土力学与基础工程1土、土力学、地基及基础的概念.ppt

土力学与地基基础,燕山大学建筑工程与力学学院,一、土、土力学、地基及基础的概念,土力学是主要研究地基土的应力、应变、强度、稳定性，研究基础设计理论的一门学科。,土是岩石经过物理、化学、生物等风化作用的产物，是矿物颗粒组成的集合体。是由固体颗粒、水和空气组成的三相体。,(1)土的固体颗粒之间是分散的，无粘接或弱粘接，因此具有散粒性和孔隙性。颗粒之间孔隙是连续的，土具有渗透性。固体颗粒的连接强度比颗粒本身的强度要小的多，土具有压缩性和土颗粒之间具有相对可移动性。,土有以下几个特性：,2.土力学的概念土力学是用力学知识和土工测试技术、研究土的物理力学性质，研究土的变形及强度规律的一门学科。由于土具有复杂的工程特性，目前在解决土工问题时，是靠现场经验、实验辅助理论计算。因此在土力学中有大量的经验公式、图表和许多近似计算方法，还不能像其它学科一样，有系统的理论和严密的数学公式，土力学是来源于实践的学科。,研究岩石力学特性的学科称为岩石力学;土力学和岩石力学又统称为岩土力学。环境土力学（主要研究环境问题如沙漠土、滑坡、海岸灾害、火山、地震等），海洋土力学（研究海洋采油钻井平台的修建、海底采矿、海岸工程以及水上水下建筑），冻土力学、土动力学。,3.基础建筑物的下部结构，位于地面下，起着传递上部荷载的作用。根据埋置深度的不同，又分为浅基础和深基础。当d5m或db（基础宽度）为浅基础。当d5m或d（45）b为深基础。浅基础的形式有很多，如单独基础、交叉梁基础、筏板基础,深基础有桩基础、墩柱基础、沉井、沉箱基础、地下连续墙桩基等。基础的设计，不仅与钢筋混凝土结构学有关，还与力学特别是土力学有密切关系。,下面为常见的几种基础形式,条形基础,独立基础,动画演示,筏板基础,动画演示,箱形基础,某一高层基础CAD图,动画演示,4.地基支承建筑物的土层叫地基。未经过加固处理，直接支承基础的土层叫天然地基。经过人工加固的地基叫人工地基。为了保证建筑物或结构物的正常使用，对于支承整个建筑荷载的地基应满足两个条件：1作用在地基上的压力不超过地基的承载力（强度条件）；2地基沉降量不允许超过沉降容许值，以保证建筑物的正常使用。（变形条件）,某一工程地基,二、本课程的特点、任务和学习方法,1、特点土力学的三相体系为研究对象。（研究对象复杂性）地基土质条件不以人的愿望来选择.(场地土复杂性）地基基础工程是地下隐蔽工程。（重要性）它的勘探、设计和施工质量，直接影响建筑物的安全，一旦发生事故又较难挽救处理。其造价一般占土建总造价的1030%。,讲两个例子说明基础的重要性,课程内容多、涉及的范围广。需要工程地质学、土力学的基本理论。地基的勘察、基础的设计和施工方面知识。,a、意大利比萨斜塔，由于基础问题出现倾斜。从1173年建造，至1350年竣工，经过177年，中间时断时续，共8层55米高，1590年伽利略在此塔做过落体实验。塔倾斜的原因为地基不均匀沉降,全塔总荷重约为145MN，塔身传递到地基的平均压力约500kPa。目前塔北侧沉降量90cm，南侧沉降量约270cm，塔倾斜约550，十分严重。塔顶离开垂直线的水平距离已达527m,b、建筑物沉降量过大的例子当建筑物地基严重下沉时，不仅可使散水倒坡，雨水积聚，而且建筑物与外网之间上下水管、暖气管、照明电缆、通讯电缆、天然气管道都可能断裂。况且，地基严重沉降时，保持建筑物各部位完全均匀下沉不大可能。,西安大雁塔倾斜已达上千毫米,如上海锦江饭店，高15层，是上海早期的高层建筑，为接待外宾团的高级饭店。地基是深厚的淤泥质土，压缩性大。刚建成时，从马路进饭店要上几个台阶，后来由于筑物沉降，从马路进饭店要下,本书分两大部分第一章第六章为土力学部分第七章第十一章为地基基础的勘探、设计和施工方法。运用土力学理论解决工程设计的地基问题。,5个台阶，地基沉降量达150cm。由于锦江饭店上部结构采用钢结构，虽然地基严重下沉，未发现开裂事故。但是一层的门窗约一半沉入地面下，一层房间变成半地下室，无法正常使用。,3、方法理论实践相结合，因为这门课是实践性很强的学科，仅仅有书本上知识还是远远不够的，必须在实践锻炼中才能真正提高。三、本学科的发展概况国内早期：,2、学习本课程的任务学习土力学的基本原理和主要概念，运用这些原理和概念并结合建筑结构设计方法和施工知识，会分析和计算地基基础问题。,都江堰水利工程,赵州石拱桥,隋朝南北大运河,万里长城,应县木塔,故宫,土力学与基础工程既是一门古老的工程技术，由于生产的发展和生活上的需要，人类很早就已创造了自己的地基基础工艺。,国外：18世纪工业革命以后，大规模的城市建设和水利、铁路的兴建面临着许多与土有关的问题，从而促进了土力学理论的产生和发展。1773年，法国的库仑(Coulomb)根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公式，提出了计算挡土墙土压力的滑楔理论。1857年，英国的朗金(Rankine)又从另一途径提出子挡土墙土压力理论，这对后来土体强度理论的发展起了很大的促进作用。法国布辛奈斯克(Boussinesq，1885)求得了在弹性半空间表面作用竖向集中力的应力和变形的理论解答；瑞典费兰纽斯(Fellenius，1922)为解决铁路坍方提出了土坡稳定分析法。,通过许多研究者的不懈努力、经验积累，到1925年，美国太沙基(Terzaghi)在归纳发展以往成就的基础上，发表了第一本土力学(Erdbaumechanik)专著，1929年又与其他作者一起发表了工程地质学(lngenieurgeologie)。从此土力学与基础工程就作为独立的学科而取得不断的进展。从1936年至今，召开了多届“国际土力学与基础工程学术会议。许多国家和地区也都开展了类似的活动，交流和总结本学科新的研究成果和实践经验，并定期出版土力学与基础工程的杂志刊物，这些对本学科的发展都起到了推动作用。,我国在工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺的研究和应用方面，取得了很大的进展。在地基处理方面，振动碾压、振动水冲、深层搅拌、高压旋喷、粉体喷射、真空预压、强夯以及各种土工聚合物和托换技术等在土建、水利、桥隧、道路、港口、海洋等有关工程中得到了广泛应用，并取得了较好的经济技术效果。,随着电子