土力学与基础工程1绪论ppt课件

土力学与地基基础 重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系 课程要求： l教材：土力学与地基基础，赵明阶，人民 交通出版社 l理论课学时：80（土力学48地基基础32） l考试方式：闭卷，平时30%考试70%。 l平时成绩：出勤5%作业5%实验20% l辅导和答疑：每周答疑一次，时间地点待定 l期末考试答疑：安排答疑时间，但不总复习。 内容提要 l一、土力学部分（48学时） l绪论 l第一章土的物理性质指标与工程分类 l第二章土中水的渗透规律 l第三章土的应力计算 l第四章土的变形特性与沉降计算 l第五章土的抗剪强度 l第六章土压力计算理论 l第七章边坡稳定分析 l第八章地基承载力 内容提要 l二、地基基础部分（32学时） l第十章浅基础设计与计算 l第十一章桩基础的设计与计算 l第十二章沉井基础的设计与计算 l第十二章地基处理 第一章 绪论 l基本概念 l本课程的特点和学习要求 l本学科发展概况 l与土力学、地基基础有关的工程 事故 第一节 土力学、地基及基础的概念 一、土力学 1.研究对象-土：是地表岩体经强烈风化、搬运、沉 积等地质作用而形成的产物，它是各种矿物颗粒的集合体 ，颗粒间的联结强度远比颗粒本身小。 2.与土有关的的工程问题：1）作为建筑物的地基，2 ）作为建筑材料，3）作为建筑物周围介质或环境 一、土力学 3.土力学：利用力学知识和土工实验技术来研究土 的特性及其受力后强度和体积变化规律的一门学 科。换句话讲，它是以力学为基础，研究土的渗 流、变形和强度特性，并据此进行土体的变形和 稳定性计算的学科。 土力学是力学的一个分支，是学习基础工程、 地基处理等课程的理论基础。 二、地基与基 础 l1.地基：支承基础的土(岩)体 。受到上部荷载的影响会产生 压缩变形。 天然地基 人工地基 l持力层：位于基底下的第一层 土。 l下卧层：在地基范围内持力层 以下的土层。 l软弱下卧层：强度低于持力层 的下卧层。 二、地基与基 础 l2.基础：埋入土层一定 深度的建筑物最下部 结构。 浅基础：刚性扩大基础 深基础：桩基础 3.基础工程 基础工程：地基与基础是建筑物的根本，统 称为基础工程。 基础工程在土木工程中的重要作用： 1）使用上：属地下隐蔽工程，一旦失事难以发现 ，补救困难，并会危及整个建筑物的安全使用， 损失巨大。 2）技术上：在地下或水下施工，难度大，其勘察 、设计和施工质量的好坏直接影响整个建筑物的 安危、经济和正常使用。 3）经济上：所占比例很大，一般高层建筑中占总 造价的25%，工期占总工期的25%30%。 3.基础工程 因此，对基础工程必须做到精心设计、 精心施工。由于地基基础方面的费用较大， 对设计方案的安全性、可行性和经济性要全 面考虑。 4.地基与基础设计必须满足的条件： l1）地基的强度条件 要求建筑物地基保持稳定性，不发生滑动破 坏，必须有一定的地基强度安全系数。 l2）地基的变形条件 要求建筑物地基的变形不得超过地基变形允 许值； 三、地基、基础与上部结构的共同作 用 建筑物的地基、基础和上部结构三个部分，虽功 能不同但彼此联系、相互制约。 1.地基的变形必定引起基础和上部结构的变形； 2.不同类型的基础也会影响上部结构的受力和工作； 3.上部结构的力学特征也必然对基础的类型和地基的 强度、变形和稳定条件提出相应的要求； 4.地基和基础的不均匀沉降对于超静定的上部结构形 式影响较大，不大的基础沉降差就能引起上部结构 产生较大的内力； 5.恰当的上部结构形式也具有调整地基基础受力条件 和改善位移情况的能力。 三、地基、基础与上部结构的共同作 用 因此，在处理地基基础问题时应该考虑上 部结构特性和要求，设计上部结构时也应充分 考虑地基的特点，把地基基础和上部结构看作 一个整体，考虑其整体作用和各组成部分的共 同作用，全面分析结构物整体和各组成部分的 设计可行性、安全性和经济性，把强度、变形 和稳定性与现场条件、施工条件紧密地结合起 来，全面分析，综合考虑。 第二节 与土力学、地基基础有关 的工程事故 l建筑物倾斜 l地基严重下沉 l建筑物墙体开裂 l建筑物地基滑动 l公路路基开裂 l公路路基整体下沉 l路基塌滑 l土坡滑动 l堤坝溃决 *河海学院16 *河海学院17 举世闻名的意大利比萨斜塔就是一个典型实 例。因地基土层强度差，塔基的基础深度不够，再 加上用大理石砌筑，塔身非常重，1.42万吨。500 多年来以每年倾斜1cm的速度增加，比萨斜塔向南 倾斜，南北两端沉降差1.8m,塔顶离开垂直线的水 平距离已达527m，比萨塔的倾斜归因于它的地基 不均匀沉降。为使斜塔安全留存，后在国际范围内 进行了招标，对斜塔进行了加固处理。 一.意大利比萨斜塔 *河海学院19 *河海学院20 二 . 苏州是虎丘塔 虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶，原名云岩寺塔 ，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000 多年悠久历史。 1980年6月虎丘塔现场调查，当时由于全塔向东北方向严 重倾斜，不仅塔顶离中心线已达231m，而且底层塔身发 生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。 虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达 1000mm。人工块石填土层厚12m，西南薄，东北厚。下 为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。 塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压 裂。 *河海学院22 *河海学院23 加拿大特朗斯康谷仓由65个圆柱形筒仓构成，高 31m，宽23.5m，其下为钢筋混凝土筏板基础，由于事前 不了解基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，谷仓建成后 初次贮存谷物达27000t后，发现谷仓明显下沉，结果谷 仓西侧突然陷入土中7.3m，东侧上抬1.5m，仓身倾斜近 27o 。后查明谷仓基础底面单位面积压力超过300kPa， 而地基中的软粘土层极限承载力才约250kPa，因此造成 地基产生整体破坏并引发谷仓严重倾斜。该谷仓由于整 体刚度极大，因此虽倾斜极为严重，但谷仓本身却完好 无损。后于土仓基础之下做了七十多个支承于下部基岩 上的混凝土墩，使用了388个50t千斤顶以及支撑系统才 把仓体逐渐扶正，单其位置比原来降低了近4.0m。 三. 加拿大特朗斯康谷仓 *河海学院25 四. 巴西某十一层大厦 1955年始建的巴西某十一层大厦长25m， 宽12m，支承在99根21m长的钢筋混凝土桩上。 1958年大厦建成后，发现其背后明显下沉。1月30 日，该建筑物的沉降速度高达每小时4mm，晚8时 许，大厦在20s内倒塌。后查明该大厦下有25m厚 的沼泽土，而其下的桩长仅有21m，为深入其下的 坚固土层，倒塌是由于地基产生整体剪切破坏所 致。 地基严重下沉 墨西哥城的一幢建筑 建筑物墙体开裂 重庆巫山的一幢民宅 山东蓬莱城墙 公路路基开裂 重庆某山区公路路基纵向开裂 公路路基整体下沉 重庆某在建公路路基整体下沉 路基塌滑 重庆某山区公路路基塌滑 土坡滑动 堤坝溃决 第三节 发展概况 18世纪中叶以前感性认识阶段； 18世纪产业革命以后大量的工程建设产生大量 土压力问题； 年Coulomb提出著名的“土压力理论”； 世纪以后工程建设中开始使用桩基础、深 基础； 世纪以后迅速发展时期： 标志：年erzaghi的土力学专著问世 年代土力学开始分家； 世纪末期（年代以后）飞速发展时期 （伴随计算机技术的发展） 土力学学科的发展简史 l太沙基（Terzaghi）于1925年在维也纳出版了 第一部土力学专著，介绍了土的固结理论 、土压力、承载力、稳定性分析等理论，标志 着土力学这门学科的诞生。 国内外著名土力学期刊 l岩土工程学报 l岩土力学 l土木工程学报 l岩石力学与工程学报 l加拿大的Geotechnical杂志 lGeotehnique 第四节 土力学课程的特点和学习要求 1 课程的特点： （1）地基及基础课程涉及工程地质学、土力 学、结构设计和施工几个学科领域，内容广泛、综 合性强； （2）课程理论性和实践性均较强。 2 学习要求： (1)学习和掌握土的应力、变形，强度和地基 计算等土力学基本原理； (2)学习和掌握浅基础和桩基础的设计方法； (3)熟悉土的物理力学性质的原位测试技术以 及室内土工试验方法； （4）重