土石方與基礎(chǔ)工程施工課程任務(wù)書教案

xx職業(yè)技術(shù)學(xué)院LuzhouVocational&TechnicalCollege教案課程名稱:土石方與基礎(chǔ)工程施工（二）講授班級:11級建工5、6、7班主講教師:職稱:部門:xx職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程授課任務(wù)書2012至2013學(xué)年上期課程名稱土石方與基礎(chǔ)工程施工（一）課程編號lzyJZ1227課程類別專業(yè)課程課程學(xué)分5.0適用專業(yè)建筑工程技術(shù)教研室主任簽字系（院、部）主任簽字教學(xué)任務(wù)下達(dá)日期：學(xué)期授課任務(wù)書填寫及使用說明1．本任務(wù)書由任課教師根據(jù)教研室下達(dá)的教學(xué)任務(wù)填寫相關(guān)信息。2.課程編號和課程學(xué)分根據(jù)不同專業(yè)的人才培養(yǎng)方案規(guī)定填寫。3．本任務(wù)書用藍(lán)（黑）鋼筆或簽字筆填寫，也可到教務(wù)處主頁下載模板填寫打印，于每學(xué)期開學(xué)前一周內(nèi)完成。4．本任務(wù)書由任課教師填寫完畢后，經(jīng)系（院、部）審核簽字后，報教務(wù)科審核簽字蓋章后再下發(fā)任課教師。5．教師應(yīng)將該任務(wù)書和教案一起裝訂，隨時接受檢查。一、學(xué)期授課計劃編訂依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)名稱、批準(zhǔn)單位及時間《土石方與基礎(chǔ)工程施工課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》，教務(wù)處，2010年8月。本學(xué)期主要講授的內(nèi)容（授課內(nèi)容起止章節(jié)）授課內(nèi)容單元五樁基礎(chǔ)施工和單元六地基處理兩大內(nèi)容，單元七的內(nèi)容分散在單元五、六中。采用教材名稱、作者、出版社及版本《基礎(chǔ)工程施工》，建筑工程出版社，第一版。主要參考書參考書：1.《建筑施工手冊》（第四版）本書編寫組.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20032.《土木工程施工技術(shù)》李慧民主編.北京：中國計劃出版社，20023.《地基與基礎(chǔ)工程施工》朱永祥主編.高等教育出版社，2005年4.《地基與基礎(chǔ)工程施工計算》席永慧徐偉主編.建工教育出版社，2008年標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：1.《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300－2001)2.《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50202-2002)3.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008）8.《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79－2002）4.《建設(shè)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范實施指南》（川建發(fā)〔2006〕158號）四川省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站編。教學(xué)時數(shù)本學(xué)期授課計劃時數(shù)班級本學(xué)期教學(xué)周數(shù)本學(xué)期周學(xué)時數(shù)本學(xué)期計劃教學(xué)時數(shù)預(yù)計假日缺課時數(shù)本學(xué)期實際教學(xué)時數(shù)總時數(shù)其中講授實驗實訓(xùn)見習(xí)實習(xí)練習(xí)測驗復(fù)習(xí)機(jī)動時數(shù)11建工5146806807442教務(wù)處審核意見年月日二、學(xué)期教學(xué)進(jìn)度表周次日期授課章節(jié)及內(nèi)容提要周學(xué)時教學(xué)形式講授學(xué)時實驗實訓(xùn)見習(xí)學(xué)時實訓(xùn)專周作業(yè)次數(shù)1課程綜述與緒論6212建筑場地與地基土6823工程地質(zhì)勘察報告識讀6414塔吊基礎(chǔ)安全計算6824塔吊淺基礎(chǔ)計算工程案例625土方工程量計算6416基坑降水設(shè)計與施工6627基坑工程施工6627深基坑施工案例628－9獨立基礎(chǔ)工程施工612410條形基礎(chǔ)工程施工66211鋼筋砼預(yù)制樁施工64211泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工62112人工挖孔樁施工62112換土墊層法施工64213強夯法施工62113復(fù)習(xí)6414機(jī)動62總學(xué)時合計8024三、學(xué)期實驗（實訓(xùn)）進(jìn)度表周次日期實驗實訓(xùn)內(nèi)容提要周學(xué)時教學(xué)形式實驗實訓(xùn)場地（室）實驗實訓(xùn)設(shè)備567788總學(xué)時2011－2012學(xué)年下期《土石方與基礎(chǔ)工程施工》（二）課程教學(xué)實施總結(jié)一、計劃安排情況1.人才培養(yǎng)方案安排總課時120學(xué)時，其中理論80學(xué)時，實驗（實習(xí)）40學(xué)時，多媒體80學(xué)時。2.學(xué)期授課計劃總課時80學(xué)時，其中理論80學(xué)時，實驗（實習(xí)）待定學(xué)時，多媒體80學(xué)時。二、實際實施情況1.實際完成的授課總課時74學(xué)時，其中理論74學(xué)時，實驗（實習(xí)）××學(xué)時，復(fù)習(xí)4學(xué)時，機(jī)動2學(xué)時，多媒體74學(xué)時。2.按實施教學(xué)編寫的教案37份，其中理論37份，實驗（實習(xí)）0份，多媒體課件6件。三、教學(xué)效果分析四、教學(xué)后記主要內(nèi)容應(yīng)包括本期課程教學(xué)的亮點、不足之處及改進(jìn)思路等。教研室主任簽字系主任簽字***系（公章）年月日土石方與基礎(chǔ)工程施工課程教案授課題目課程要求與上期內(nèi)容復(fù)習(xí)授課時間第1周周第-節(jié)課次1次課時安排2課時課型（請打√）理論課（√）討論課（√）實驗課（）習(xí)題課（）其他（√）教學(xué)目的與要求1.學(xué)生了解課程內(nèi)容、能力與知識目標(biāo)、學(xué)習(xí)要求、教學(xué)模式、教與學(xué)的方法、考核方式，以及學(xué)習(xí)資料的尋找范圍。2.學(xué)生掌握地基與基礎(chǔ)的概念、本課程與專業(yè)的關(guān)系。教學(xué)重點與難點重點：課程內(nèi)容、能力與知識目標(biāo)、學(xué)習(xí)要求、教學(xué)模式、教與學(xué)的方法、考核方式。地基與基礎(chǔ)的概念、本課程與專業(yè)的關(guān)系教學(xué)方法與手段本次課采用講授、討論、提問、點評等方法。多媒體課件引導(dǎo)，配適當(dāng)?shù)陌鍟?。教學(xué)內(nèi)容一、“土石方與基礎(chǔ)工程施工”課程綜述45′1.本課程的主要內(nèi)容2.學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力與知識目標(biāo)3.本課程的教學(xué)模式（要問學(xué)生支不支持？）4.本課程的教學(xué)方法（要問學(xué)生行不行？）5.本課程的學(xué)習(xí)方法（要問學(xué)生用不用？）6.本課程的考核方式（讓學(xué)生討論3′）7.本課程的參考書目（要重點指出閱讀的資料）8.學(xué)習(xí)要求二、地基與基礎(chǔ)的概念20′1.地基與基礎(chǔ)2.地基的基本要求三、本課程與本專業(yè)的關(guān)系20′四、小結(jié)與作業(yè)布置5′思考題與作業(yè)什么是地基和基礎(chǔ)？它們是怎樣的關(guān)系？請舉例說明地基與基礎(chǔ)的重要性。你打算怎樣學(xué)習(xí)本門課程？第1－1次課講稿課程要求與上期內(nèi)容復(fù)習(xí)一、“土石方與基礎(chǔ)工程施工”（一）課程綜述1．本課程的主要內(nèi)容：本課程主要內(nèi)容是房屋建筑工程基礎(chǔ)工程施工。本學(xué)期主要學(xué)習(xí)工程地質(zhì)勘察報告的識讀、以塔吊基礎(chǔ)為例的地勘基礎(chǔ)應(yīng)力應(yīng)變計算、土石方與基坑開挖施工、獨立基礎(chǔ)工程施工、條形基礎(chǔ)工程施工、預(yù)制樁施工、泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工、人工挖孔樁施工、換填墊層法與強夯法施工等內(nèi)容。2．本課程的教學(xué)模式：擬采用“以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的任務(wù)驅(qū)動導(dǎo)向”的教學(xué)模式。這種這教學(xué)模式是教師作為教學(xué)的組織者，先講解相關(guān)的理論知識，然后以一個具體的工作任務(wù)為載體，安排學(xué)生按工作程序一步一步地工作，教師進(jìn)行指導(dǎo)與解決問題，對作得好的或存不典型問題的施工方案進(jìn)行點評，再讓學(xué)生完成方案，最終進(jìn)行自評、互評、和教師評價形成該工作的成績。按照“咨詢→決策→計劃→實施→檢查→評價”完整的行動導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。其中因條件限制，“實施”與“實體產(chǎn)品”檢查，有待同學(xué)們在以后的工作中進(jìn)行。3．本課程的教學(xué)方法在教學(xué)過程中，主要采用了任務(wù)驅(qū)動法、引導(dǎo)文教學(xué)法、分組討論法、實訓(xùn)作業(yè)法、案例教學(xué)法、視頻資料教學(xué)法等。4．本課程的學(xué)習(xí)方法本課程要具有較深理論基礎(chǔ)知識和技能，操作性較強。因此，需要正確理解基本概念和掌握基本知識，解決實際施工問題。要求同學(xué)們：1.復(fù)習(xí)掌握建筑識圖與構(gòu)造、力學(xué)與結(jié)構(gòu)、建材等相關(guān)知識和技能、以及上期的學(xué)習(xí)內(nèi)容；2.預(yù)習(xí)、尋找相關(guān)的資料（標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范）；3.上課認(rèn)真作好筆記，因為我們要補充一些內(nèi)容。4.認(rèn)真課堂作業(yè)和積極參與分組討論；5.認(rèn)真課后作業(yè)和實訓(xùn)；4．本課程的考核方式本課程采取“30%平時成績＋30%實踐成績＋40%理論考試成績”的模式。平時成績包括三個方面，每個方面的權(quán)重是考勤40%，作業(yè)40%，課堂紀(jì)律20%。一是考勤基本分為100分，采用扣分制。缺一次課扣4分，遲到一次扣1分。二是作業(yè)：輪流抽查。按ABCDE打等級。缺的不得分。三是課堂紀(jì)律基本分為100分，采用扣分制。嚴(yán)重擾亂課堂的，一次扣10分。平時成績＝（100－考勤扣分）×40%＋作業(yè)得分×40%＋（100－紀(jì)律扣分）×20%理論考試成績按考試實際情況打成績。5．本課程的參考書目（一）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.《建設(shè)工程文件歸檔整理規(guī)范》(GB/T50328-2001)2.《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300－2001)3.《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50202-2002)4.《砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50203-2002)5.《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)6.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008）7.《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)程》（JGJ106－2003）8.《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79－2002）9.《地下工程防水技術(shù)規(guī)程》(GB50108-2001)10.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)11.《建設(shè)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范實施指南》（川建發(fā)〔2006〕158號）四川省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站編。（二）書籍1.《建筑施工手冊》（第四版）本書編寫組.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20032.《土木工程施工技術(shù)》李慧民主編.北京：中國計劃出版社，20023.《地基與基礎(chǔ)工程施工》朱永祥主編.高等教育出版社，2005年4.《地基與基礎(chǔ)工程施工計算》席永慧徐偉主編.建工教育出版社，2008年5.《土木工程施工》（上、下冊）重慶大學(xué)等編.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20036.《土木工程施工》劉宗仁、王士川主編.北京：高等教育出版社，2003（三）建筑期刊序號期刊名稱期刊號網(wǎng)站1《建筑結(jié)構(gòu)》1002-848X11-2833/TU2《建筑機(jī)械》1001-554X11-1956/TU/3《建筑機(jī)械化》1001-136611-1919/TU4《建筑節(jié)能》1673-723721-1540/TU5《建筑施工》1004-100131-1334/TU/html/37/2437.html6《四川建筑》1007-898351-1133/TU/html/61/2461-12065.html7《建筑技術(shù)》1000-472611-2253/TU/mag/jzjs/index.asp8《施工技術(shù)》1002-849811-2831/TU/9《四川建筑科學(xué)研究》1008-193351-1142/TU/html/2007-04/224.html10《工程造價管理》1008-216611-3151/TB/skdy.aspx11《工程質(zhì)量管理與監(jiān)測》11-11-3240/TU/QK/98284X/12《工程抗震》1002-841211-1979/P/qk/90341X/200304/13《工程質(zhì)量》1671-370211-3864/TB/14《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化》1004-298911-2989/TU15《工程設(shè)計CAD與智能建筑》1008-138011-3932/TP/qk/98454A/199909/index.shtml16《建筑砌塊與砌塊建筑》1003-527311-4646/TU/sitepage4/index.asp?rwbh=QKQK17《建設(shè)監(jiān)理》1007-410431-1656/TU/qkjj/qkjj.html18《建材標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量管理》1002-385211-1944/TU/qk/96228X/index.shtml19《巖土工程技術(shù)》1007-299311-3813/TU/gyjs.asp?ID=378545220《智能建筑》1672-164011-4991/TU/mtzz/znjz/21《中國建筑防水材料》1004-545732-1342/TU/（四）建筑網(wǎng)站1.中國建設(shè)科技網(wǎng)/2．網(wǎng)易建筑/index_jz.htm3．中國建材網(wǎng)/index.html4．筑龍網(wǎng)5．智能建筑信息網(wǎng)6．中國建筑網(wǎng)/7．中國建筑施工網(wǎng)/index_bj.asp8．中國建設(shè)工程造價信息網(wǎng)/9．中國建筑信息網(wǎng)/gongchengzaojia/10．中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部/緒論一、本課程能力目標(biāo)、知識目標(biāo)與學(xué)習(xí)要求《基礎(chǔ)工程施工》是一門理論性和實踐性較強的土建類專業(yè)課程；是高職高專院校土建類專業(yè)學(xué)生以及從事工程設(shè)計、生產(chǎn)第一線的技術(shù)、質(zhì)量管理和工程監(jiān)理等崗位所必備的知識?！痘A(chǔ)工程施工》課程主要培養(yǎng)建筑工程施工技術(shù)人員從事地基基礎(chǔ)施工管理、處理地基基礎(chǔ)一般問題的能力，課程主要講授工程地質(zhì)勘察報告的識讀、基坑工程施工、淺基礎(chǔ)工程施工、塔吊淺基礎(chǔ)安全計算、樁基工程旌工、地基處理等內(nèi)容。學(xué)生通過《基礎(chǔ)工程施工》課程的學(xué)習(xí)，具備基礎(chǔ)工程施工圖和地質(zhì)勘察報告識讀的能力，確定地基基礎(chǔ)工程施工工藝流程和質(zhì)量檢查的能力，運用所學(xué)知識正確編制基坑工程、基礎(chǔ)工程施工方案的能力，進(jìn)行塔吊淺基礎(chǔ)安全計算的能力，具有地基處理方式和處理工藝的選擇和施工能力；能夠在國家規(guī)范、法律、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，完成地基基礎(chǔ)施工和管理、處理地基基礎(chǔ)一般問題的工作，具備從事本專業(yè)崗位需求的基礎(chǔ)工程施工技能。1.能力目標(biāo)(1)具有讀懂地質(zhì)勘察報告和根據(jù)地質(zhì)勘察報告指導(dǎo)土方施工的能力；(2)具有編制基坑工程施工方案的能力，并依據(jù)施工方案組織和指導(dǎo)施工的能力；(3)能根據(jù)基礎(chǔ)施工圖紙和有關(guān)圍集正確進(jìn)行獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)的圖紙交底，并具有對基礎(chǔ)工程鋼筋配料進(jìn)行計算、審查的能力；(4)能夠編制常見淺基礎(chǔ)類型各分項工程施工方案，并具有組織和指導(dǎo)施工的能力；(5)具有對淺基礎(chǔ)施工各分項工程的柱查、驗收能力；(6)具有對塔吊基礎(chǔ)設(shè)計和指導(dǎo)施工的能力；(7)具有一定的樁基礎(chǔ)和地基處理的施工能力；(8)具有較強的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)。2.知識目標(biāo)(1)掌握土的工程性質(zhì)指標(biāo)的物理意義以及工程應(yīng)用，能夠通過試驗確定土的工程性質(zhì)指標(biāo)，能夠正確識讀地質(zhì)勘察報告；(2)掌握常見基礎(chǔ)的平法表達(dá)和施工構(gòu)造；(3)掌握鋼筋下科長度、基坑土方量計算方法；(4)掌握基礎(chǔ)鋼筋工程、模板工程、混凝土工程施工要點和質(zhì)量檢查；(5)掌握基坑降水、邊坡支護(hù)、土方開挖、土方回填和基坑施工方案的編制等內(nèi)容；(6)掌握塔吊基礎(chǔ)、地基承載力、地基變形、基礎(chǔ)底面積、基礎(chǔ)截面高度和配筋安全計算等內(nèi)容；(7)初步掌握樁基礎(chǔ)施工工藝順序和質(zhì)量檢查；（8)初步了解地基處理方法和適用范圍及施工要點。3.學(xué)習(xí)要求由于地基與基礎(chǔ)課程內(nèi)容具有較強的理論性和實踐性，因此，要求在學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)注意本課程與其他課程的聯(lián)系，如建筑力學(xué)、建筑識圖與繪圖、建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、建筑材料檢測與管理等相關(guān)知識。注重理論與試驗相結(jié)合、理論與工程實踐相結(jié)合，以提高分析問題與解決問題的能力，提高獨立工作與實踐能力。二、地基基礎(chǔ)的概念所有建筑物都要建造在地層上，建筑物荷載都是通過基礎(chǔ)向地基土中傳播擴(kuò)散。因此，當(dāng)?shù)貙映惺芙ㄖ锖奢d后，地層在一定范圍內(nèi)會改變原有的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形。我們將承受建筑物荷載并受其影響的該部分地層，稱為地基。將直接與基礎(chǔ)底面接觸的土層稱為持力層；在地基范圍內(nèi)持力層以下的土層統(tǒng)稱為下臥層(圖0—1)。一般建筑物由兩部分組成，地面以上的結(jié)構(gòu)稱為建筑物的上部結(jié)構(gòu)；地面以下的部分結(jié)構(gòu)稱為建筑物的下部結(jié)構(gòu)；工程中通常將建筑物的下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)，它位于建筑物上部結(jié)構(gòu)與地基之間。基礎(chǔ)的作用是承受建筑物荷載將其荷載合理地傳給地基。基礎(chǔ)都有一定的埋置深度，如圖0—1所示。圖中d表示基礎(chǔ)底面至設(shè)計地面的豎向距離，稱為基礎(chǔ)埋置深度?；A(chǔ)根據(jù)埋置深度不同，可分為兩類：一般將埋置深度不大(d≤5m)且采用一般方法與設(shè)備施工的基礎(chǔ)，稱為淺基礎(chǔ)，如條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。如果基礎(chǔ)埋置深度較大(d>5m)并需用特殊的施工方法和機(jī)械設(shè)備建造的基礎(chǔ)，稱為深基礎(chǔ)，如樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)、沉井和地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等。為了保證建筑物的安全和正常使用，地基應(yīng)滿足兩項基本要求：(1)承載力要求：作用在基礎(chǔ)底面的壓力不得超過地基承載力特征值，以保證地基不至于因承載力不足而失去穩(wěn)定破壞；(2)變形要求：地基的變形(地基沉降量)不得超過建筑物的允許變形值，以保證建筑物不因地基變形過大而產(chǎn)生開裂、損壞而影響正常使用。此外，要求基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身應(yīng)具有足夠的強度和剛度，在地基反力作用下不會發(fā)生強度破壞，并且對地基變形具有一定的調(diào)整能力。良好的地基應(yīng)該具有較高的承載力及較低的壓縮性。如果地基土軟弱，工程性質(zhì)較差，而且建筑物荷載較大，地基承載力和變形都不能滿足上述兩項要求時，需對地基進(jìn)行人工加固處理后才能作為建筑地基，稱為人工地基。而未經(jīng)過加固處理，直接建筑基礎(chǔ)的地基，稱為天然地基。由于基礎(chǔ)工程的費用一般約占建筑總費用的10％—30％，因此，建筑物應(yīng)盡量采用天然地基，以減少基礎(chǔ)工程造價。三、地基與基礎(chǔ)的重要性隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長，城市化建設(shè)發(fā)展的步伐加快，基礎(chǔ)工程的比重逐漸增大，特別呈深基坑工程越來越多，施工的條件與環(huán)境越來越復(fù)雜，工程難度越來越大，工程事故發(fā)生的幾率也就越來越高，盡管絕大多數(shù)工程的技術(shù)人員嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計施工，但仍出現(xiàn)不少工程事故，究其原因主要有工程勘察失誤、基坑設(shè)計失誤、地下水處理不當(dāng)、支撐錨固結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、施工方法錯誤、工程監(jiān)測和管理不當(dāng)、相鄰施工影響、盲目降低造價等。地基和基礎(chǔ)位于地面以下，屬于隱蔽工程，一旦出現(xiàn)事故，輕則上部結(jié)構(gòu)開裂、傾斜，重則建筑物倒塌：而且進(jìn)行補強修復(fù)、加固處理極其困難。［工程案例0－1］加拿大特郎斯康谷倉，因地基承載力不足而發(fā)生嚴(yán)重的整體傾斜。谷倉建筑面積59.4mx23m，高31m，自重2x105kN，谷倉由65個鋼筋混凝土圓形筒倉組成，基礎(chǔ)采用2m厚筏形基礎(chǔ)、埋置深度3.6m。首次裝載后1h谷倉下沉達(dá)30.5cm，裝載24h后傾倒，西端下沉8.8m，東端抬高1.5m，整體傾斜26°53′，如圖0－2所示。事故發(fā)生后經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，地表3m以下埋藏約15m厚的高塑性淤泥質(zhì)軟黏土，加載后谷倉基底壓力達(dá)330kPa，而實際地基極限承載力為277kPa。顯然事故的原因是由于地基軟弱下臥層承載力不足而造成整體失穩(wěn)傾倒，地基強度雖破壞但鋼筋混凝土筒體卻安然無恙。后用388個50t千斤頂、70多個混凝土墩支承在16m[工程案例0-2]在建筑施工時，必須考慮相鄰施工影響，以防發(fā)生事故。深圳某區(qū)一大廈地基基礎(chǔ)深4.5m。該大廈深基坑開挖后，雖然基坑坡面混凝土護(hù)壁尚好，邊坡穩(wěn)定，但2.Om的大直徑人工挖孔樁深達(dá)43m，由于長時間連續(xù)掏土，抽水影響，造成相鄰另一14層大廈發(fā)生不均勻沉降，最大日沉降達(dá)2.Omm，累計沉降10.50cm，樁間差異沉降3.5cm，且已有裂縫出現(xiàn)，大樓整體結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜，并有加快的趨勢。主要原因呈在建大廈43m[工程案例0-3]有些施工單位認(rèn)為基坑工程是一個臨時工程，安全儲備較大，因此隨意取消連梁，邊角支撐，加大樁間距，減少樁徑和配筋，采用噴錨技術(shù)代替止水、擋土結(jié)構(gòu)等，盲目降低工程造價結(jié)果造成嚴(yán)重后患。位于?？谑泻５閸u的宏威大廈與?？诤Ｊ路ㄔ壕C合樓毗鄰。宏威大廈基坑深8.65m，采用坑內(nèi)井點降水；放坡開挖(坡度57°)，邊坡噴錨支護(hù)，其中在靠近海事法院綜合樓的基坑布置了4排非預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿長8—9m；法院綜合樓一側(cè)布置35口降水井，于1994年10月23日進(jìn)行全面的不間斷的基坑降水，11月6日開挖基坑，大約在11月20日，發(fā)現(xiàn)法院綜合樓南臺階開裂；當(dāng)時海事法院正式要求宏威大廈基坑暫停施工；1995年1月4日，經(jīng)北京測繪院的測量表明，法院綜合樓已向基坑方向傾斜[工程案例0-4]深基坑施工監(jiān)測是指導(dǎo)正確施工避免事故發(fā)生的必要措施。有的工程為了節(jié)約，基坑施工沒有安排施工監(jiān)測，或不合理削減監(jiān)測內(nèi)容，從而使監(jiān)測工作不力，不能及時判斷與處理險情，從而造成事故。此外，對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析不夠，報警不及時或數(shù)據(jù)錯誤都將會導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故。上海某大廈工程基坑支護(hù)第一道為鋼筋混艇土支撐，第二、三、四道為直徑小于600mm的鋼管支撐。施工過程中，該大廈廣東路一側(cè)約40m長基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐破壞，地下連續(xù)墻突然倒塌，廣東路路面下的地下管線，包括電力、電纜、燃?xì)夤艿?、自來水管道、雨水管道等遭到?yán)重?fù)p壞，燃?xì)獯罅客庖?，大面積停電、停氣和停水，交通中斷，事故的發(fā)生造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前已有種種跡象，如地面沉降量已達(dá)15咖，從沉降—四、本課程的內(nèi)容和特色1.課程的內(nèi)容本課程遵循學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，基于職業(yè)崗位分析和具體工作過程的課程設(shè)計理念，以真實的工作項目——地質(zhì)勘察報告、獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)實際工程項目為載體組織教學(xué)內(nèi)容，對教材進(jìn)行再加工。按照基礎(chǔ)工程施工典型工作任務(wù)分為工程地質(zhì)勘察報告的識讀、塔吊淺基礎(chǔ)安全計算、土方工程施工、淺基礎(chǔ)工程施工、樁基礎(chǔ)施工、地基處理、地基基礎(chǔ)分部工程驗收七個教學(xué)單元。每個單元的教學(xué)內(nèi)容注重突出實訓(xùn)操作、施工案例分析、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量驗收等內(nèi)容，在教學(xué)中增加學(xué)生參與實際操作、團(tuán)結(jié)合作的職業(yè)活動訓(xùn)練。2.課程的特色(1)本課程以基礎(chǔ)施工過程為導(dǎo)向，按照施工技術(shù)人員典型任務(wù)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，按照履行崗位職責(zé)應(yīng)具備的基本素質(zhì)和基本技能整合優(yōu)化課程，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)單元，構(gòu)建以崗位技能為核心的課程體系，課程內(nèi)容體現(xiàn)實用性、適用性、前沿性。(2)突出職業(yè)能力培養(yǎng)，“教、學(xué)、做”合一，注重以實際工程項目為載體組織教學(xué)，以真實教學(xué)環(huán)境進(jìn)行實踐教學(xué)、以虛擬工作場景進(jìn)行模擬訓(xùn)練、教學(xué)中采用案例分析、分組討論等靈活多樣的教學(xué)方式和教學(xué)手段，教學(xué)中充分體現(xiàn)教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的精神，充分發(fā)揮學(xué)生教學(xué)主體的作用，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和能力。土石方與基礎(chǔ)工程施工（二）課程教案授課題目工程地質(zhì)勘察報告的識讀單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、建筑場地相關(guān)知識授課時間第1周周第-節(jié)課次2次課時安排2課時課型（請打√）理論課（√）討論課（√）實驗課（）習(xí)題課（）其他（）教學(xué)目的與要求了解本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)，便于學(xué)生分清主次；熟悉地質(zhì)年代和建筑場地類別劃分；掌握不良地質(zhì)現(xiàn)象種類及地下水分類及對工程的影響。教學(xué)重點與難點重點：建筑場地類別劃分、地下水分類。難點：建筑場地類別劃分、地下水對工程的影響。教學(xué)方法與手段本次課采用講授、討論、提問、點評等方法。多媒體課件引導(dǎo)，配適當(dāng)?shù)陌鍟＝虒W(xué)內(nèi)容一、建筑場地與地基土學(xué)習(xí)目標(biāo)10′二、地質(zhì)年代劃分5′三、建筑場地類別劃分30′1、建筑場地的選擇2、建筑場地類別分類四、不良地質(zhì)現(xiàn)象15′五、地下水25′1、地下水分類2、地下水對工程的影響六、小結(jié)與作業(yè)布置5′思考題與作業(yè)思考與練習(xí)P631、2、3第1－2次課講稿建筑場地相關(guān)知識單元1工程地質(zhì)勘察報告的識讀本學(xué)習(xí)單元旨在培養(yǎng)學(xué)生識讀地質(zhì)勘察報告和指導(dǎo)土方施工的基本能力，通過課程講解使學(xué)生掌握地質(zhì)勘察報告中常見專業(yè)術(shù)語表達(dá)及其物理意義，土的性質(zhì)指標(biāo)對工程土的影響等知識；通過參觀、錄像、土工試驗等強化學(xué)生對工程土的認(rèn)識，提高識讀地質(zhì)勘察報告的能力。1.1建筑場地與地基土學(xué)習(xí)目標(biāo)1．正確理解地質(zhì)年代和建筑場地類別對工程土的影響2．正確識讀地質(zhì)勘察報告中潛水、承壓水和上層滯水概念，并根據(jù)地下水對工程影響做好預(yù)防和處理措施3．正確理解土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)和物理狀態(tài)指標(biāo)對工程土的影響，能夠測定土的密度、天然含水量、土粒相對密度等指標(biāo)4．正確理解土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對工程土的影響，能夠測定土的壓縮性指標(biāo)和抗剪強度指標(biāo)5．正確理解地基承載力物理意義并能確定地基承載力6．掌握土的基本分類和工程分類，正確理解地質(zhì)勘察報告中土層劃分的命名關(guān)鍵概念地基沉降、流砂、浮托、基坑突涌、密度、含水量、孔隙比、密實度、液限、塑限、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、壓縮性、抗剪強度、地基承載力、巖石土、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土1.1.1建筑場地相關(guān)知識一、地質(zhì)年代劃分在漫長的地球演化歷史中，地殼經(jīng)歷了種種地質(zhì)作用和“地質(zhì)事件”，如地殼運動、巖漿活動、海陸變遷等等。錯綜復(fù)雜的地質(zhì)作用，形成了各種成因的地形，不同成因的地形稱為地貌。地質(zhì)年代是各種地質(zhì)事件發(fā)生的時代。地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家根據(jù)地層自然形成的先后順序，把地質(zhì)相對年代劃分為5大代，代下分紀(jì)、世、期等。從古至今，地質(zhì)年代劃分簡表見表1—1。提示不同巖土的性質(zhì)與其生成的地質(zhì)年代有關(guān)。生成年代越久，巖土的工程性質(zhì)越好。目前地表存在的土一般為新生代第四紀(jì)沉積土，一般更新世上Q3及其以前沉積的土成為老沉積土，第四紀(jì)全新世Q4中近期沉積的土稱為新沉積土。第四紀(jì)Q沉積土由于沉積時間不長，通常為松散軟弱的多孔體。根據(jù)地質(zhì)成因不同，第四紀(jì)Q主要的沉積物有殘積物、坡積物、洪積物、沖積物、海洋沉積物、湖泊沉積物、冰川沉積物及風(fēng)積物。二、建筑場地類別劃分1．建筑場地的選擇建筑場地一般指建造建筑物的地方。建筑場地的地形、地貌和巖土的成分、分布、厚度與工程特性，都與地質(zhì)作用有關(guān)。同樣的建筑物在不同地質(zhì)條件的場地上，在地震時的破壞程度明顯不同。因此，為最大程度減輕地震的災(zāi)害，在建造建筑物時，應(yīng)選擇對抗震有利和避開不利的建筑場地進(jìn)行建設(shè)。現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011(以下簡稱《抗震規(guī)范》)按照場地上建筑物震害程度把建筑場地劃分為抗震有利、不利和危險地段(表1－2)。提示選擇建筑場地時，對不利地段要提出避開要求；當(dāng)無法避開時應(yīng)采取有效措施；不應(yīng)在危險地段建造除抗震次要建筑外的其他建筑。2．建筑場地類別分類建筑場地類別的劃分是進(jìn)行抗震設(shè)計，確定地震加速度值的依據(jù)。建筑的場地類別，根據(jù)土層等效剪切波速υse和場地覆蓋層厚度按表1—3劃分為四類。當(dāng)有可靠的剪切波速υse和覆蓋層厚度且其值處于表1－3所列場地類別的分界線附近時，在計算地震作用時可按插值法確定有關(guān)參數(shù)。計算深度范圍內(nèi)土層的等效剪切波速應(yīng)按下列公式計算：υse＝(1－1)t＝(1—2)式中υse――層等效剪切波速(w／s)；d0——計算深度(m)，取建筑場地覆蓋層厚度和20m二者的較小值；建筑場地覆蓋層厚度的確定應(yīng)符合下列要求：①一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大干500m／s的土層頂面的距離確定；②當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波速均不小于400m／s時，可按地面至該土層頂面的距離確定；③剪切波速大于500m／s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層；④土層中的火山巖硬夾層應(yīng)視為剛體其厚度，應(yīng)從覆蓋土層中扣除；t——剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間(s)；di――計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m)；υsi——計算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m／s)；應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行《抗震規(guī)范》的要求進(jìn)行實地測量，但對于抗震次要建筑及層數(shù)不超過10層且高度不超過30m的一般建筑，當(dāng)無實測資料時，可根據(jù)巖土名稱，按照表1—4劃分土的類型，再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗在表1－4的剪切波速范圍內(nèi)估計各土層的剪切波速；n――計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。提示堅硬場地上是抗震最理想的地基，在地震時震害最輕微；中硬場地土震害較??；軟弱場地土尤其是覆蓋層厚度大時，震害最嚴(yán)重。[工程案例1－1]連云港一汽豐田4S店巖土工程詳細(xì)勘察報告C12號鉆孔資料如表1－5，建筑場地覆蓋層厚度接近60m，試根據(jù)該資料確定場地土類型，建筑場地的類別并判斷為何建筑地段。(2)確定場地土類別場地內(nèi)覆蓋土層的等效剪切波速為98m／s，查表1－3，確定場地土類型為軟弱土，根據(jù)地質(zhì)資料場地覆蓋層厚度小于60m，查表1—3劃分建筑場地類別為Ⅲ類，由表1－5可知，本場地內(nèi)下覆厚層淤泥及淤泥質(zhì)土，為對建筑抗震不利地段。三、不良地質(zhì)現(xiàn)象由于地質(zhì)作用形成建筑場地，良好的地質(zhì)條件對建筑工程是有利的，不良的地質(zhì)條件則往往導(dǎo)致建筑物地基基礎(chǔ)的事故，應(yīng)當(dāng)特別加以注意。建筑工程中常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象有以下幾種：1．?dāng)鄬訋r層在地應(yīng)力作用下發(fā)生破裂，斷裂面兩側(cè)的巖體顯著發(fā)生相對位移，稱為斷層。斷層顯示地殼大范圍錯斷，如圖1—1所示。一般中小斷層數(shù)量多，斷層形成的年代越新，斷層的活動可能性越大。斷層，特別是活動性斷層是導(dǎo)致地震活動的重要地質(zhì)背景。進(jìn)行工程建筑、水利建設(shè)等，必須考慮斷層構(gòu)造。例如水庫大壩應(yīng)避免橫跨在斷層上。一旦斷層活動，破壞擋水壩，造成庫水下泄，相當(dāng)于人造洪水，后果不堪設(shè)想；大型橋梁、隧道、鐵道、大型廠房等如果通過或坐落在斷層上，必須考慮相應(yīng)的工程措施。因此凡是重大工程項目都必須具有所在地區(qū)的斷裂構(gòu)造等地質(zhì)資料，以供設(shè)計者參考。2．巖層節(jié)理發(fā)育節(jié)理是很常見的一種構(gòu)造地質(zhì)現(xiàn)象，就是我們在巖石露頭上所見的裂縫，或稱巖石的裂縫，如圖1—2。這是由于巖石受力而出現(xiàn)的裂隙，但裂開面的兩側(cè)沒有發(fā)生明顯的(眼睛能看清楚的)位移，地質(zhì)學(xué)上將這類裂縫稱為節(jié)理。在巖石露頭上，到處都能見到節(jié)理。此時，巖體被裂隙切割成碎塊，破壞了巖層的整體性，在工程上除有利于開挖外，對巖土的強度和穩(wěn)定性均有不利影響。3．滑坡滑坡是斜坡土體和巖體在重力作用下失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，沿著斜坡內(nèi)某些滑動面作整體向下滑動的現(xiàn)象。規(guī)模大的滑坡一般是緩慢地往下滑動，其位移速度多在變加速階段才顯著，有時會造成災(zāi)難性的后果。有些滑坡滑動速度一開始也很快，這種滑坡經(jīng)常是在滑坡體的表層發(fā)生翻滾現(xiàn)象，這種滑坡稱為崩塌性滑坡。2009年8月14日，浙江臨安暴雨引發(fā)山體滑坡致11人身亡。一幢三層樓房民居被滑坡體完全摧毀(圖1—3)。4．崩塌陡峻或極陡斜坡上，某些大塊或巨塊巖塊突然地崩落或滑落，順山坡猛烈地翻滾跳躍，巖塊相互撞擊破碎，最后堆積于坡腳，這一過程稱為崩塌。崩塌會使建筑物，有時甚至使整個居民點遭到破壞；使公路和鐵路被掩埋。由崩塌帶來的損失，不單是建筑物毀壞的直接損失，并且常因此而使交通中斷，給運輸帶來重大損失。崩塌有時還會使河流堵塞形成堰塞湖，這樣就會將上游建筑物及農(nóng)田淹沒，在寬河谷中，由于崩塌能使河流改道及改變河流性質(zhì)，而造成急湍地段。只有小型崩塌，才能防止其發(fā)生，對于大的崩塌只好繞避。2009年6月5日15時，武隆縣雞尾山發(fā)生一起嚴(yán)重的山體崩滑(圖l－4)。山體垮塌共造成64人失蹤，10人遇難，8人受傷。由于雞尾山垮塌以及連續(xù)降雨導(dǎo)致雞尾山堰塞湖形成。5．地基土液化在地震或強烈振動作用下，飽和狀態(tài)(地下水位以下)的砂土(疏松或稍密的粉砂、細(xì)砂)或粉土突然大部分或全部喪失承載力成為液態(tài)，造成地基不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物破壞，這種現(xiàn)象稱為地基土液化。振動液化造成建筑物的破壞，不是僅僅一幢兩幢、十幢八幢的事故，往往造成一個城市、一個地區(qū)大面積的災(zāi)害，使幾百幢甚至幾千幢建筑物毀壞，危害極大。圖1—5為地震液化噴砂冒水現(xiàn)象。1964年6月16日，日本新瀉市發(fā)生7.5級強烈地震，使大面積的砂土地基發(fā)生液化，喪失地基承載力。新瀉市機(jī)場的建筑物，震沉915mm；機(jī)場的跑道嚴(yán)重破壞，無法使用。當(dāng)?shù)氐目ㄜ嚭突炷两Y(jié)構(gòu)等重物，在地震時沉入土中。原來位于地下的一座污水池，地震后被浮出地面高達(dá)3m。有的高層公寓，陷入土中并發(fā)生嚴(yán)重傾斜，無法居住。提示當(dāng)建筑場地的地下水位埋藏較淺，水下存在大面積且厚度較大的粉細(xì)砂或粉土?xí)r，必須進(jìn)行液化判別，目前一般采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗方法判別。如為液化土，需進(jìn)一步計算液化指數(shù)，劃分液化等級。相關(guān)知識根據(jù)建筑物按重要性劃分的類別(包括甲、乙、丙、丁四類)和地基液化等級(包括輕微、中等、嚴(yán)重三等)，確定相應(yīng)的措施。例如乙類建筑，地基嚴(yán)重液化等級，則應(yīng)采取全部消除地基液化沉陷的措施：目前行之有效的方法如強夯法、振沖碎石樁等。又如液化等級為輕微，建筑為乙類或丙類，則可用加強基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)整體性的措施，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土交叉基礎(chǔ)加設(shè)基礎(chǔ)圈粱、上部結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱來解決，不需進(jìn)行地基處理。四、地下水1．地下水分類地下水按照埋藏條件不同分為三類，上層滯水、潛水和承壓水如圖1—6所示。（1）上層滯水積聚在局部隔水層上的水稱為上層滯水。這種水靠雨水補給，有季節(jié)性。上層滯水范圍不大，存在于雨季，旱季可能干涸。(2)潛水埋藏在地表下第一個連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水稱為潛水。自由水面為潛水面，水面的標(biāo)高稱為地下水位。地面至潛水面的垂直距離稱為地下水埋藏深度。潛水由雨水與河水補給，水位有季節(jié)性的變化。(3)承壓水埋藏在兩個連續(xù)分布的隔水層之間完全充滿的有壓地下水稱為承壓水，它通常存在于砂卵石中。砂卵石層呈傾斜狀分布，在地勢高處砂卵石層水位高，對地勢低產(chǎn)生靜水壓力。若打穿承壓水頂面的第一層隔水層，則承壓水因由壓力而上涌，壓力大的可以噴出地面，形成管涌。2．地下水對工程的影響地下水的水質(zhì)、水量、水位、靜壓力、滲壓力等會引起一系列工程問題。常見的有地基沉降、流砂、浮托、基坑突涌、地下水對鋼筋混凝土的腐蝕、對基礎(chǔ)的潛蝕等。(1)地基沉降是指過量抽取地下水引起的含水層和隔水層的地基土發(fā)生固結(jié)壓縮，從而產(chǎn)生的地面沉降。提示在松散沉積層中進(jìn)行深基礎(chǔ)施工時，往往需要人工降低地下水位。若降水不當(dāng)，會人為造成降水漏斗，在降水漏斗范圍內(nèi)的軟土層發(fā)生滲透固結(jié)沉降，而遠(yuǎn)離降水漏斗的軟土不沉降，造成地基沉降不均勻沉降。因此在工程施工時要根據(jù)土層分布以及降水深度等確定合理的降水方案。（2）流砂當(dāng)基坑(槽)開挖低于地下水位0.5m以下，采用坑內(nèi)抽水時，坑(槽)底下面的土產(chǎn)生流動狀態(tài)，隨地下水一起涌進(jìn)坑內(nèi)，邊挖、邊冒，無法挖深的現(xiàn)象稱為“流砂”。提示發(fā)生流砂時，土完全喪失承載力，不但使施工條件惡化，而且流砂嚴(yán)重時，會引起基坑邊坡塌方。附近建(構(gòu))筑物會園地基被掏空而下沉、傾斜，甚至倒塌。相關(guān)知識水在土中滲流時，受到土顆粒的阻力，水對土顆粒則產(chǎn)生壓力，這種壓力叫動水壓力。動水壓力與水流受到土顆粒的阻力大小相等、方向相反。當(dāng)?shù)叵滤膭铀畨毫Υ笥谕亮５母≈囟葧r，就可能會產(chǎn)生流砂，如圖1—7所示。水在土中滲流時，作用在土體上的力由靜力平衡得：由式(1—3)可知，水位差h1－h(huán)2越大，動水壓力越大，而滲流路徑越長，動水壓力則越小。動水壓力的作用方向與水流方向相同。當(dāng)滲流從下向上，動水壓力與重力作用相反，如動水壓力不小于土的浮密度時，即GD≥γ′，土顆粒便會懸浮失去穩(wěn)定，變成流動狀態(tài)，被水流帶到基坑內(nèi)，從而發(fā)生流砂現(xiàn)象如圖1－7(b)所示。實踐經(jīng)驗是：在可能發(fā)生流砂的土質(zhì)處，基坑挖深超過地下水位線0.5m左右，就要注意流砂的發(fā)生。流砂處理主要措施是“減小或平衡動水壓力”或“使動水壓力向下”，使坑底土粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。流砂處理常用處理措施有：1)枯水期施工安排在全年最低水位季節(jié)施工，使基坑內(nèi)動水壓力減小。2)水下挖土法采取水下挖土(不抽水或少抽水)，使坑內(nèi)水壓與坑外地下水壓相平衡或縮小水頭差。3)井點降水采用井點降水，使水位降至基坑底0.5m以下，并使動水壓力減小和方向朝下，坑底土面保持無水狀態(tài)。4)加設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)沿基坑外圍四周打板樁，深入坑底下面一定深度，增加地下水從坑外流入坑內(nèi)的滲流路線和減少滲水量，減小動水壓力；當(dāng)基坑面積較小，也可采取在四周設(shè)鋼板護(hù)筒，隨著挖土不斷加深，直到穿過流砂層。5)化學(xué)加固法采用化學(xué)壓力注漿或高壓水泥注漿，固結(jié)基坑周圍粉砂層使形成防滲帷幕。6)搶挖法往坑底拋大石塊，增加土的壓重和減小動水壓力，同時組織快速施工。(3)浮托當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水水位以下時，地下水對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水壓力，即產(chǎn)生浮托力。在進(jìn)行地下工程施工時，必須采取措施，防止建筑物受到破壞?？稍O(shè)計深孔樁防治。(4)基坑突涌當(dāng)基坑下存在承壓含水層時，若基坑隔水底板厚度小于含水層頂面的承壓水頭值時，可引起基坑突涌。為防止基坑突涌現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)注意開挖基槽時保留槽底一定的安全厚度hs(圖1－8)提示當(dāng)基坑底為隔水層，應(yīng)進(jìn)行坑底突涌驗算，必要時可采取水平封底隔滲或鉆孔減壓措施，保證坑底土層穩(wěn)定。否則一旦發(fā)生突涌，將給施工帶來極大麻煩。(5)地下水對鋼筋混凝土具有腐蝕性當(dāng)?shù)叵滤械腟O42－含量大于250mg／L時，SO42－將與混凝土中的Ca(OH)2生成含水硫酸鹽結(jié)晶，體積膨脹，內(nèi)應(yīng)力增大，導(dǎo)致混凝土開裂。當(dāng)?shù)叵滤腃O2含量超過平衡濃度時，就會溶解混凝土中的CaCO3，腐蝕混凝土。土石方與基礎(chǔ)工程施工（二）課程教案授課題目地基土工程性質(zhì)與地基承載力授課時間第1周周第-節(jié)課次3次課時安排2課時課型（請打√）理論課（√）討論課（√）實驗課（）習(xí)題課（）其他（）教學(xué)目的與要求熟悉土的三相圖；掌握土的9個物理性質(zhì)指標(biāo)及計算；掌握土的物理狀態(tài)指標(biāo)及觸探試驗。教學(xué)重點與難點重點：土的9個物理性質(zhì)指標(biāo)及計算、土的物理狀態(tài)指標(biāo)。難點：土的9個物理性質(zhì)指標(biāo)及計算。教學(xué)方法與手段本次課采用講授、討論、提問、點評等方法，多媒體課件引導(dǎo)，配適當(dāng)?shù)陌鍟?。教學(xué)內(nèi)容一、土的三相圖5′二、土的物理性質(zhì)指標(biāo)及計算40′1、土的9個物理性質(zhì)指標(biāo)2、土的9個物理性質(zhì)指標(biāo)計算應(yīng)用舉例三、土的物理狀態(tài)指標(biāo)40′1、無粘性土物理狀態(tài)指標(biāo)及觸探試驗2、粉土物理狀態(tài)指標(biāo)3、粘性土物理狀態(tài)指標(biāo)四、小結(jié)與作業(yè)布置5′思考題與作業(yè)思考與練習(xí)P634、5、6第1－3次課講稿地基土工程性質(zhì)與地基承載力一、土的三相圖土是巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積等過程形成的松散沉積物。土是由固體礦物顆粒、水和氣體三部分組成的三相體系，即由固相、液相和氣相組成。土的三相組成、土中粒組的相對含量等影響了土的物理性質(zhì)和狀態(tài)，土的物理性質(zhì)和狀態(tài)又在很大程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì)。為了更直觀的反映土中三相物質(zhì)的比例關(guān)系，把土中分散的三相物質(zhì)分別集中起來，并按適當(dāng)?shù)谋壤L出三相示意圖，如圖1—9所示。圖1—9的左邊表示土中各相的質(zhì)量，右邊表示各相所占的體積，各符號的意義如下：ms——土粒的質(zhì)量(g)；mw——土中水的質(zhì)量(g)；m——土的質(zhì)量(g)，m＝ms＋mw；Vs——土粒的體積(cm3)；Vv——土中孔隙體積(cm3)，Vv＝Va＋VwVw——土中水的體積(cm3)；Va——土中氣的體積(cm3)；V——土的體積(cm3)，Vv＝Vs＋Va＋Vw。二、土的物理性質(zhì)指標(biāo)：1．土的天然密度ρ單位體積土的質(zhì)量，單位g／cm3。工程中常用土的天然重度γ表示單位體積的重量，單位kN／m3。ρ＝γ＝ρg(1—5)土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，可在實驗室內(nèi)直接測定。土的密度可用環(huán)刀法測定，用容積為100cm3或200cm3的環(huán)刀切取土樣，用天平稱其質(zhì)量而得。2．土粒相對密度ds，土粒質(zhì)量與4℃土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，可在實驗室內(nèi)直接測定。土粒相對密度可用比重瓶法測定。3．土的含水量ω土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，又稱土的含水率，用百分?jǐn)?shù)表示。土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，可在實驗室內(nèi)直接測定。土的含水量可用烘干法、炒干法、酒精燃燒法等測定。4．土的干密度ρd或干重度γd指單位體積土中土粒的質(zhì)量或重量，單位g／cm3或kN／m3。土的干密度ρd(或干重度γd)越大，土越密實，強度越高。土的干密度可以評價土的密實程度，工程上常用于填方工程(土壩、路基和人工壓實地基等)的土體壓實質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。5．土的飽和密度ρsat，或飽和重度γsat指土孔隙中全部充滿水時單位體積的質(zhì)量或重量，單位g／cm3或kN／m3。6．土的浮密度ρ′或浮重度γ′地下水位以下的土層，受水的浮力作用，土的實際重量將減小，此時單位體積的質(zhì)量或重量稱為土的浮密度ρ′，或浮重度γ′土的飽和重度γsat、浮重度γ′是進(jìn)行塔吊安全計算時進(jìn)行地基土壓力計算的重要參數(shù)，當(dāng)土位于地下水以下時，應(yīng)按浮重度計算。對于同一種土來講，土的天然重度、干重度、飽和重度、浮重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：7．土的孔隙比e指土中孔隙體積與土粒體積之比。用小數(shù)表示。土中孔隙比是評價土的密實程度的重要指標(biāo)，按其大小可對砂土或粉土進(jìn)行密實度分類。8．土的孔隙率n指土中yL隙體積與總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。土的孔隙率也可以評價土的密實程度。一般砂類土的孔隙率常小于黏性土的孔隙率。9．土的飽和度Sr指土中水的體積與孔隙體積之比。飽和度反映土中孔隙被水充滿的程度。其數(shù)值為0～1，當(dāng)土處于完全干燥狀態(tài)時，Sr＝0；當(dāng)土處于完全飽和狀態(tài)時，Sr＝1。土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)與其他6個指標(biāo)之間的換算關(guān)系以及常見值見表1—6。[工程案例l－2]已知某鉆孔原狀土樣，用體積為72cm3的環(huán)刀取樣，經(jīng)試驗測得：土的質(zhì)量m1＝130g，烘干后質(zhì)量m2＝115g，土粒相對密度ds＝2.70，試用三相簡圖法求其他物理性質(zhì)指標(biāo)。[工程案例1－3]某一施工現(xiàn)場需要填土，基坑的體積為2000m3，土方來源于附近土丘，土丘的土粒相對密度為2.70，含水量為15％，孔隙比為0.6，要求填土的含水量為17％，干重度為17.6kN／m3(1)取土現(xiàn)場土丘的重度、干重度、飽和度是多少？(1)填土的孔隙比是多少？應(yīng)從取土場開采多少方土?(3)碾壓時應(yīng)灑多少水?三、土的物理狀態(tài)指標(biāo)1．無黏性土物理狀態(tài)指標(biāo)無黏性土一般是指具有單粒結(jié)構(gòu)的碎石土、砂土，土粒之間無粘結(jié)力。它們最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)是密實度。土的密實度是指單位體積土中固體顆粒的含量。當(dāng)其處于密實狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，壓縮性小，強度較高，可作為良好的天然地基；而處于松散狀態(tài)時，穩(wěn)定性差，壓縮性大，強度偏低，屬于不良地基。(1)碎石土的密實度碎石土的顆粒較粗，試驗時不易取得原狀土樣?？梢愿鶕?jù)重型圓錐動力觸探(DPT)錘擊數(shù)N63.5，確定其密實度，見表1—7。(2)砂土的密實度砂土密實度的確定方法有孔隙比法、相對密實度法。但是用孔隙比法判斷時無法反映砂土的顆粒級配情況；采用相對密實度來評定砂土的密實程度，由于砂土原狀土樣不易取得，測定天然孔隙比較為困難，加上實驗室的測定精度有限，因此計算的相對密實度誤差較大。在實際工程中，常用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(DPT)錘擊數(shù)N來判定砂土的密實程度，見表1—10。提示重型圓錐動力觸探(DPT)試驗和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)都屬于原位測試試驗，巖土常見的原位測試試驗有：靜力承載試驗、靜力觸探、圓錐動力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、旁壓測試、原位剪切試驗、波速試驗等。相關(guān)知識（1）靜力觸探試驗(CPT)靜力觸探試驗適用于軟土、一般黏性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。試驗時，用靜壓力將裝有探頭的觸探箱壓入土中，通過壓力傳感器及電阻應(yīng)變儀測出土層對探頭的貫入阻力(ps)、錐尖阻力(qc)、側(cè)壁阻力（fa）、和貫入時的孔隙水壓力（u）。根據(jù)靜力觸探資料，利用地區(qū)經(jīng)驗，可進(jìn)行力學(xué)分析，估算土的塑性狀態(tài)、強度、壓縮性、地基承載力、進(jìn)行液化判別等。(2)圓錐動力觸探試驗(DPT)圓錐動力觸探試驗是用一定質(zhì)量的重錘，一定高度的落距，將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓錐形探頭貫入土中，根據(jù)打入土中一定深度的錘擊數(shù)，判定土的力學(xué)特性，并具有勘探和測試雙重功能。圓錐動力觸探試驗的類型及適用土類見表1－11，輕型動力觸探如圖1－11所示。(3)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗適用于砂土、粉土、黏性土。試驗時，先行鉆孔，再把上端接有鉆桿的標(biāo)準(zhǔn)貫入器放至孔底，然后用質(zhì)量為63.5kg的錘，以76cm的高度自由下落將貫入器先打入土中15cm，然后測出累計打入30cm的錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗如圖1－12所示。當(dāng)鉆桿長度大干3m時，錘擊數(shù)應(yīng)乘以桿長修正系數(shù)。最后拔出貫入器取其土樣鑒別。利用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)可對砂土、粉土、黏性土的物理狀態(tài)、土的強度、變形參數(shù)、地基承載力，砂土和粉土的液化、單樁承載力等做出評價。2．粉土的物理狀態(tài)指標(biāo)粉土的密實度應(yīng)根據(jù)孔隙比e分為稍密、中密和密實三種狀態(tài)，見表1－12。粉土的潮濕程度應(yīng)根據(jù)含水量衡量，按含水量數(shù)值大小可分為稍濕、很濕和飽和三種物理狀態(tài)，見表1－13。提示飽和狀態(tài)下的粉土在振動作用下易產(chǎn)生液化，施工時應(yīng)引起注意。3．黏性土的物理狀態(tài)指標(biāo)黏性土的顆粒很細(xì)，土的比表面積(單位體積的顆?？偙砻娣e)大，土粒表面與水作用的能力較強。因此水對黏性土的影響較大。當(dāng)土中含水量變化時，土表現(xiàn)為固態(tài)、半固態(tài)、可塑態(tài)與流態(tài)四種狀態(tài)，如圖1－13所示。黏性土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N稠度狀態(tài)時相應(yīng)的分界含水量稱為界限含水量。液限是土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流塑狀態(tài)的界限含水量，用ωL(％)表示。塑限是土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量，用ωP(％)表示?？s限是土由固態(tài)轉(zhuǎn)到半固態(tài)的界限含水量，用ωS(％)，表示。黏性土的液限與塑限可以采用錐式液限儀進(jìn)行測定。此外，黏性土塑限還常用滾搓法測定。(1)塑性指數(shù)IP塑性指數(shù)IP，是液限與塑限的差值(去掉百分號)，即：IP＝（ωL－ωP）×100(1—14)提示塑性指數(shù)表示粘性土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。一種土的IP越大，表明該土能吸附的結(jié)合水多，即該土黏粒含量高或礦物成分吸水能力強，其可塑性就越強。所以在工程實際中用塑性指數(shù)作為黏性土定名的標(biāo)準(zhǔn)。(2)液性指數(shù)IL液性指數(shù)IL是天然含水量與塑跟的差值(去掉百分號)與塑性指數(shù)之比，即：IL＝（ω－ωP）／IP(1—15)黏性土因含水多少而表現(xiàn)出的軟硬程度，稱為稠度。液性指數(shù)IL，稱為土的稠度指標(biāo)。當(dāng)ω＜ωP時，IL＜0，土呈堅硬狀態(tài)；當(dāng)ω＞ωL時，IL＞1，土處于流塑狀態(tài)。根據(jù)IL大小不同，可將黏性土分為5種軟硬不同的狀態(tài)指標(biāo)，見表1－14所示。土石方與基礎(chǔ)工程施工（二）課程教案授課題目土的物理性質(zhì)指標(biāo)授課時間第2周周第-節(jié)課次1次課時安排2課時課型（請打√）理論課（√）討論課（√）實驗課（）習(xí)題課（）其他（）教學(xué)目的與要求熟悉土的壓縮性指標(biāo)；熟悉土的抗剪強度指標(biāo)；掌握地基承載力特征值及計算。教學(xué)重點與難點重點：土的壓縮性和抗剪強度指標(biāo)；地基承載力特征值及計算。難點：地基承載力特征值及計算。教學(xué)方法與手段本次課采用講授、討論、提問、點評等方法，多媒體課件引導(dǎo)，配適當(dāng)?shù)陌鍟?。教學(xué)內(nèi)容一、土的壓縮性指標(biāo)（土地壓縮固結(jié)試驗）25′二、土的抗剪強度指標(biāo)20′1．庫倫定律2．直接剪切試驗、三軸剪切試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗和現(xiàn)場原位測試方法三、地基承載力40′1．現(xiàn)場載荷試驗2．按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007－2002)確定地基承載力特征值3．按地基強度理論確定地基承載力特征值4．地基承載力特征值及計算舉例四、小結(jié)與作業(yè)布置5′思考題與作業(yè)思考與練習(xí)P637、8、9第2－1次課講稿土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)一、土的壓縮性指標(biāo)地基土在荷載作用下體積減小的特性，稱為土的壓縮性。土的壓縮性高低常用土的壓縮性指標(biāo)表示。土的壓縮性指標(biāo)由土的壓縮(固結(jié))試驗確定。1.土的壓縮(固結(jié))試驗室內(nèi)壓縮試驗是用側(cè)限壓縮儀(固結(jié)儀)進(jìn)行的(圖1－14為三聯(lián)式側(cè)限壓縮儀)?！皞?cè)限”是指土樣不能產(chǎn)生側(cè)向膨脹只能產(chǎn)生豎向壓縮變形。因此，該試驗又稱側(cè)限試驗或固結(jié)試驗。試驗時，用金屬環(huán)刀取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，置于圓筒形壓縮容器的剛性護(hù)環(huán)內(nèi)，土樣上下各墊放一塊透水石，使土樣受壓后土中水可以自由地從上下兩面排出。由于金屬環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，土樣在壓力作用下只能產(chǎn)生豎向壓縮變形，而無側(cè)向膨脹。在試驗中，每個土樣一般按P：50kPa、lOOkPa、200kPa、300kPa、400kPa五級加載，并分別測記在每級荷載下土樣的穩(wěn)定變形量，然后算出相應(yīng)壓力下土的孔隙比，便可以繪出表示土的孔隙比e與壓力p關(guān)系的壓縮曲線。2.土的壓縮曲線設(shè)原狀土樣初始高度為h0，原狀土樣的初始孔隙比為e0，，設(shè)當(dāng)施加壓力力后，土樣的穩(wěn)定變形量為si，土樣變形穩(wěn)定后的孔隙比為ei，則土樣變形穩(wěn)定后的高度為hi＝h0－si，根據(jù)試驗過程中土粒體積Vs不變和在側(cè)限條件下土樣橫截面積不變的條件，可得：式中eo－原狀土的孔隙比，可根據(jù)土樣的基本物理性質(zhì)指標(biāo)求得。根據(jù)某級荷載下的穩(wěn)定變形量si，按式(1－16)即可求出該級荷載下的孔隙比ei。然后以橫坐標(biāo)表示壓力p，縱坐標(biāo)表示孔隙比e，可繪出e－p關(guān)系曲線，此曲線稱為土的壓縮曲線，如圖1—15。3.壓縮系數(shù)a壓縮系數(shù)a表示在單位壓力增量作用下土的孔隙比的減小。因此，曲線上任一點的切線斜率就表示相應(yīng)的壓力作用下土的壓縮性高低。當(dāng)壓力變化范圍不大時，土的壓縮性可近似用圖1－15中割線M1M2的斜率來表示，當(dāng)壓力由p1增至p2時，相應(yīng)的孔隙比由e1減小到e2，則壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)a的常用單位為Mpa－1，P的常用單位為kPa，則上式可寫為：壓縮系數(shù)a值越大，土的壓縮性就越大。壓縮系數(shù)a是判斷土壓縮性高低的一個重要指標(biāo)。為了評價不同種類土的壓縮性高低，地基《規(guī)范》規(guī)定取p1＝100kPa，p2＝200kPa時相對應(yīng)的壓縮系數(shù)a1－2來評價土的壓縮性高低。當(dāng)1-2《0．1MPa-1時，低壓縮性土；0．1MPa-1≤1—2<O．5MPa-1時，中壓縮性土；1—2≥O．5MPa-1時，高壓縮性土。4.側(cè)限壓縮模量Es土的側(cè)限壓縮模量晨指土樣在側(cè)限條件下，豎向壓應(yīng)力變化量△σ，和豎向壓應(yīng)變變化量△ε的比值，工程中常用壓縮系數(shù)計算出壓縮模量，公式表示為Es與a成反比，即Es越大，a越小，土的壓縮性越低。一般Es＜4Mpa－1，為高壓縮性土，Es＝4～15Mpa－1為中壓縮性土，Es＞15Mpa－1為低壓縮性土。5.變形模量E0。土的試樣在無側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與壓應(yīng)變之比稱為變形模量E0。變形模量E0由現(xiàn)場靜載荷試驗測定，也可通過室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗得到的壓縮模量的換算公式求得，即，E0＝β×Es(1－19)式中β—與土的泊松比μ有關(guān)的系數(shù)。二、土的抗剪強度指標(biāo)1.庫侖定律土的杭剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，其數(shù)值等于土體發(fā)生剪切破壞時滑動面上的剪應(yīng)力。土的抗剪強度一般由庫侖定律表示如下：以σ為橫坐標(biāo)軸，τf為縱坐標(biāo)軸，抗剪強度線如圖1—16所示。直線在縱坐標(biāo)軸上的截距為黏聚力小與橫坐標(biāo)軸的夾角為φ。c、φ稱為土的抗剪強度指標(biāo)。2．試驗土的抗剪強度指標(biāo)一般由室內(nèi)直接剪切試驗、三軸剪切試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗和現(xiàn)場原位測試方法等測定。直接剪切試驗和三軸剪切試驗是目前實驗室測定土抗剪強度指標(biāo)的主要方法。（1）直接剪切試驗直接剪切試驗簡稱直剪試驗，是測定土的抗剪強度的最簡單的方法。直剪試驗的主要儀器為直剪儀，分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。目前大多采用應(yīng)變控制式直剪儀，如圖1－17(a)所示，圖1－17(b)為直剪盒和量力環(huán)部分。應(yīng)變控制式直剪儀的主要部分為固定的上盒和活動的下盒。試驗前，用銷釘把上下盒固定成一完整的剪切盒，將環(huán)刀內(nèi)土樣推入，土樣上下各放一塊透水石。試驗時，先由垂直加壓框架通過加壓板給土樣施加一垂直壓力，再按規(guī)定的速率等速轉(zhuǎn)動手輪推動活動下盒，給土樣旅加水平推力使土樣在上下盒之間的固定水平面上產(chǎn)生剪切變形，定時測記量力環(huán)表讀數(shù)，直至剪壞。試驗時對同一種土一般取4～6個土樣，分別在不同的垂直壓力作用下剪切破壞，得到相應(yīng)的杭剪強度。再在σ—τf坐標(biāo)上將各試驗點連成直線，即為該土的抗剪強度直線，直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力c，與橫坐標(biāo)的夾角為土的內(nèi)摩擦角φ。直剪試驗的優(yōu)點呈儀器設(shè)備簡單、操作方便等，缺點是剪切破壞面受人為控制，剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻；不能嚴(yán)格控制排水條件。直剪試驗一般用于測定乙級、丙級建筑物以及飽和度不大于0.5的粉土。(2)三軸剪切試驗三軸剪切試驗采用的三軸剪切儀由壓力室、周圍壓力控制系統(tǒng)、軸向加壓系統(tǒng)、孔隙水壓力系統(tǒng)等組成，如圖1－18。試驗時，將圓柱體土樣用橡皮膜包裹，固定在壓力室內(nèi)的底座上。先向壓力室內(nèi)注入液體施加周圍壓力σ3，并由軸向加壓系統(tǒng)施加豎向力△σ1，直至土樣受剪破壞，此時土樣受到最大主應(yīng)力σ1＝σ3＋△σ1。由σ1和σ3可畫出一個摩爾圓。同一種土制成3—4個土樣進(jìn)行試驗，分別施加不同的周圍壓力σ3，可得到相應(yīng)的3—4個莫爾圓，這些圓的公切線即為土的抗剪強度線，如圖1—19所示。由此得到土的抗剪強度線指標(biāo)c和φ。三軸剪切試驗儀器復(fù)雜，價格昂貴，試樣制備復(fù)雜，操作技術(shù)要求高；但是能嚴(yán)格控制試樣排水條件，準(zhǔn)確量測孔隙水壓力的變化；土樣沿最薄弱的面產(chǎn)生剪切破壞，受力狀態(tài)比較明確；比較符合實際工程受力情況。因此規(guī)范規(guī)定，對于甲級建筑物以應(yīng)采用三軸剪切試驗測定c和φ。三、地基承載力在滿足安全和穩(wěn)定性要求的條件下，地基承受荷載的極限能力稱為地基承載力。地基承載力不足可能會導(dǎo)致建筑物發(fā)生破壞，甚至?xí)鸾ㄖ锏顾?，造成?jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。［工程案例1－4］南美洲巴西的一幢11層大廈，這幢高層建筑長度為29m，寬度為12m地基軟弱，設(shè)計樁基礎(chǔ)。樁長21m，共計99根樁。此大廈于1955年動工，至1958年1月竣工時，發(fā)現(xiàn)大廈背面產(chǎn)生明顯沉降。1月30日，大廈沉降速率高達(dá)4mm／h。晚8時沉降加劇，在20秒鐘內(nèi)整幢大廈倒塌。分析這一起重大事故的原因：大廈的建筑場地為沼澤土，軟弱土層很厚；鄰近其他建筑物采用的樁長為26m。穿透軟弱土層，到達(dá)堅實土層，而此大廈的樁長僅21m，樁尖懸浮在軟弱黏土和泥炭層中，必然導(dǎo)致地基產(chǎn)生整體滑動而破壞。［工程案例1－5］挪威弗菜德里克斯特T8號油罐。該油罐的直徑為25.4m，高度為19.3m，容量為6230m3。1952年快速建造這座大油罐?？⒐ず笤囁?，在35h內(nèi)注入油罐的水量約6000m3，固荷載增加太快，兩小時后，發(fā)現(xiàn)此油罐向東邊傾斜，同時發(fā)現(xiàn)油罐東邊的地面有很大隆起。事故發(fā)生后，立即將油罐中的水放空，量測油罐最大的沉降差達(dá)508mm，最大的地面隆起為406mm，同時地基位移擴(kuò)展約10.36m。事后查明：油罐的地基為海積粉質(zhì)粘土和海積黏土，高靈敏度，且油罐東部地基中存在局部軟黏土層。在油罐充水荷載為55000kN，相當(dāng)于承受110.9kPa均布荷載時，油罐地基通過局部軟黏土層產(chǎn)生滑動破壞。由此吸取教訓(xùn)，采取分級向油罐充水的辦法，使每級充水之間的間隔時間能使地基發(fā)生固結(jié)。1954年，油罐正式運用，沒有發(fā)現(xiàn)新問題。提示地基承載力的確定在地基基礎(chǔ)設(shè)計中是一個非常重要而復(fù)雜的問題。目前確定地基承載力的方法可由載荷試驗或其他原位測試。公式計算，并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗等方法綜合確定。1．現(xiàn)場載荷試驗載荷試驗包括淺層平板載荷試驗和深層平板載荷試驗，淺層平板載荷試驗適用于淺層地基，深層平板載荷試驗適用于深層地基。對于設(shè)計等級為甲級的建筑物或地質(zhì)條件復(fù)雜、土質(zhì)不均勻的情況下，采用現(xiàn)場荷載試驗法，可以取得較精確可靠的地基承載力數(shù)值。淺層平板載荷試驗為在現(xiàn)場開挖試坑，坑內(nèi)豎立荷載架，通過承壓板向地基施加豎向靜荷載，測定壓力與地基變形的關(guān)系，得到p－s曲線，從而確定地基承載力和土的變形特性。圖1－20為淺層平板載荷試驗原理圖。圖1－21為載荷試驗得到的p－s曲線，它反映了荷載p與沉降s之間的關(guān)系。由曲線可知，地基從開始承受荷載到破壞，經(jīng)歷了直線變形階段(OA段)、塑性變形階段和完全破壞(BC段)三個變形發(fā)展階段(圖1－22)。圖1－21中A點所對應(yīng)的荷載稱為臨塑荷載或比例極限，用Pcr表示。B點所對應(yīng)的荷載稱為極限荷載，用Pu表示。載荷試驗常布置在取樣勘探點附近及規(guī)定的土層標(biāo)高處，每個場地不宜少于3個。承壓板面積一般為不應(yīng)小于0.25m2，對軟土和顆粒較大的填土不應(yīng)小于0.5m2；基坑大小要易于操作，一般試坑寬度或直徑不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的三倍，應(yīng)注意保持試驗土層的原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度，一般須在擬試壓土層表面用20mm厚的粗、中砂層哉平，加載等級不應(yīng)少于8級，最大加載量不應(yīng)小于荷載設(shè)計值的2倍。每級加載后，按間隔10min、l0min、l0min、15min、15min，以后為每隔0.5h讀記承壓板沉降1次，當(dāng)連續(xù)2h內(nèi)每小時的沉降量小于0.1mm時，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載，直到達(dá)到極限狀態(tài)為止。淺層平板載荷試驗可適用于確定淺部地基土層的承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)的承載力。地基承載力特征值fak的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）當(dāng)p－s，曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值。（2）當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半。（3）當(dāng)不能按上述兩條要求確定時，當(dāng)壓板面積為0.25－0.50m2，可取s／b＝0.01－0.015所對應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。（4）同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于三點，當(dāng)試驗實測值的極差不超過其平均值的30％時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。2．按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007－2002)確定地基承載力特征值規(guī)范規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大干0.5m時，從載荷試驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：3．按地基強度理論確定地基承載力特征值當(dāng)偏心距e不大于0.033倍基礎(chǔ)底面寬度b時，根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)確定地基承載力特征值可按下式計算，并應(yīng)滿足變形要求：［工程案例l－6］某土層資料如圖1－23所示，建筑物基礎(chǔ)為獨立基礎(chǔ)。巳知地基承載力特征值fak＝150kh，試求修正后的地基承載力特征值。解：(1)基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度為由持力層土為粉砂層，查表1—15得：na=3.o，nb=2.o(2)修正后的持力層土的承載力特征值為fa=fak+nbγ(b-3)+γdγm(d-05)=150十2x18．62X(3．2—3)十3．OXl7．51X(1．8-0．5)=225．7kPa[工程案例1－7]已知某條基底面面寬b＝3m，埋深d＝1.5m，荷載合力的偏心e＝0.05m，地基為粉質(zhì)黏土，內(nèi)聚力Ck＝10kPa，內(nèi)摩擦角φk＝30°，地下水位距地表為1.0m，地下水位以上的重度γ＝18kN／m3，地下水位以下土的重度γ＝19.5kN／m3，試確定該地基土的承載力值。解：因為e=0.05m<0．033b=0.099m力。由φ=30*，查表l-16得：Mb=1.90，Md=5.59，Mc-7.95因為地基土位于地下水位以下，則γ’=γsat-γw=19.5-10=9.5kN/m3γm=[1.0x18+0.5x(19．5-10)]/1.5=15．17kN/m3fa=Mbγb+Mdγmd+McCk=19x9．5x3十5．59x15．17x1．5十7．95x10=260．85kPa［工程案例1－8］某獨立基礎(chǔ)土層資料如圖1－24所示。已知地基承載力特征值fak=235kPa，持力層為粘性土，其孔隙比e及液性指數(shù)IL均小于o．85，試求修正后的地基承載力特征值。解：(1)基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度為(地下水位以下取浮重度)：γm={16．5x0.3+18x0.4+(18.5-10)x0.5+(19.2-10)x0.3}/1.5=12，78kN／m3基礎(chǔ)寬b=2．6m＜3，Om，取b=3m，持力層為粉質(zhì)粘土，孔隙比e及液化指數(shù)Il均小于0.85，查表1—15得nb=0.3，nd=1.6。(2)修正后的持力層土的承載力特征值為fa=fak+nbγ(b-3)+γdγm(d-05)=235十0.3x(19.2-10)x(3-3)十1.6x12.78x(1.5-0.5)=247.8kPa土石方與基礎(chǔ)工程施工（二）課程教案授課題目地基土分類及工程性質(zhì)授課時間第2周周第-節(jié)課次2次課時安排2課時課型（請打√）理論課（√）討論課（√）實驗課（）習(xí)題課（）其他（）教學(xué)目的與要求掌握土的基本分類及參數(shù)計算；熟悉土的工程分類；掌握土的工程性質(zhì)。教學(xué)重點與難點重點：土的基本分類及工程分類；土的工程性質(zhì)。難點：土的工程性質(zhì)。教學(xué)方法與手段本次課采用講授、討論、提問、點評等方法，多媒體課件引導(dǎo)，配適當(dāng)?shù)陌鍟?。教學(xué)內(nèi)容一、土的基本分類1．巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六類25′2．應(yīng)用舉例20′二、土的工程分類（八類土）10′三、土的工程性質(zhì)及舉例30′1．土的可松性2．土的壓實性3．土的滲透性4．計算舉例四、小結(jié)與作業(yè)布置5′思考題與作業(yè)思考與練習(xí)P6310、11、13、14、15、16、17第2－2次課講稿地基土分類及工程性質(zhì)一、土的基本分類《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007－2002)規(guī)定，作為建筑地基的巖土可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六類。1．巖石顆粒間牢固聯(lián)結(jié)、呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體稱為巖石。巖石有不同的分類方法，巖石拄風(fēng)化程度分可分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強風(fēng)化和全風(fēng)化。巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎。巖石按照堅硬程度分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。巖石的分類以及代表性巖石見表1－17。巖體基本質(zhì)量等級見表1—18。提示在工程中晟重要的是軟巖和極軟巖。極軟巖具有特殊的工程性質(zhì)。如某些泥巖具有很高的膨脹性；泥質(zhì)砂巖、全風(fēng)化的花崗巖等有很強的軟化性，有些第三紀(jì)砂巖遇水崩解有流砂現(xiàn)象。極破碎巖體有時開挖很硬，暴露后逐漸崩解，作為邊坡極易失穩(wěn)。2．碎石土粒徑d＞2mm的顆粒含量超過全重50％的土稱為碎石土。根據(jù)土的顆粒形狀及粒組含量可分為六類見表1－19。3．砂土粒徑d>2mm的顆粒含量不超過全重50％，且d＞0.075mm的顆粒超過全重50％的土稱為砂土。根據(jù)土的粒徑級配、各粒組含量可分為五類(見表1－20)。提示無黏性土的分類主要是按照粒徑大小和土的顆粒級配進(jìn)行分類。相關(guān)知識(1)粒組的劃分土一般都是由大小不等的土顆?；旌隙?，顆粒直徑簡稱粒徑，單位為mm。土的粒徑大小不同，工程性質(zhì)也各異。工程上將不同粒徑的土粒，按某一粒徑范圍(物理性質(zhì)及特征接近)劃分為六大粒組，表1－21。粒組與粒組之間的分界粒徑稱為界限粒徑。(2)土的顆粒級配土的顆粒級配是指土中各個粒組的相對含量(即各粒組占土?？傎|(zhì)量的百分?jǐn)?shù))來表示。土中各個粒組的相對含量通過顆粒分析試驗得到。顆粒分析的方法有篩分法和密度計法。1)篩分法篩分法呈將風(fēng)干、分散的代表性土樣倒入標(biāo)準(zhǔn)篩中，篩分后稱出留在各篩盤上的土粒質(zhì)量，即可求得各粒組的相對百分含量。適用于粒徑在0.075－60mm的土。2)密度計法密度計法是根據(jù)粒徑不同的土粒在水中沉降的速度也不同的特性，將密度計放入懸液中，測記讀數(shù)計算而得。適用于粒徑d＜0.075mm的土。根據(jù)顆粒分析試驗結(jié)果繪制土的顆粒級配曲線，如圖1－25所示，縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；橫坐標(biāo)表示土粒粒徑，用對數(shù)坐標(biāo)表示。工程上常用不均勻系數(shù)定量描述土的級配特征：式中d10——有效粒徑，小于某粒徑的土粒質(zhì)量占總質(zhì)量的10％時相應(yīng)的粒徑；d60——限定粒徑，小于某粒徑的土粒質(zhì)量占總質(zhì)量的60％時相應(yīng)的粒徑。不均勻系數(shù)越大，曲線越平緩，土粒分布越不均勻，土的級配良好，作為填方工程的土料時，容易獲得較大的密實度。反之，不均勻系數(shù)越小，曲線越陡，土粒越均勻。工程實際中，一般將Cu＜5的土視為級配不良的均勻土，而Cu＞10的土稱為級配良好的非均勻土。4．粉土塑性指數(shù)IP≤10且粒徑d＞0.075mm的顆粒含量不超過全重50％的土稱為粉土。砂粒含量較多的粉土，地震時可能液化，性質(zhì)接近于砂土；粘粒含量多的粉土不會液化，性質(zhì)接近于黏性土。西北一帶的黃土，以粉粒為主，砂粒、黏粒都較低。5．黏性土塑性指數(shù)IP>10的土稱為黏性土。按塑性指數(shù)的大小分為兩類(表1－22)。6．人工填土由人類活動堆填形成的各類土稱為人工填土。人工填土按其組成和成因，可分為下列