(chǔ)礎(chǔ)深基礎(chǔ)深基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)筏板和箱形基礎(chǔ)筏板和箱形基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)第10頁(yè)/共53頁(yè)第十頁(yè)，共53頁(yè)?；A(chǔ)(jch)的作用是什么？問(wèn)題(wnt)二：承上啟下(chng shng q xi)承上：上部結(jié)構(gòu)物傳來(lái)的荷載啟下：荷載傳給下

4、面的地基土基巖基地基*土力學(xué)巖石力學(xué)強(qiáng)度剛度滲流液化一般材料解決的問(wèn)題第11頁(yè)/共53頁(yè)第十一頁(yè)，共53頁(yè)。第12頁(yè)/共53頁(yè)第十二頁(yè)，共53頁(yè)。加拿大特朗斯康谷倉(cāng)加拿大特朗斯康谷倉(cāng)( cn) ( cn) 概況：長(zhǎng)概況：長(zhǎng)59.4m59.4m，寬，寬23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565個(gè)圓筒倉(cāng)。個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 1911 1911年動(dòng)工，年動(dòng)工，19131913年完工年完工(wn (wn nn) )，自重，自重20000T20000T。事故：事故：19131913年年9 9月裝谷物，月裝谷

5、物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時(shí)，谷物時(shí)，1 1小時(shí)豎向沉降達(dá)小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時(shí)傾斜小時(shí)傾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損案例一第13頁(yè)/共53頁(yè)第十三頁(yè)，共53頁(yè)。加拿大特朗斯康谷倉(cāng)加拿大特朗斯康谷倉(cāng)( cn) ( cn) 原因：原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開(kāi)挖取據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開(kāi)挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力載力352kPa352kPa應(yīng)用到此谷應(yīng)用到此谷倉(cāng)。倉(cāng)。1952

6、1952年經(jīng)勘察年經(jīng)勘察(knch)(knch)試驗(yàn)與計(jì)算，試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力（地基實(shí)際承載力（193.8-193.8-276.6276.6）kPakPa遠(yuǎn)小于谷倉(cāng)遠(yuǎn)小于谷倉(cāng)破壞時(shí)發(fā)生的基底壓力破壞時(shí)發(fā)生的基底壓力329.4kPa 329.4kPa 。因此，谷倉(cāng)。因此，谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。而滑動(dòng)。處理：處理：事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個(gè)個(gè)50t50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉(cāng)體逐漸千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉(cāng)體逐漸(zhjin)(zhjin)糾正過(guò)來(lái)糾正過(guò)來(lái)，但其位置

7、比原來(lái)降低了米。，但其位置比原來(lái)降低了米。 案例一第14頁(yè)/共53頁(yè)第十四頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)二意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔(b s xi t) 概況概況(gikung)(gikung)：8 8層圓柱建筑，白色層圓柱建筑，白色大理石砌成，塔高大理石砌成，塔高54.5m54.5m，建造分三階段，建造分三階段：第一階段：第一階段：11731173年年9 9月開(kāi)工，月開(kāi)工，11781178年建至第四層中部，約年建至第四層中部，約2929米時(shí)，米時(shí)，因塔身明顯傾斜而停工；因塔身明顯傾斜而停工；第二階段：第二階段：9494年后，年后，12721272年復(fù)工，經(jīng)年復(fù)工，經(jīng)6 6年時(shí)間，建完第年時(shí)間

8、，建完第7 7層，高約層，高約4848米，再次米，再次停工。停工。第三個(gè)階段：第三個(gè)階段：8282年后，年后，13601360年再次年再次復(fù)工，復(fù)工，13701370年完工。年完工。第15頁(yè)/共53頁(yè)第十五頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)二意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔(b s xi t) 事故：事故：13701370年完成時(shí)塔頂中心線年完成時(shí)塔頂中心線 已已經(jīng)偏離垂直中心線經(jīng)偏離垂直中心線2.1m 2.1m 19901990年，塔頂中心線偏離垂直年，塔頂中心線偏離垂直中心線中心線5.27m5.27m，傾斜，傾斜5.55.5，19901990年年1 1月月1414日封閉；日封閉；南側(cè)沉降南側(cè)沉降2.

9、7m2.7m，北側(cè)沉降，北側(cè)沉降0.9m0.9m，兩側(cè)差異沉降，兩側(cè)差異沉降1.8m1.8m。20012001年年1212月月1515日，重新開(kāi)放日，重新開(kāi)放。1111年的糾偏年的糾偏(ji pin)(ji pin)，塔，塔身板正了身板正了0.44m0.44m。傾而不倒傾而不倒落體試驗(yàn)落體試驗(yàn)第16頁(yè)/共53頁(yè)第十六頁(yè)，共53頁(yè)。意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔(b s xi t) 案例(n l)二原因：原因：施工不慎，基礎(chǔ)南面粉砂施工不慎，基礎(chǔ)南面粉砂被局部外擠出，偏心荷載被局部外擠出，偏心荷載存在存在基底附加壓力超過(guò)持力層基底附加壓力超過(guò)持力層粉砂土的承載力；塑性變粉砂土的承載力；塑性變形下沉

10、形下沉地下水位埋深地下水位埋深1.6m1.6m，下，下臥層粘土處于臥層粘土處于(chy)(chy)飽飽和狀態(tài)，蠕變下沉和狀態(tài)，蠕變下沉深層抽水，地下水位下降深層抽水，地下水位下降，相當(dāng)于加載，相當(dāng)于加載設(shè)計(jì)師的人為杰作？設(shè)計(jì)師的人為杰作？地質(zhì)、施工的原因？地質(zhì)、施工的原因？第17頁(yè)/共53頁(yè)第十七頁(yè)，共53頁(yè)。意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔(b s xi t) 案例(n l)二u卸荷處理：卸荷處理：18381838年年18391839年開(kāi)年開(kāi)挖挖(ki w)(ki w)環(huán)形基坑，南環(huán)形基坑，南2.7m2.7m，0.9m0.9mu防水處理：防水處理：19331933年年19351935年年，對(duì)基坑

11、作防水處理，對(duì)基坑墻，對(duì)基坑作防水處理，對(duì)基坑墻水泥灌漿處理水泥灌漿處理u加固處理：加固處理：19901990年年20012001年，年，壓重法和取土法進(jìn)行加固處理壓重法和取土法進(jìn)行加固處理處理處理第18頁(yè)/共53頁(yè)第十八頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)三蘇州虎丘蘇州虎丘(h qi)塔塔 概況概況(gikung)(gikung)：建成于公元：建成于公元961961年，年，七層八角形建筑，塔身由青磚砌成，塔七層八角形建筑，塔身由青磚砌成，塔高高47.5m47.5m事故：事故：l19801980年時(shí)，塔頂中心線已經(jīng)偏年時(shí)，塔頂中心線已經(jīng)偏離垂直中心線離垂直中心線2.31m2.31m ，東北方，東北方向

12、傾斜向傾斜l底層塔身出現(xiàn)裂紋底層塔身出現(xiàn)裂紋l19751975年被迫關(guān)閉年被迫關(guān)閉第19頁(yè)/共53頁(yè)第十九頁(yè)，共53頁(yè)。蘇州虎丘蘇州虎丘(h qi)塔塔 案例(n l)三原因：原因：地質(zhì)地質(zhì)(dzh)(dzh)原因：虎丘原因：虎丘山為火山噴發(fā)而形成，山為火山噴發(fā)而形成，山頂巖面傾斜，西南高山頂巖面傾斜，西南高，東北低；基地下為可，東北低；基地下為可塑軟塑的粉質(zhì)粘土，塑軟塑的粉質(zhì)粘土，西南薄，東北厚西南薄，東北厚設(shè)計(jì)原因：該塔地基為設(shè)計(jì)原因：該塔地基為人工地基，大塊石構(gòu)成人工地基，大塊石構(gòu)成，西南薄，東北厚，沒(méi)，西南薄，東北厚，沒(méi)做擴(kuò)大的基礎(chǔ)做擴(kuò)大的基礎(chǔ)雨水原因：南方暴雨雨水原因：南方暴雨處理：

13、排樁（挖孔樁處理：排樁（挖孔樁1.4m)1.4m)、灌、灌漿、樹(shù)根樁漿、樹(shù)根樁第20頁(yè)/共53頁(yè)第二十頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)四日本日本(r bn)關(guān)西機(jī)場(chǎng)關(guān)西機(jī)場(chǎng) 概況概況(gikung)(gikung)：世界：世界最大人工島最大人工島19861986年：開(kāi)工年：開(kāi)工19901990年：人工島完成年：人工島完成19941994年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)面積：面積：4370m4370m1250m1250m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m第21頁(yè)/共53頁(yè)第二十一頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)四日本關(guān)西日本關(guān)西(un x)機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng) 問(wèn)題：?jiǎn)栴}

14、：沉降沉降(chnjing)(chnjing)大且有大且有不均勻沉降不均勻沉降(chnjing)(chnjing)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：5.75.77.5 m7.5 m完成時(shí)實(shí)際沉降：完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月(1990(1990年年) )目前實(shí)際沉降：目前實(shí)際沉降： 11.5 m11.5 m預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：2020年后年后比設(shè)計(jì)超填：比設(shè)計(jì)超填： 3m3m第22頁(yè)/共53頁(yè)第二十二頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)五上海老錦江上海老錦江(jn jin)飯店飯店 概況：概況：19291929年竣工，采用年竣工，采用3030米長(zhǎng)的洋松木樁筏基，

15、米長(zhǎng)的洋松木樁筏基，建成后長(zhǎng)期保持均勻建成后長(zhǎng)期保持均勻(jnyn)(jnyn)沉降，最終沉沉降，最終沉降超過(guò)了降超過(guò)了2m2m，原建筑物的，原建筑物的地層變成了現(xiàn)在的地下室地層變成了現(xiàn)在的地下室。 均勻沉降，均勻沉降，不影響使用不影響使用第23頁(yè)/共53頁(yè)第二十三頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)六太舊高速公路太舊高速公路(o s n l) 概況：太原概況：太原(ti yun)(ti yun)舊關(guān)高速舊關(guān)高速19931993年年6 6月破土動(dòng)月破土動(dòng)工，于工，于19961996年年6 6月月2525日全線通車日全線通車 ，20062006年三月大面積路年三月大面積路基沉陷，長(zhǎng)一百多米，最深處達(dá)基沉

16、陷，長(zhǎng)一百多米，最深處達(dá)8 8米。米。第24頁(yè)/共53頁(yè)第二十四頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)六太舊高速公路太舊高速公路(o s n l) 第25頁(yè)/共53頁(yè)第二十五頁(yè)，共53頁(yè)。案例(n l)六太舊高速公路太舊高速公路(o s n l) 第26頁(yè)/共53頁(yè)第二十六頁(yè)，共53頁(yè)。軟弱地基軟弱地基(dj) 整體破壞整體破壞地基土承載力低，地基土承載力低，產(chǎn)生產(chǎn)生(chnshng)強(qiáng)強(qiáng)度破壞度破壞第27頁(yè)/共53頁(yè)第二十七頁(yè)，共53頁(yè)。地基不均勻沉降(chnjing)， 建筑傾斜基巖基巖不均勻不均勻 軟土層軟土層第28頁(yè)/共53頁(yè)第二十八頁(yè)，共53頁(yè)。第29頁(yè)/共53頁(yè)第二十九頁(yè)，共53頁(yè)。 130

17、0多年前隋朝時(shí)所修建的趙州(zho zhu)安濟(jì)石拱橋，橋臺(tái)座落在較淺的密實(shí)粗砂土層上，沉降很小，現(xiàn)反算其基底壓力約為500kPa600kPa，與現(xiàn)行的各設(shè)計(jì)規(guī)范中所采用的該土層容許承載力的數(shù)值（550kPa）極為接近。第30頁(yè)/共53頁(yè)第三十頁(yè)，共53頁(yè)。第31頁(yè)/共53頁(yè)第三十一頁(yè)，共53頁(yè)。第32頁(yè)/共53頁(yè)第三十二頁(yè)，共53頁(yè)。 位于上海市龍華公園南側(cè)，直徑8.0m，7層，高40.40m.該塔建于北宋（公元997年），距今已有1000多年歷史。塔基使用了大量(dling)的木樁，值得稱道的是建塔者用三合土對(duì)木樁進(jìn)行了很好的隔離防腐處理，木樁因之保存千年而不腐，使龍華古塔至今風(fēng)光依然。第

18、33頁(yè)/共53頁(yè)第三十三頁(yè)，共53頁(yè)。u基礎(chǔ)工程的造價(jià)在整個(gè)(zhngg)工程中占有相當(dāng)大的比例。 對(duì)常規(guī)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及一般地基條件而言，采用條基或筏基的多層建筑，其基礎(chǔ)工程(gngchng)費(fèi)用占了總費(fèi)用的約20%，有的甚至高達(dá)30%； u施工工期約占建筑總工期的20%25% 對(duì)采用地下連續(xù)墻、內(nèi)支撐、逆作法等基坑支護(hù)的工程，工期占到總工期的3040u社會(huì)發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)工程提出越來(lái)越高的要求。 建筑業(yè)的發(fā)展和資源的有限性，應(yīng)充分利用各種不良地基、少占耕地，最大限度提高土地的利用率。u環(huán)境保護(hù)對(duì)巖土工程提出新的要求。 第34頁(yè)/共53頁(yè)第三十四頁(yè)，共53頁(yè)。u與實(shí)踐的發(fā)展息息相關(guān)，國(guó)外18世紀(jì)產(chǎn)

19、業(yè)革命以后,城建、水利、道路建筑規(guī)模(gum)的擴(kuò)大促使人們對(duì)基礎(chǔ)工程的重視與研究，對(duì)有關(guān)問(wèn)題開(kāi)始尋求理論上的解答 ?？辜魪?qiáng)度理論、土壓力理論、土的滲透(shntu)理論初步發(fā)展u19世紀(jì)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展得到新的發(fā)展 達(dá)西定律、土壓力理論、文克勒地基模型等的發(fā)展u20世紀(jì)，基礎(chǔ)工程有比較系統(tǒng)、完整的專著問(wèn)世1936年召開(kāi)第一屆國(guó)際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會(huì)議后，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程作為一門獨(dú)立的學(xué)科取得不斷的發(fā)展 第35頁(yè)/共53頁(yè)第三十五頁(yè)，共53頁(yè)。學(xué)者學(xué)者 國(guó)家國(guó)家 時(shí)間時(shí)間 內(nèi)容內(nèi)容 特點(diǎn)特點(diǎn) 庫(kù)倫庫(kù)倫(C.A.coulomb) (C.A.coulomb) 法國(guó)法國(guó) 1773 1773 砂土抗剪強(qiáng)度

20、理論砂土抗剪強(qiáng)度理論 鐵路時(shí)代、實(shí)踐性鐵路時(shí)代、實(shí)踐性 庫(kù)倫庫(kù)倫(C.A.coulomb) (C.A.coulomb) 法國(guó)法國(guó)1776 1776 擋土墻土壓力理論擋土墻土壓力理論 鐵路時(shí)代、實(shí)踐性鐵路時(shí)代、實(shí)踐性 達(dá)西達(dá)西(Darcy) (Darcy) 法國(guó)法國(guó)1856 1856 達(dá)西定律達(dá)西定律( (V V= =KiKi) ) 砂土的透水性砂土的透水性 郎肯郎肯(Rankine) (Rankine) 英國(guó)英國(guó) 1857 1857 土壓力理論土壓力理論 簡(jiǎn)明的理論公式簡(jiǎn)明的理論公式 文克勒文克勒(E(EWinkler) Winkler) 捷克捷克 1867 1867 文克勒地基模型文克勒地基

21、模型 地基沉降計(jì)算地基沉降計(jì)算 布辛奈斯克布辛奈斯克(J.Boussinesq) (J.Boussinesq) 法國(guó)法國(guó) 18851885彈性半空間集中力彈性半空間集中力作用的數(shù)學(xué)解作用的數(shù)學(xué)解 地基變形計(jì)算的基地基變形計(jì)算的基本工具本工具 費(fèi)倫紐斯費(fèi)倫紐斯(Felenius) (Felenius) 瑞典瑞典 1922 1922 土坡穩(wěn)定分析方法土坡穩(wěn)定分析方法極限平衡理論極限平衡理論 太沙基太沙基(K.Terzaghi) (K.Terzaghi) 美國(guó)美國(guó) 1925 1925 發(fā)表發(fā)表土力學(xué)土力學(xué) 超孔隙壓力、有效超孔隙壓力、有效應(yīng)力原理應(yīng)力原理 太沙基太沙基(K.Terzaghi) (K.Terzaghi) 美國(guó)美國(guó)1929 1929 發(fā)表發(fā)表工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué) 第36頁(yè)/共53頁(yè)第三十六頁(yè)，共53頁(yè)。 現(xiàn)在(xinzi)基礎(chǔ)工程的發(fā)展?fàn)顩r： u深、大、復(fù)合型方向發(fā)展(fzhn)：超長(zhǎng)樁、巨型沉井、大型盾構(gòu)、頂管、地下連續(xù)墻等 u地基基礎(chǔ)形式多樣化（尤其是地基處理）：強(qiáng)夯、深層攪拌(jiobn)樁、樹(shù)根樁、復(fù)合樁基、加筋土等 u新型基礎(chǔ)材料不斷涌現(xiàn)：最初的磚、石到混凝土、鋼，現(xiàn)在的水泥土、PHC樁、 CFG樁、土工織物材料等 u基礎(chǔ)工程領(lǐng)域許多及待解決的問(wèn)題：基坑支護(hù)、地基處理、不均勻沉降第37頁(yè)/共53頁(yè)第三十七頁(yè)，共53頁(yè)?；A(chǔ)工程的發(fā)展趨勢(shì)圖片(t