土木工程概論《巖土與地下工程》課件

第六章巖土與地下工程專題第六章巖土與地下工程專題1第二部分地下結(jié)構(gòu)工程概論第一部分巖土工程概論第二部分地下結(jié)構(gòu)工程概論第一部分巖土工程概論2第一部分巖土工程6.1巖土工程概念

《巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》定義為：“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學(xué)技術(shù)。”中國大百科全書定義為：“土木工程的一個分支，以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ)，涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術(shù)科學(xué)。”第一部分巖土工程6.1巖土工程概念3萬丈高樓從地起萬丈高樓從地起41.地基由地殼中的物質(zhì)（巖石或土）構(gòu)成；它是土木工程的“根”，支承著上部結(jié)構(gòu)。地殼：一般厚度為30~80km,構(gòu)成天然地基的物質(zhì)是地殼中的巖石和土。地基與地層（包括巖層）的區(qū)別地基是指受土木工程結(jié)構(gòu)影響的那一部分地層。1.地基由地殼中的物質(zhì)（巖石或土）構(gòu)成；它是土木工程的“52.土的基本工程特性土具有壓縮性這是由土的三相組成決定的。固相：固體顆粒（巖石碎屑、礦物顆粒）液相：孔隙中的水氣相：孔隙中的氣體；S-----為地基沉降量即建筑物沉降量2.土的基本工程特性土具有壓縮性這是由土的三相組成決定的63.關(guān)于地基承載力的概念指保證在地基穩(wěn)定條件下，地基壓縮變形在房屋容許范圍內(nèi)時，地基單位面積上所能承受的最大荷載。地基的強(qiáng)度條件要求是：3.關(guān)于地基承載力的概念指保證在地基穩(wěn)定條件下，地基74.要計算地基即工程結(jié)構(gòu)的最終沉降量，使其沉降量保證在規(guī)定的容許范圍之內(nèi)；規(guī)范規(guī)定的容許值4.要計算地基即工程結(jié)構(gòu)的最終沉降量，使其沉降量保證在規(guī)定8地質(zhì)勘察地質(zhì)勘察9對建設(shè)場地的地質(zhì)情況，認(rèn)真進(jìn)行勘察，通過鉆孔取樣了解土層、巖層的分布對建設(shè)場地的地質(zhì)情況，認(rèn)真進(jìn)行勘察，通過鉆孔取樣了解10土木工程概論《巖土與地下工程》課件11土木工程概論《巖土與地下工程》課件12

工程地質(zhì)勘察報告的整理及閱讀勘察報告的內(nèi)容場地地形圖勘探點的平面布置圖工程地質(zhì)剖面圖地基各土層的物理力學(xué)性質(zhì)總表提出有關(guān)地基基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)如基礎(chǔ)埋置深度、地基承載力、地下水位。

根據(jù)場地地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，提出多種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案比較，為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提供重要依據(jù)。工程地質(zhì)勘察報告的整理及閱讀根據(jù)場地地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分13下臥層地基與基礎(chǔ)工程D埋深Dq=D均布荷載持力層（受力層）地基基礎(chǔ)FG主要受力層下臥層地基與基礎(chǔ)工程D埋深Dq=D均布荷載持力層（14軟土層樁Pile：指垂直或者稍傾斜布置于地基中，其斷面相對其長度較小的桿狀構(gòu)件。樁的功能：通過桿件的側(cè)壁摩阻力和端阻力將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到深處的地基上。深基礎(chǔ)---樁基礎(chǔ)軟土層樁Pile：指垂直或者稍傾斜布置于地基中，其斷面15夯錘下落地基處理技術(shù)—強(qiáng)夯夯錘下落地基處理技術(shù)—強(qiáng)夯16深基坑支護(hù)工程----排樁支護(hù)深基坑支護(hù)工程----排樁支護(hù)17土木工程概論《巖土與地下工程》課件186.2基礎(chǔ)工程天然地基：天然土層，不對地基土做處理淺基礎(chǔ)：

(1)埋深小于5m的柱基或墻基，(2)埋深小于基礎(chǔ)寬度的筏基、箱基，埋深大于5m，(3)不考慮側(cè)面摩擦力DD6.2基礎(chǔ)工程DD19下臥層地基與基礎(chǔ)D埋深Dq=D均布荷載持力層（受力層）地基基礎(chǔ)FG主要受力層下臥層地基與基礎(chǔ)D埋深Dq=D均布荷載持力層（受力20人工地基：加固上部土層，提高承載力。經(jīng)過地基處理軟土人工地基：加固上部土層，提高承載力。經(jīng)過地基處理軟土21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)化及不風(fēng)化泥巖樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)大直徑鉆孔樁風(fēng)化砂巖及粉砂巖部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥221按基礎(chǔ)埋深分類2按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式分類3按基礎(chǔ)剛度分類 無筋擴(kuò)展(剛性)基礎(chǔ) 擴(kuò)展基礎(chǔ)4按基礎(chǔ)材料分類淺基礎(chǔ)分類淺基礎(chǔ)的類型1按基礎(chǔ)埋深分類淺基礎(chǔ)分類淺基礎(chǔ)的類型232按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式分類1)單獨基礎(chǔ):柱下或墻下,土質(zhì)較好Individualfooting,padfoundation獨立基礎(chǔ)的主要受力層深度1.5b淺基礎(chǔ)分類2按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式分類1)單獨基礎(chǔ):柱下或墻下,土質(zhì)242)條型基礎(chǔ)墻下或柱下條形基礎(chǔ),柱下:一般是土質(zhì)差,兩側(cè)單獨基礎(chǔ)相連Stripfoundation條形基礎(chǔ)的主要受力層深度3.0b淺基礎(chǔ)分類2)條型基礎(chǔ)墻下或柱下條形基礎(chǔ),柱下:一般是土質(zhì)差,兩253)十字交叉基礎(chǔ)柱下:土質(zhì)更差,或荷載很大,四面基礎(chǔ)相連縱向條形基礎(chǔ)橫向條形基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類CrossStripfooting3)十字交叉基礎(chǔ)柱下:土質(zhì)更差,或荷載很大,四面基礎(chǔ)相連264)片筏基礎(chǔ)土質(zhì)更差,單獨基礎(chǔ)聯(lián)成整體,游泳館,筏下有肋,板下處理淺基礎(chǔ)分類Matfoundation4)片筏基礎(chǔ)土質(zhì)更差,單獨基礎(chǔ)聯(lián)成整體,游泳館,筏下有肋,275)箱形基礎(chǔ)有筏、墻和頂板形成箱，整體性更好底板外墻內(nèi)墻淺基礎(chǔ)分類5)箱形基礎(chǔ)有筏、墻和頂板形成箱，整體性更好底板外墻內(nèi)墻淺286)殼體基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類6)殼體基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類29按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式單獨基礎(chǔ)Individualfootingpadfoundation

條形基礎(chǔ)Stripfooting

十字交叉基礎(chǔ)Crossstripfooting

筏板基礎(chǔ)Matfoundation

箱形基礎(chǔ)Boxfoundation

殼體基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類Matfoundation按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式淺基礎(chǔ)分類Matfoundation306.3地基處理一、換土墊層法二、壓密法軟土墊層三、排水固結(jié)法四、復(fù)合地基五、加筋土

地基處理6.3地基處理一、換土墊層法軟土墊層三、排水固結(jié)法地基31靜重碾壓Compactionbyrolling振動平胎碾－礫石Pneumatictiredroller羊足碾－粘性土或粉土Sheepsfootroller機(jī)械壓密平滑鼓型振動碾Vibrocompactionforsand靜重碾壓Compactionbyrolling振動平胎32

沖擊荷重壓密夯板壓密法：適用于填土、松砂荷濕陷性黃土影響深度：1.5~2.5m機(jī)械壓密沖擊荷重壓密機(jī)械壓密33

強(qiáng)夯法錘重：8~25t，最大200t落距：8~25m有效深度：5~10m承載力：180~250kPa1969年，法國1978年，中國強(qiáng)夯設(shè)備：夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置加固機(jī)理：動態(tài)能量,波的傳播和密實固結(jié)加固效果：提高承載力、減小沉降量，消除液化可能、消除濕陷性等優(yōu)缺點：經(jīng)濟(jì)；噪音強(qiáng)夯法錘重：8~25t，最大200t1969年，法國1934振動平板碾－級配砂或者砂、礫和粘性土的混合土Vibratingplateforhandoperation

振動板壓密振動平板碾－級配砂或者砂、礫和粘性土的混合土振動板壓密35塑料排水板施工工藝流程圖真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場排水固結(jié)法塑料排水板施工工藝流程圖真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場排水固結(jié)法36真空管網(wǎng)鋪設(shè)真空管網(wǎng)鋪設(shè)37

真空系統(tǒng)第一層土工布鋪設(shè)土工布鋪設(shè)土工布縫接真空系統(tǒng)第一層土工布鋪設(shè)土工布鋪設(shè)土工布縫接38真空系統(tǒng)雙層密封土工膜的鋪設(shè)

真空系統(tǒng)雙層密封土工膜的鋪設(shè)39真空系統(tǒng)土工膜的密封

真空系統(tǒng)土工膜的密封40

出膜連接與真空系統(tǒng)安裝出膜連接出膜管與真空泵連接出膜連接與真空系統(tǒng)安裝出膜連接出膜管與真空泵連接41

試抽真空試抽真空42復(fù)合地基組成天然地基土土質(zhì)樁或膠結(jié)摻料樁砂石墊層基礎(chǔ)復(fù)合地基組成43振沖樁(起源于德國,我國于70年代引入)(1)設(shè)備,振沖器d=270~420mm,l=2~3m,G=8~20KN(2)原理:振:偏心輪旋轉(zhuǎn),振動加密,使顆粒移動沖:高壓水從中間穿過,土顆粒振浮液化固結(jié)振沖樁復(fù)合地基振沖樁(起源于德國,我國于70年代引入)振沖樁復(fù)合地基44平路堤加筋加筋土平路堤加筋加筋土456.4深基坑工程6.4深基坑工程46土木工程概論《巖土與地下工程》課件47土木工程概論《巖土與地下工程》課件48土木工程概論《巖土與地下工程》課件49土木工程概論《巖土與地下工程》課件50土釘土釘51土木工程概論《巖土與地下工程》課件52土木工程概論《巖土與地下工程》課件53土木工程概論《巖土與地下工程》課件54土木工程概論《巖土與地下工程》課件55土木工程概論《巖土與地下工程》課件56土木工程概論《巖土與地下工程》課件57土木工程概論《巖土與地下工程》課件58土木工程概論《巖土與地下工程》課件59土木工程概論《巖土與地下工程》課件60土木工程概論《巖土與地下工程》課件61土木工程概論《巖土與地下工程》課件62第二部分地下結(jié)構(gòu)工程6.5地下工程簡介（1）概念：建造在巖石中、土中或水底下的建筑工程統(tǒng)稱為地下工程。2.85第二部分地下結(jié)構(gòu)工程6.5地下工程簡介2.8563土木工程概論《巖土與地下工程》課件64上海楊浦電廠取水工程上海楊浦電廠取水工程65土木工程概論《巖土與地下工程》課件66香港東區(qū)海底隧道香港東區(qū)海底隧道67⑵類型：按使用功能分為工業(yè)建筑工程（如工廠、電站）、民用建筑工程（如人民防空工程、地下商店、地下劇場）、交通運輸工程（如地下鐵道、鐵路和公路隧道）、礦山建筑工程（如礦井）、水工建筑工程（如輸水道）、軍事工程（如指揮所、通訊樞紐、軍火庫）和各種服務(wù)性設(shè)施。匈牙利布達(dá)佩斯地鐵候車室⑵類型：匈牙利布達(dá)佩斯地鐵候車室68儲藏室?guī)r石中的地下建筑儲藏室?guī)r石中的地下建筑69地下廠房利用天然巖洞地下工廠地下廠房利用天然巖洞地下工廠70東京八重洲地下街。分三層，左右兩側(cè)上層為商場、中層為車庫，底層為機(jī)房，中部為地下鐵道。埋入土中的地下街道東京八重洲地下街。分三層，左右兩側(cè)上層為商場、中層為車庫，底71⑶結(jié)構(gòu)形式：地下建筑物可以構(gòu)筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盤式和房間式的布置，并可建成多層多跨的框架結(jié)構(gòu)。平頂直墻式隧道⑶結(jié)構(gòu)形式：平頂直墻式隧道72北京天外天地下商場主要采用：五連拱多跨梁柱結(jié)構(gòu)施工方法，雙層導(dǎo)洞轉(zhuǎn)向技術(shù)。平頂直墻田字型開挖施工技術(shù)；暗挖拱型結(jié)構(gòu)與明挖框架結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。土木工程概論《巖土與地下工程》課件73五連拱效果圖五連拱效果圖74地下建筑物的橫斷面有各種不同形狀。最常見的有：圓形、矩形、拱頂直墻（包括厚拱薄墻）、拱頂曲墻、落地拱、穹頂直墻等地下建筑物的橫斷面有各種不同形狀。75平頂直墻平頂直墻76曲頂直墻曲頂直墻77

⑷地下建筑物的特點：可作為有效的防空、防炸設(shè)施，形成恒溫恒濕防震防振的環(huán)境，并能節(jié)約地面建筑占地。但地質(zhì)條件要求較高，施工困難、投資較高。⑷地下建筑物的特點：78⑸地下建筑物的結(jié)構(gòu)特點：與巖（土）接觸處必須有襯砌結(jié)構(gòu)。襯砌結(jié)構(gòu)的作用：承受巖（土）層和爆炸等靜力和動力荷載，并防止地下水和潮氣的侵入。⑸地下建筑物的結(jié)構(gòu)特點：襯砌結(jié)構(gòu)的作用：承受巖（土）層和79襯砌結(jié)構(gòu)。材料為鋼筋混凝土或磚、石。襯砌結(jié)構(gòu)。材料為鋼筋混凝土或磚、石。80⑹發(fā)展概況：古代地下建筑：人類在原始時期就利用天然洞穴作為群居、活動場所和墓室。我國的地下儲糧已有5000多年歷史，敦煌、云崗、龍門三大石窟群也是我國古代杰出的地下建筑工程。⑹發(fā)展概況：古代地下建筑：人類在原始時期就利用天然洞穴作81土木工程概論《巖土與地下工程》課件82土木工程概論《巖土與地下工程》課件83懸空寺，全國重點文物保護(hù)單位，是佛、道教合一的獨特寺廟。位于山西省渾（hun）源縣城南5km金龍峽半崖峭壁間。始建于北魏后期，至今已有1400多年歷史。懸空寺，全國重點文物保護(hù)單位，是佛、道教合一的獨特寺廟。位于84土木工程概論《巖土與地下工程》課件85這個歷史時期所謂地下建筑工程多局限于帝王貴人的陵墓和人類居住的窯洞。

近代地下建筑

從英國1860年修建、1863年運營的第一條地下鐵道算起，至今也只有140多年的歷史。由于戰(zhàn)爭頻繁、城市人口增加、環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及能源危機(jī)等因素的影響，地下建筑工程在一些國家得到迅速發(fā)展?！毡?0年代建造地下工程總量近1億立方米，70年代為3億立方米?！▏屠璧叵陆煌ㄒ?guī)劃為上下兩層。——美國已建成4000多座人防指揮所?！鸬浣ǔ陕裨诘叵?10m深的地下巖石中的熱水庫。這個歷史時期所謂地下建筑工程多局限于帝王貴人的陵墓和人類居住86土木工程概論《巖土與地下工程》課件87土木工程概論《巖土與地下工程》課件88我國自50年代初開始，修建了大量的防空地下建筑工程。這些工程可作為地下餐廳、商店、醫(yī)院等。戰(zhàn)爭時期則可改建為人防指揮所和民房掩蔽所。6.6地下鐵道⑴概念：地下鐵道（地鐵）是指在城市地下由電力機(jī)車牽引的鐵路，是解決大城市交通擁擠的大量、快速、安全運送乘客的現(xiàn)代交通工具，在戰(zhàn)時還起到防護(hù)的作用。城市軌道交通：地鐵、輕軌、有軌電車和磁懸浮列車

我國自50年代初開始，修建了大量的防空地下建筑工程。這些工程89⑵.地鐵的分類：按其所處的位置可分為:

淺埋地鐵；將線路埋設(shè)在地面街道之下，線路走向受到城市地面建筑物的影響，線路頂部、地鐵車站頂部要有最小的回填土層。

深埋地鐵；不受城市地面建筑物的影響，多數(shù)線路在平面上都為直線。

地面地鐵線路段一般修建在居民較少的城郊。⑵.地鐵的分類：按其所處的位置可分為:淺埋地鐵；將線90高架地鐵線路段設(shè)置在用鋼或鋼筋混凝土建造的高架線路橋上。高架地鐵線路段設(shè)置在用鋼或鋼筋混凝土建造的高架線路橋上。91⑶.地鐵建筑物的組成

地鐵車站類型有島式車站、側(cè)式車站、混合式車站。區(qū)間隧道是連接各車站區(qū)的線路通道。⑶.地鐵建筑物的組成地鐵車站類型有島式車站、側(cè)式車站92土木工程概論《巖土與地下工程》課件93

出入口建筑物有地面站廳、自動扶梯斜隧道、地面牽出線。出入口建筑物有地面站廳、94土木工程概論《巖土與地下工程》課件95土木工程概論《巖土與地下工程》課件96土木工程概論《巖土與地下工程》課件97世界各國的大城市都非常重視地鐵建設(shè)。2000年前，距統(tǒng)計全世界已有81個城市的地鐵投入運行，有30個城市的地鐵正在修建和設(shè)計中。我國除了北京有地鐵外，改革開放后，上海、廣州、深圳等城市的地鐵建設(shè)也迅速發(fā)展起來。到目前2015年，中國將有37座城市擁有地鐵。世界各國的大城市都非常重視地鐵建設(shè)。98廣州地鐵青島地鐵青紡醫(yī)院車站工程廣州地鐵青島地鐵青紡醫(yī)院車站工程99上海地鐵江蘇路車站工程上海規(guī)劃在2020年將建成10條輕軌鐵路和6條地鐵，共同組成市區(qū)和近郊的快速便捷的交通網(wǎng)。上海地鐵江蘇路車站工程上海規(guī)劃在2020年將建成10條輕軌鐵100土木工程概論《巖土與地下工程》課件1016.7隧道工程包括：鐵路隧道道路隧道水底隧道特點：穿越天然障礙地質(zhì)條件復(fù)雜多變施工技術(shù)要求高、難度大6.7隧道工程包括：鐵路隧道102主要施工方法

明挖法或圍堤明挖法（敞口開挖基坑，修建隧道后覆填）

鉆眼爆破法（適用于硬巖中開挖隧道）

盾構(gòu)法：盾構(gòu)為一鋼制圓筒，周邊設(shè)置千斤頂推向前方。

頂管法

沉管法：多用于水底隧道。主要施工方法明挖法或圍堤明挖法（敞口開挖基坑，修建隧道后覆103頂管法施工示意圖頂管法施工示意圖104土木工程概論《巖土與地下工程》課件105龐大的隧道施工設(shè)備龐大的隧道施工設(shè)備106土木工程概論《巖土與地下工程》課件107土木工程概論《巖土與地下工程》課件108黃浦江人行隧道:為我國第一條越江人行隧道，建于浦西南京路外灘與浦東陸家嘴東方明珠塔之間，隧道內(nèi)徑6.67米，全長646.7米。

黃浦江人行隧道:為我國第一條越江人行隧道，建于浦西南京路外灘109著名鐵路隧道獅球嶺隧道

是中國最早建成的鐵路隧道，位于臺灣省基隆經(jīng)臺北至新竹窄軌鐵路的基隆與七堵之間，全長261米。隧道于1887年從南北兩端同時開工。著名鐵路隧道獅球嶺隧道110土木工程概論《巖土與地下工程》課件111八達(dá)嶺隧道

是中國自行設(shè)計和施工的第一座越嶺隧道，位于（北）京包（頭）鐵路青龍橋車站附近。這座單線隧道全長1091米，由我國杰出的工程師詹天佑親自規(guī)劃督造，1907年開工，在中國技術(shù)人員和工人的努力下，僅用18個月，于1908年竣工。八達(dá)嶺隧道112土木工程概論《巖土與地下工程》課件113關(guān)角隧道

青藏鐵路開通前已開通運營的海拔最高的鐵路隧道關(guān)角隧道

114以“難”著稱的隧道：南嶺隧道（湖南）以“難”著稱的隧道：南嶺隧道（湖南）115中國已通車的最長雙線電氣化鐵路隧道:大瑤山隧道中國已通車的最長雙線電氣化鐵路隧道:大瑤山隧道116土木工程概論《巖土與地下工程》課件117中國第一座重載鐵路雙線隧道：軍都山隧道，位于北京市延慶縣東南，燕山北麓

中國第一座重載鐵路雙線隧道：軍都山隧道，位于北京市延慶縣東南118米花嶺隧道是中國已通車的最長單線電氣化鐵路隧道，位于南昆鐵路經(jīng)過的廣西壯族自治區(qū)田林縣板桃鄉(xiāng)境內(nèi)，全長9392米。米花嶺隧道是中國已通車的最長單線電氣化鐵路隧道，位于南昆鐵路119土木工程概論《巖土與地下工程》課件120土木工程概論《巖土與地下工程》課件121中國鐵路瓦斯含量最高的長大隧道：家竹箐隧道,位于南昆鐵路中國鐵路瓦斯含量最高的長大隧道：家竹箐隧道,位于南昆鐵路122秦嶺隧道中國最長的鐵路隧道，位于西（安）（安）康鐵路青岔車站和營盤車站之間，由兩座基本平行的單線隧道組成，兩線間距為30米，其中Ⅰ線隧道全長18460米；Ⅱ線隧道全長18456米。秦嶺隧道中國最長的鐵路隧道，位于西（安）（安）康鐵路青岔車站123土木工程概論《巖土與地下工程》課件124土木工程概論《巖土與地下工程》課件125土木工程概論《巖土與地下工程》課件126風(fēng)火山隧道是世界海拔第一高的鐵路隧道，位于青藏鐵路青海境內(nèi)青藏高原可可西里“無人區(qū)”邊緣，全長1338米，軌面海拔4905米，是世界上海拔最高的隧道，也是青藏鐵路重點控制工程。風(fēng)火山隧道是世界海拔第一高的鐵路隧道，位于青藏鐵路青海境內(nèi)青127土木工程概論《巖土與地下工程》課件128土木工程概論《巖土與地下工程》課件129著名海底隧道著名海底隧道130土木工程概論《巖土與地下工程》課件131

目前，全世界已建成和計劃建設(shè)的海底隧道有20多條，主要分布在日本、美國、西歐、中國的香港九龍等地區(qū)。從工程規(guī)模和現(xiàn)代化程度上看，當(dāng)今世界最有代表性的跨海隧道工程，莫過于英法隧道和日本青函隧道。英法隧道橫貫多佛爾海峽，從英國的福克斯通到法國的桑加特，把英倫三島與歐洲大陸連接起來。隧道由兩股火車隧道和一股工作隧道構(gòu)成，全長53公里，海底部分37公里。該隧道已于1995年建成通車目前，全世界已建成和計劃建設(shè)的海底隧道有20132青島膠州灣海底隧道南接黃島區(qū)的薛家島街道辦事處，北連青島主城區(qū)的團(tuán)島，下穿膠州灣灣口海域。隧道全長約7800米，其中海底段隧道長約3950米。設(shè)雙向六車道，設(shè)計車速80公里/小時。青島膠州灣海底隧道133由于英倫海峽隧道把歐洲大陸與英倫三島聯(lián)系起來,再乘座高速列車(Eurostar歐洲之星),從倫敦到巴黎僅需要3小時,穿越英吉利海峽僅需要20分鐘.由于英倫海峽隧道把歐洲大陸與英倫三島聯(lián)系起來,再乘座高速列車134歐洲之星時速達(dá)到308km歐洲之星時速達(dá)到308km135由英法兩國共同同意的這項海底隧道工程，將是本世紀(jì)最浩大的一項建筑計劃，堪與巴拿馬運河和蘇伊士運河等偉大工程相提并論。它有兩個火車隧道，直徑各為6米，兩者之間另有一個直徑4.5米的后勤隧道，隧道全長50公里，其中37.2公里在海底，12.8公里在兩端的陸地下面，將是歐洲最長的海底隧道（全世界最長的海底隧道在日本本州與北海道之間，全長54公里）。海底隧道立體示意圖由英法兩國共同同意的這項海底隧道工程，將是本世紀(jì)最浩大的一項136土木工程概論《巖土與地下工程》課件137土木工程概論《巖土與地下工程》課件138香港東區(qū)海底隧道香港東區(qū)海底隧道139第六章巖土與地下工程專題第六章巖土與地下工程專題140第二部分地下結(jié)構(gòu)工程概論第一部分巖土工程概論第二部分地下結(jié)構(gòu)工程概論第一部分巖土工程概論141第一部分巖土工程6.1巖土工程概念

《巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》定義為：“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學(xué)技術(shù)?！敝袊蟀倏迫珪x為：“土木工程的一個分支，以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ)，涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術(shù)科學(xué)?！钡谝徊糠謳r土工程6.1巖土工程概念142萬丈高樓從地起萬丈高樓從地起1431.地基由地殼中的物質(zhì)（巖石或土）構(gòu)成；它是土木工程的“根”，支承著上部結(jié)構(gòu)。地殼：一般厚度為30~80km,構(gòu)成天然地基的物質(zhì)是地殼中的巖石和土。地基與地層（包括巖層）的區(qū)別地基是指受土木工程結(jié)構(gòu)影響的那一部分地層。1.地基由地殼中的物質(zhì)（巖石或土）構(gòu)成；它是土木工程的“1442.土的基本工程特性土具有壓縮性這是由土的三相組成決定的。固相：固體顆粒（巖石碎屑、礦物顆粒）液相：孔隙中的水氣相：孔隙中的氣體；S-----為地基沉降量即建筑物沉降量2.土的基本工程特性土具有壓縮性這是由土的三相組成決定的1453.關(guān)于地基承載力的概念指保證在地基穩(wěn)定條件下，地基壓縮變形在房屋容許范圍內(nèi)時，地基單位面積上所能承受的最大荷載。地基的強(qiáng)度條件要求是：3.關(guān)于地基承載力的概念指保證在地基穩(wěn)定條件下，地基1464.要計算地基即工程結(jié)構(gòu)的最終沉降量，使其沉降量保證在規(guī)定的容許范圍之內(nèi)；規(guī)范規(guī)定的容許值4.要計算地基即工程結(jié)構(gòu)的最終沉降量，使其沉降量保證在規(guī)定147地質(zhì)勘察地質(zhì)勘察148對建設(shè)場地的地質(zhì)情況，認(rèn)真進(jìn)行勘察，通過鉆孔取樣了解土層、巖層的分布對建設(shè)場地的地質(zhì)情況，認(rèn)真進(jìn)行勘察，通過鉆孔取樣了解149土木工程概論《巖土與地下工程》課件150土木工程概論《巖土與地下工程》課件151

工程地質(zhì)勘察報告的整理及閱讀勘察報告的內(nèi)容場地地形圖勘探點的平面布置圖工程地質(zhì)剖面圖地基各土層的物理力學(xué)性質(zhì)總表提出有關(guān)地基基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)如基礎(chǔ)埋置深度、地基承載力、地下水位。

根據(jù)場地地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，提出多種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案比較，為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提供重要依據(jù)。工程地質(zhì)勘察報告的整理及閱讀根據(jù)場地地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分152下臥層地基與基礎(chǔ)工程D埋深Dq=D均布荷載持力層（受力層）地基基礎(chǔ)FG主要受力層下臥層地基與基礎(chǔ)工程D埋深Dq=D均布荷載持力層（153軟土層樁Pile：指垂直或者稍傾斜布置于地基中，其斷面相對其長度較小的桿狀構(gòu)件。樁的功能：通過桿件的側(cè)壁摩阻力和端阻力將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到深處的地基上。深基礎(chǔ)---樁基礎(chǔ)軟土層樁Pile：指垂直或者稍傾斜布置于地基中，其斷面154夯錘下落地基處理技術(shù)—強(qiáng)夯夯錘下落地基處理技術(shù)—強(qiáng)夯155深基坑支護(hù)工程----排樁支護(hù)深基坑支護(hù)工程----排樁支護(hù)156土木工程概論《巖土與地下工程》課件1576.2基礎(chǔ)工程天然地基：天然土層，不對地基土做處理淺基礎(chǔ)：

(1)埋深小于5m的柱基或墻基，(2)埋深小于基礎(chǔ)寬度的筏基、箱基，埋深大于5m，(3)不考慮側(cè)面摩擦力DD6.2基礎(chǔ)工程DD158下臥層地基與基礎(chǔ)D埋深Dq=D均布荷載持力層（受力層）地基基礎(chǔ)FG主要受力層下臥層地基與基礎(chǔ)D埋深Dq=D均布荷載持力層（受力159人工地基：加固上部土層，提高承載力。經(jīng)過地基處理軟土人工地基：加固上部土層，提高承載力。經(jīng)過地基處理軟土160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)化及不風(fēng)化泥巖樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)大直徑鉆孔樁風(fēng)化砂巖及粉砂巖部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥1611按基礎(chǔ)埋深分類2按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式分類3按基礎(chǔ)剛度分類 無筋擴(kuò)展(剛性)基礎(chǔ) 擴(kuò)展基礎(chǔ)4按基礎(chǔ)材料分類淺基礎(chǔ)分類淺基礎(chǔ)的類型1按基礎(chǔ)埋深分類淺基礎(chǔ)分類淺基礎(chǔ)的類型1622按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式分類1)單獨基礎(chǔ):柱下或墻下,土質(zhì)較好Individualfooting,padfoundation獨立基礎(chǔ)的主要受力層深度1.5b淺基礎(chǔ)分類2按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式分類1)單獨基礎(chǔ):柱下或墻下,土質(zhì)1632)條型基礎(chǔ)墻下或柱下條形基礎(chǔ),柱下:一般是土質(zhì)差,兩側(cè)單獨基礎(chǔ)相連Stripfoundation條形基礎(chǔ)的主要受力層深度3.0b淺基礎(chǔ)分類2)條型基礎(chǔ)墻下或柱下條形基礎(chǔ),柱下:一般是土質(zhì)差,兩1643)十字交叉基礎(chǔ)柱下:土質(zhì)更差,或荷載很大,四面基礎(chǔ)相連縱向條形基礎(chǔ)橫向條形基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類CrossStripfooting3)十字交叉基礎(chǔ)柱下:土質(zhì)更差,或荷載很大,四面基礎(chǔ)相連1654)片筏基礎(chǔ)土質(zhì)更差,單獨基礎(chǔ)聯(lián)成整體,游泳館,筏下有肋,板下處理淺基礎(chǔ)分類Matfoundation4)片筏基礎(chǔ)土質(zhì)更差,單獨基礎(chǔ)聯(lián)成整體,游泳館,筏下有肋,1665)箱形基礎(chǔ)有筏、墻和頂板形成箱，整體性更好底板外墻內(nèi)墻淺基礎(chǔ)分類5)箱形基礎(chǔ)有筏、墻和頂板形成箱，整體性更好底板外墻內(nèi)墻淺1676)殼體基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類6)殼體基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類168按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式單獨基礎(chǔ)Individualfootingpadfoundation

條形基礎(chǔ)Stripfooting

十字交叉基礎(chǔ)Crossstripfooting

筏板基礎(chǔ)Matfoundation

箱形基礎(chǔ)Boxfoundation

殼體基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)分類Matfoundation按基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式淺基礎(chǔ)分類Matfoundation1696.3地基處理一、換土墊層法二、壓密法軟土墊層三、排水固結(jié)法四、復(fù)合地基五、加筋土

地基處理6.3地基處理一、換土墊層法軟土墊層三、排水固結(jié)法地基170靜重碾壓Compactionbyrolling振動平胎碾－礫石Pneumatictiredroller羊足碾－粘性土或粉土Sheepsfootroller機(jī)械壓密平滑鼓型振動碾Vibrocompactionforsand靜重碾壓Compactionbyrolling振動平胎171

沖擊荷重壓密夯板壓密法：適用于填土、松砂荷濕陷性黃土影響深度：1.5~2.5m機(jī)械壓密沖擊荷重壓密機(jī)械壓密172

強(qiáng)夯法錘重：8~25t，最大200t落距：8~25m有效深度：5~10m承載力：180~250kPa1969年，法國1978年，中國強(qiáng)夯設(shè)備：夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置加固機(jī)理：動態(tài)能量,波的傳播和密實固結(jié)加固效果：提高承載力、減小沉降量，消除液化可能、消除濕陷性等優(yōu)缺點：經(jīng)濟(jì)；噪音強(qiáng)夯法錘重：8~25t，最大200t1969年，法國19173振動平板碾－級配砂或者砂、礫和粘性土的混合土Vibratingplateforhandoperation

振動板壓密振動平板碾－級配砂或者砂、礫和粘性土的混合土振動板壓密174塑料排水板施工工藝流程圖真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場排水固結(jié)法塑料排水板施工工藝流程圖真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場排水固結(jié)法175真空管網(wǎng)鋪設(shè)真空管網(wǎng)鋪設(shè)176

真空系統(tǒng)第一層土工布鋪設(shè)土工布鋪設(shè)土工布縫接真空系統(tǒng)第一層土工布鋪設(shè)土工布鋪設(shè)土工布縫接177真空系統(tǒng)雙層密封土工膜的鋪設(shè)

真空系統(tǒng)雙層密封土工膜的鋪設(shè)178真空系統(tǒng)土工膜的密封

真空系統(tǒng)土工膜的密封179

出膜連接與真空系統(tǒng)安裝出膜連接出膜管與真空泵連接出膜連接與真空系統(tǒng)安裝出膜連接出膜管與真空泵連接180

試抽真空試抽真空181復(fù)合地基組成天然地基土土質(zhì)樁或膠結(jié)摻料樁砂石墊層基礎(chǔ)復(fù)合地基組成182振沖樁(起源于德國,我國于70年代引入)(1)設(shè)備,振沖器d=270~420mm,l=2~3m,G=8~20KN(2)原理:振:偏心輪旋轉(zhuǎn),振動加密,使顆粒移動沖:高壓水從中間穿過,土顆粒振浮液化固結(jié)振沖樁復(fù)合地基振沖樁(起源于德國,我國于70年代引入)振沖樁復(fù)合地基183平路堤加筋加筋土平路堤加筋加筋土1846.4深基坑工程6.4深基坑工程185土木工程概論《巖土與地下工程》課件186土木工程概論《巖土與地下工程》課件187土木工程概論《巖土與地下工程》課件188土木工程概論《巖土與地下工程》課件189土釘土釘190土木工程概論《巖土與地下工程》課件191土木工程概論《巖土與地下工程》課件192土木工程概論《巖土與地下工程》課件193土木工程概論《巖土與地下工程》課件194土木工程概論《巖土與地下工程》課件195土木工程概論《巖土與地下工程》課件196土木工程概論《巖土與地下工程》課件197土木工程概論《巖土與地下工程》課件198土木工程概論《巖土與地下工程》課件199土木工程概論《巖土與地下工程》課件200土木工程概論《巖土與地下工程》課件201第二部分地下結(jié)構(gòu)工程6.5地下工程簡介（1）概念：建造在巖石中、土中或水底下的建筑工程統(tǒng)稱為地下工程。2.85第二部分地下結(jié)構(gòu)工程6.5地下工程簡介2.85202土木工程概論《巖土與地下工程》課件203上海楊浦電廠取水工程上海楊浦電廠取水工程204土木工程概論《巖土與地下工程》課件205香港東區(qū)海底隧道香港東區(qū)海底隧道206⑵類型：按使用功能分為工業(yè)建筑工程（如工廠、電站）、民用建筑工程（如人民防空工程、地下商店、地下劇場）、交通運輸工程（如地下鐵道、鐵路和公路隧道）、礦山建筑工程（如礦井）、水工建筑工程（如輸水道）、軍事工程（如指揮所、通訊樞紐、軍火庫）和各種服務(wù)性設(shè)施。匈牙利布達(dá)佩斯地鐵候車室⑵類型：匈牙利布達(dá)佩斯地鐵候車室207儲藏室?guī)r石中的地下建筑儲藏室?guī)r石中的地下建筑208地下廠房利用天然巖洞地下工廠地下廠房利用天然巖洞地下工廠209東京八重洲地下街。分三層，左右兩側(cè)上層為商場、中層為車庫，底層為機(jī)房，中部為地下鐵道。埋入土中的地下街道東京八重洲地下街。分三層，左右兩側(cè)上層為商場、中層為車庫，底210⑶結(jié)構(gòu)形式：地下建筑物可以構(gòu)筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盤式和房間式的布置，并可建成多層多跨的框架結(jié)構(gòu)。平頂直墻式隧道⑶結(jié)構(gòu)形式：平頂直墻式隧道211北京天外天地下商場主要采用：五連拱多跨梁柱結(jié)構(gòu)施工方法，雙層導(dǎo)洞轉(zhuǎn)向技術(shù)。平頂直墻田字型開挖施工技術(shù)；暗挖拱型結(jié)構(gòu)與明挖框架結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。土木工程概論《巖土與地下工程》課件212五連拱效果圖五連拱效果圖213地下建筑物的橫斷面有各種不同形狀。最常見的有：圓形、矩形、拱頂直墻（包括厚拱薄墻）、拱頂曲墻、落地拱、穹頂直墻等地下建筑物的橫斷面有各種不同形狀。214平頂直墻平頂直墻215曲頂直墻曲頂直墻216

⑷地下建筑物的特點：可作為有效的防空、防炸設(shè)施，形成恒溫恒濕防震防振的環(huán)境，并能節(jié)約地面建筑占地。但地質(zhì)條件要求較高，施工困難、投資較高。⑷地下建筑物的特點：217⑸地下建筑物的結(jié)構(gòu)特點：與巖（土）接觸處必須有襯砌結(jié)構(gòu)。襯砌結(jié)構(gòu)的作用：承受巖（土）層和爆炸等靜力和動力荷載，并防止地下水和潮氣的侵入。⑸地下建筑物的結(jié)構(gòu)特點：襯砌結(jié)構(gòu)的作用：承受巖（土）層和218襯砌結(jié)構(gòu)。材料為鋼筋混凝土或磚、石。襯砌結(jié)構(gòu)。材料為鋼筋混凝土或磚、石。219⑹發(fā)展概況：古代地下建筑：人類在原始時期就利用天然洞穴作為群居、活動場所和墓室。我國的地下儲糧已有5000多年歷史，敦煌、云崗、龍門三大石窟群也是我國古代杰出的地下建筑工程。⑹發(fā)展概況：古代地下建筑：人類在原始時期就利用天然洞穴作220土木工程概論《巖土與地下工程》課件221土木工程概論《巖土與地下工程》課件222懸空寺，全國重點文物保護(hù)單位，是佛、道教合一的獨特寺廟。位于山西省渾（hun）源縣城南5km金龍峽半崖峭壁間。始建于北魏后期，至今已有1400多年歷史。懸空寺，全國重點文物保護(hù)單位，是佛、道教合一的獨特寺廟。位于223土木工程概論《巖土與地下工程》課件224這個歷史時期所謂地下建筑工程多局限于帝王貴人的陵墓和人類居住的窯洞。

近代地下建筑

從英國1860年修建、1863年運營的第一條地下鐵道算起，至今也只有140多年的歷史。由于戰(zhàn)爭頻繁、城市人口增加、環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及能源危機(jī)等因素的影響，地下建筑工程在一些國家得到迅速發(fā)展?！毡?0年代建造地下工程總量近1億立方米，70年代為3億立方米?！▏屠璧叵陆煌ㄒ?guī)劃為上下兩層?！绹呀ǔ?000多座人防指揮所?！鸬浣ǔ陕裨诘叵?10m深的地下巖石中的熱水庫。這個歷史時期所謂地下建筑工程多局限于帝王貴人的陵墓和人類居住225土木工程概論《巖土與地下工程》課件226土木工程概論《巖土與地下工程》課件227我國自50年代初開始，修建了大量的防空地下建筑工程。這些工程可作為地下餐廳、商店、醫(yī)院等。戰(zhàn)爭時期則可改建為人防指揮所和民房掩蔽所。6.6地下鐵道⑴概念：地下鐵道（地鐵）是指在城市地下由電力機(jī)車牽引的鐵路，是解決大城市交通擁擠的大量、快速、安全運送乘客的現(xiàn)代交通工具，在戰(zhàn)時還起到防護(hù)的作用。城市軌道交通：地鐵、輕軌、有軌電車和磁懸浮列車

我國自50年代初開始，修建了大量的防空地下建筑工程。這些工程228⑵.地鐵的分類：按其所處的位置可分為:

淺埋地鐵；將線路埋設(shè)在地面街道之下，線路走向受到城市地面建筑物的影響，線路頂部、地鐵車站頂部要有最小的回填土層。

深埋地鐵；不受城市地面建筑物的影響，多數(shù)線路在平面上都為直線。

地面地鐵線路段一般修建在居民較少的城郊。⑵.地鐵的分類：按其所處的位置可分為:淺埋地鐵；將線229高架地鐵線路段設(shè)置在用鋼或鋼筋混凝土建造的高架線路橋上。高架地鐵線路段設(shè)置在用鋼或鋼筋混凝土建造的高架線路橋上。230⑶.地鐵建筑物的組成

地鐵車站類型有島式車站、側(cè)式車站、混合式車站。區(qū)間隧道是連接各車站區(qū)的線路通道。⑶.地鐵建筑物的組成地鐵車站類型有島式車站、側(cè)式車站231土木工程概論《巖土與地下工程》課件232

出入口建筑物有地面站廳、自動扶梯斜隧道、地面牽出線。出入口建筑物有地面站廳、233土木工程概論《巖土與地下工程》課件234土木工程概論《巖土與地下工程》課件235土木工程概論《巖土與地下工程》課件236世界各國的大城市都非常重視地鐵建設(shè)。2000年前，距統(tǒng)計全世界已有81個城市的地鐵投入運行，有30個城市的地鐵正在修建和設(shè)計中。我國除了北京有地鐵外，改革開放后，上海、廣州、深圳等城市的地鐵建設(shè)也迅速發(fā)展起來。到目前2015年，中國將有37座城市擁有地鐵。世界各國的大城市都非常重視地鐵建設(shè)。237廣州地鐵青島地鐵青紡醫(yī)院車站工程廣州地鐵青島地鐵青紡醫(yī)院車站工程238上海地鐵江蘇路車站工程上海規(guī)劃在2020年將建成10條輕軌鐵路和6條地鐵，共同組成市區(qū)和近郊的快速便捷的交通網(wǎng)。上海地鐵江蘇路車站工程上海規(guī)劃在2020年將建成10條輕軌鐵239土木工程概論《巖土與地下工程》課件2406.7隧道工程包括：鐵路隧道道路隧道水底隧道特點：穿越天然障礙地質(zhì)條件復(fù)雜多變施工技術(shù)要求高、難度大6.7隧道工程包括：鐵路隧道241主要施工方法

明挖法或圍堤明挖法（敞口開挖基坑，修建隧道后覆填）

鉆眼爆破法（適用于硬巖中開挖隧道）

盾構(gòu)法：盾構(gòu)為一鋼制圓筒，周邊設(shè)置千斤頂推向前方。

頂管法

沉管法：多用于水底隧道。主要施工方法明挖法或圍堤明挖法（敞口開挖基坑，修建隧道后覆242頂管法施工示意圖頂管法施工示意圖243土木工程概論《巖土與地下工程》課件244龐大的隧道施工設(shè)備龐大的隧道施工設(shè)備245土木工程概論《巖土與地下工程》課件246土木工程概論《巖土與地下工程》課件247黃浦江人行隧道:為我國第一條越江人行隧道，建于浦西南京路外灘與浦東陸家嘴東方明珠塔之間，隧道內(nèi)徑6.67米，全長646.7米。

黃浦江人行隧道:為我國第一條越江人行隧道，建于浦西南京路外灘248著名鐵路隧道獅球嶺隧道

是中國最早建成的鐵路隧道，位于臺灣省基隆經(jīng)臺北至新竹窄軌鐵路的基