土力学与地基基础教学课件电子教案PPT.ppt

土力学与地基基础,主讲：吴文雪 tel： 86306160(o) mobemail: ,课程要求：,教材：土力学，卢廷浩，河海大学出版社 基础工程，屈智炯等，水利水电出版社 理论课学时：72（土力学48地基基础24） 考试方式：闭卷，平时30%考试70%。 平时成绩：出勤作业实验 辅导和答疑：随堂答疑及每周周四晚。 期末考试答疑：安排答疑时间，但不总复习。,绪论,土力学中的基本概念 土力学课程的研究内容 土力学学科的发展简史 土力学课程的特点和任务 土力学课程的学习方法 与土力学、地基基础有关的工程事故,土力学中的基本概念,土力学：利用力学原理，研究土的应力变形、强度、稳定和渗透性及其随时间变化规律的科学。 基础：埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构。 地基：附加应力与变形不能忽略的土(岩)层。 持力层：埋置基础的土层，即位于基底下第一层土。 下卧层：在地基范围内持力层以下的土层。 软弱下卧层：强度低于持力层的下卧层。,土力学课程的研究内容,研究内容：研究土的物理性质、在荷载作用下土体内部的应力变形和强度规律。 需要研究和解决的工程中的两大类问题： （1）土体稳定问题； （2）土体变形问题。,土力学学科的发展简史,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。,土力学课程的特点和任务,特点：知识面广且综合性强，试验重要，经验性强，假定多，内容相对零散。 任务: (1)了解土的基本物理力学性质，掌握常规土工试验的基本原理和操作方法; (2)掌握一般建筑物设计中有关土力学内容的设计计算方法，例如地基承载力、地基变形、土坡稳定、挡土墙压力计算等； (3)能够正确地使用建筑地基基础设计规范，解决地基基础设计中所遇到的有关问题。,土力学课程的学习方法,理论教学：课前预习、听课专心、课后复习、勤于思考。 试验教学：课前预习、亲自动手、认真总结。 作业及试验报告：不仅与最终考核成绩挂钩，更是学好本课程的重要环节，必须认真对待。,与土力学、地基基础有关的工程事故,建筑物倾斜 地基严重下沉 建筑物墙体开裂 建筑物地基滑动 公路路基开裂 公路路基整体下沉 路基塌滑 土坡滑动 堤坝溃决,第二部分 工程实例,加拿大特朗斯康谷仓的地基事故 美国纽约某水泥仓库 意大利比萨斜塔 苏州市虎丘塔 上海展览中心馆 匈牙利一码头建筑物墙体开裂 墨西哥市艺术宫 天津市人民会堂办公楼墙体开裂 南京分析仪器厂职工住宅基础开裂 南京江南水泥厂土坡滑动 香港宝城大厦土坡滑动 盘锦市房屋冻胀开裂,绪论,1、建筑物倾斜,绪论,加拿大特朗斯康谷仓的地基事故,该谷仓平面呈矩形，南北向长59.44m，东西向宽23.47m，高31.00m，容积36368立方米，容仓为圆筒仓，每排13个圆仓，5排共计65个圆筒仓。谷仓基础为钢筋混凝土筏板基础，厚度61cm，埋深3.66m。谷仓于1911年动工，1913年完工，空仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。,绪论,1913年9月装谷物，10月17日当谷仓已装了31822 谷物时，发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜，并在24小时内谷仓倾斜，倾斜度离垂线达2653，谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m，上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。谷仓地基土事先未进行调查研究，据邻近结构物基槽开挖试验结果，计算地基承载力为352kpa，应用到此谷仓。,绪论,1952年经勘察试验与计算，谷仓地基实际承载力为（193.8-276.6）kpa，远小于谷仓破坏时发生的压力329.4kpa，因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。 事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。,绪论,图片：加拿大特朗斯康谷仓,绪论,美国纽约某水泥仓库,该水泥仓库是近代世界上最严重的建筑物破坏事例之一，这座水泥仓库位于纽约市汉森河旁，水泥仓库呈圆筒形，高约 21m，仓库直径13m，一排圆筒仓库下部的基础为整块筏板基础，埋深2.8m。1940年水泥仓库装载水泥，使粘土地基超载，引起地基土剪切破坏而滑动，水泥筒仓倾斜呈45，地基土被挤出地面高达5.18 m，与此同时，离筒仓净距23m以外的办公楼受地基滑动影响，也发生了倾斜。,绪论,意大利比萨斜塔,这是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。 该塔自1173年9月8日动工，至1178年建至第4层中部，高度约29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m。塔身呈圆筒形，16层由优质大理石砌成，顶部78层采用砖和轻石料。,绪论,绪论,塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案，是一座宏伟而精致的艺术品。1590年伽利略在此塔做落体实验，创建了物理学上著名的落体定律。斜塔成为世界上最珍贵的历史文物，吸引无数世界各地游客。全塔总重约145mn，基础底面平均压力约50kpa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5，成为危险建筑。1990年1月4日被封闭。除加固塔身外，用压重法和取土法进行地基处理。目前已向游人开放。,绪论,苏州市虎丘塔,此塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年，（公元961年），距今已有1036年悠久历史。全塔7层，高47.5m。塔的平面呈八角形，由外壁、回廊与塔心三部分组成。塔身全部青砖砌筑，外形仿楼阁式木塔，每层都有8个壶门，拐角处的砖特制成圆弧形，建筑精美。1961年3月4日，国务院将此塔列为全国重点保护文物。,绪论,苏州市虎丘塔,80年代，塔身已向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达2.31m，而且底层塔身发生不少裂缝，东北方向为竖直裂缝，西南方向为水平裂缝，成为危险建筑而封闭。在国家文物管理局和苏州市人民政府领导下，召开多次专家会议，采取在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和树根桩加固塔身，由上海市特种基础工程研究所承担施工，获得成功。,绪论,图片:苏州市虎丘塔,绪论,2、建筑地基严重下沉,绪论,上海展览中心馆,上海展览中心馆原称上海工业展览馆，位于上海市区延安中路北侧。展览馆中央大厅为框架结构，箱形基础，展览馆两翼采用条形基础。箱形基础为两层，埋深7.27m。箱基顶面至中央大厅顶部塔尖，总高96.63m。地基为高压缩性淤泥质软土。展览馆于1954年5月开工，当年底实测地基平均沉降量为60cm。,绪论,1957年6月，中央大厅四周的沉降量最大达146.55cm，最小为122.8cm。到1979年，累计平均沉降量为160cm，从1957年至1979年共22年的沉降量仅20cm左右，不及1954年下半年沉降量的一半，说明沉降已趋向稳定。但由于地基严重下沉，不仅使散水倒坡，而且建筑物内外连接的水、暖、电管道断裂，都付出了相当的代价。,绪论,墨西哥市艺术宫,墨西哥国家首都墨西哥市艺术宫，是一座巨型的具有纪念性的早期建筑。此艺术宫于1904年落成，至今已有90余年的历史。该市处于四面环山的盆地中，古代原是一个大湖泊。因周围火山喷发的火山灰沉积和湖水蒸发，经漫长年代，湖水干涸形成目前的盆地。,绪论,当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m，其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7-12，天然含水量高达150%-600%，为世界罕见的软弱土，层厚达25m。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量高达4m，临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。,绪论,3、建筑物墙体开裂,绪论,匈牙利一码头建筑物墙体开裂,匈牙利达纳畔特码头，位于多瑙河一座岛上的斜岸上。建筑物包括一个仓库和几个车间，宽约24m，高6m，为单层框架结构，建于1952年。 设计采用圆柱形独立基础，基础上置钢筋混凝土连续梁，承受外墙荷重。建筑物内墙采用条形基础，工程建成不久，所有内隔墙都严重开裂。,绪论,地基表层为人工填土，厚约3.8m；第二层为细砂与有机粉土，厚约1.7m；第三层为密实粗砂层。上述建筑物外墙下独立基础埋深6.5m，基底面为粗砂层，沉降量很小。而内墙的条形基础埋深仅0.8m，位于人工填土层，沉降量大，显然，一幢建筑物采用两类不同基础，埋深相差悬殊，持力层土质压缩性高低相差悬殊，引起严重的不均匀沉降，导致墙体严重开裂事故。,绪论,天津市人民会堂办公楼墙体开裂,此办公楼东西向7个开间，长约27m，南北向宽约5m，高约5.6m，为两层楼房。工程建成，使用正常。 1984年7月，在办公楼西侧，新建天津市科学会堂学术楼。此学术楼东西向8个开间，长约34m，南北宽约18m，高约22m，为6层大楼。两楼外墙净距仅30cm。当年年底，人民会堂办公楼西侧北墙发现裂缝，此后，裂缝不断加长加宽，开裂宽度超过10cm，长度超过6m。 分析原因是由于新建天津市科学会堂学术楼的附加应力扩散至原有人民会堂办公楼西侧软弱地基，引起严重下沉所致。,绪论,盘锦市房屋冻胀开裂,该市位于辽宁省中部，锦州市以东，辽河北岸。当地表层为粘土与粉质粘土，厚度3.0m5.0m，第二层为灰色淤泥质粉砂，很厚。地下水位仅0.5m2.0m，属强冻胀土。盘锦市冬季寒冷，标准冻深为1.1m。因下卧层软弱，一般房屋基础浅埋为0.7m0.9m。小于冻深又无技术措施，造成冻胀而使墙体开裂。,绪论,4、建筑物基础开裂,绪论,南京分析仪器厂职工住宅基础开裂,该住宅位于南京市西部秦淮河以南太平南路西一新村，住宅楼东西向长37.64m，南北向宽8.94m，5层，建筑面积1721平方米 ，建筑场地地表为杂填土，较厚，设计采用无埋式筏板基础。1977年12月开工，次年5月住宅楼主体工程施工至第5层时，于5月13日发现东起第五开间中部钢筋混凝土筏板基础南北向断裂。5月15日工程停工。,绪论,经重新勘察和调查，当地原为一个大水塘，南北长70m，东西宽40m-50m。附近的饭店、茶炉、浴室用稻壳作燃料，烧烬的稻壳灰倾倒此塘，经几十年填平。1972年曾作烧砖场，1977年初整平，同年年底动工修建住宅楼。,绪论,第一次勘察，误将稻壳灰鉴别为一般杂填土。由于住宅楼西半部置于古水塘内，东半部座落岸上，土质突变，造成钢筋混凝土筏板基础拦腰断裂的严重事故。经有关方面多次研究讨论，最终采用卸荷处理方案，即拆去一层，后又拆去一层，将原5层住宅改为3层住宅。,绪论,5、土坡滑动,绪论,南京江南水泥厂土坡滑动,该厂位于南京市东北部、长江南岸栖霞山麓。山坡多次滑动。1975年夏，滑动土体达数万立方米，危及水泥厂3号窑头厂房，工厂停工处理滑坡事故。 栖霞山的山坡原是稳定的，建厂平整场地开挖坡脚，使山坡土体失去平衡。夏季雨量集中，雨水渗入山坡残积土中，使土体含水量增加，抗剪强度降低，导致山坡滑动事故。为防止新的滑坡，在山麓修筑一道钢筋混凝土挡土墙。,绪论,香港宝城大厦土坡滑动,香港地区人口稠密，市区建筑密集。新建住宅只好建在山坡上。1972年7月，香港发生一次大滑坡，数万立方米残积土从山坡上下滑，巨大的冲击力正好通过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻之间，宝城大厦被冲毁倒塌。因楼间净距太小，宝城大厦倒塌时，砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。宝城大厦居住着金城银行等银行界人士，因大厦冲毁时为清晨7点钟，人们都还在睡梦中，当场死亡120人，这起重大伤亡事故引起了西方世界极大的震惊。,绪论,除了以上所述几种土的问题外，还有土的渗透问题,例如： 1963年，意大利265m高的瓦昂拱坝上游托克山左岸发生大规模的滑坡，滑坡体从大坝附近的上游扩展长达1800m，并横跨峡谷滑移300400m，估计有23亿立方米的岩块滑入水库，冲到对岸形成100150m高的岩堆，致使库水漫过坝顶，冲毁了下游的朗格罗尼镇，死亡约2500人，但大坝却未遭破坏。,绪论,1998年长江全流域特大洪水时，万里长江堤防经受了严峻的考验，一些地方的大堤垮