模块2地基与基础概述土的性质与工程分类-深入学习实践

1、地基与基础课程教案教 案2008 -2009 学年第一学期 课 程 名 称： 地基与基础 课 程 编 号： 系别、专业、年级： 任 课 教 师： 教 师 所 在 单 位： 建筑工程系-结构教研室 济南工程职业技术学院课程及教材简介本课程选用北京大学出版社肖明和主编的地基与基础教材。本教材是根据高等职业院校土建类专业地基与基础课程教学基本要求，并结合高职高专教学改革的实践经验，为适应高职高专教育的需要而编写的。本教材在编写过程中，按照国家颁布的建筑地基基础设计规范(GB500072002)等有关新规范、新标准，以培养技术应用能力为主线，对基本理论的讲授以应用为目的，以必需、够用为原则，强调针对性

2、和实用性，将理论与工程实际相联系，在教材中设置了如引例、特别提示、相关链接、案例解析及综合实训等环节，体现了高等职业教育的特点。 教研室负责人签字 年 月 日教学大纲课程编码：3201021007一、课程的性质与任务 （一）本课程的性质 本课程是建筑工程技术、基础工程技术及道路与桥梁工程技术专业一门综合性很强的专业课。 （二）本课程的任务 本课程任务是使学生具有工程地质的基本知识，学会阅读和使用工程地质资料，掌握土的应力、变形和强度计算等土力学基本原理。掌握一般浅基础和桩基础设计原理，具有识读和绘制一般基础施工图的能力，并能根据工程实际正确选择地基处理方法和基础类型。二、课程的基本要求 本课程

3、的教学要求是：使学生具备高等职业技术专门人才所必需的地基与基础的基本知识，具有阅读和使用工程地质资料和正确设计一般浅基础的能力。（一）知识要求1、了解土的物理性质及工程性质，并能完成必要的土工试验内容和指标的测试；2、掌握地基应力与变形计算方法；3、掌握挡土结构的土压力计算及稳定性验算；4、掌握地基土强度、边坡稳定及地基承载力计算；5、培养学生阅读和使用工程地质勘察资料，进行一般浅基础及桩基础设计的知识，并能正确识读及绘制一般基础施工图；6、了解软土地基的处理方法，并能运用本专业相关知识分析和处理地基与基础工程中的一般问题。（二）能力要求1、具有进行土的工程分类及计算土的应力、变形和强度的能力

4、；2、具有阅读工程地质勘察资料的能力；3、具有进行一般天然地基浅基础的设计能力；4、具有进行重力式挡土墙的设计能力；5具有进行常规土工试验的能力；6、具有运用本专业基本知识分析和处理地基基础工程中一般问题的能力。（三）德育要求1、培养学生具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识；2、培养学生树立良好的职业道德，用严谨的态度、踏实的作风对待所从事的工作。三、课程内容 （一）课程主要内容 第一章、绪论1、主要内容土力学、地基与基础的概念；地基与基础在建筑工程中的重要性；本课程的基本内容与特点。2、教学要求了解土力学的概念及其内容，并要求对地基与基础有基本认识；了解本课程的任务和特点以及在本专业中的地

5、位；举例说明地基与基础的重要性。第二章、土的物理性质及工程分类1、主要内容土的构成；土的组成；土的物理性质指标；土的物理状态指标；地基土的工程分类。2、教学要求了解土的成因及组成；重点掌握土的三相比例指标、物理状态指标的计算及其应用；熟悉土的工程分类方法，掌握土的天然含水量、最优含水量、质量密度、最大干密度以及土的液限、塑限指标的测试。3、实验土的密度、土的含水量、土的相对密度（比重）；土的塑限和液限。第三章、地基土中的应力计算1、主要内容土体自重应力的计算；基底压力的计算；竖向荷载作用下地基附加应力的计算。2、教学要求掌握地基土的自重应力、附加应力的基本概念、计算及分布特点，重点掌握基底压力

6、的简化计算和矩形均布荷载作用角点下土中附加应力的计算及其应用。对于竖向集中荷载、竖向条形均布荷载作用下附加应力的计算仅作简要介绍。第四章、土的压缩性与地基沉降计算1、主要内容土的压缩性；地基最终沉降量的计算；建筑物沉降观测与地基容许变形值。2、教学要求了解土的压缩性及引起地基土产生压缩的主要原因，掌握土的压缩指标概念及试验测定方法。重点讲授地基规范法计算地基变形，要求强度分层总和法与地基规范法计算地基变形的主要异同点。了解建筑物沉降观测点的布置和技术要求，掌握地基变形分类及其允许值。关于地基沉降与时间的关系可以简介。3、实验土的压缩试验。第五章、土的抗剪强度与地基承载力1、主要内容土的抗剪强度

7、；土的抗剪强度试验方法；地基承载力。2、教学要求简要介绍莫尔-库仑强度理论和极限平衡理论；要求学生掌握土的抗剪强度指标的测定方法，了解地基承载力的基本概念和确定方法；重点掌握库仑强度公式的应用和地基承载力特征值的修正。3、实验土的剪切试验。第六章、土压力及土坡稳定 1、主要内容土压力的类型及影响因素；静止土压力计算；朗肯土压力理论；库仑土压力理论；特殊情况下的土压力计算；挡土墙设计；土坡稳定。 2、教学要求了解土压力的类型及其影响因素，重点掌握用朗肯土压力理论公式计算挡土墙结构的土压力以及重力式挡土墙设计要点。对库仑土压力可作简要介绍。 3、综合作业挡土墙结构稳定验算。第七章、建筑场地的工程地

8、质勘察1、主要内容概述工程地质勘察目的及勘察内容；工程地质勘察报告；基槽检验与地基局部处理。2、教学要求了解工程地质勘察的目的和内容，掌握工程地质勘察报告的阅读和使用；了解基础验槽的目的、内容及注意事项。第八章、天然地基上的浅基础设计1、主要内容概述地基基础设计的基本规定、步骤及基础类型；基础埋深的确定；基础底面积的确定；无筋扩展基础设计；扩展基础设计；钢筋混凝土梁板式基础简介；减少基础不均匀沉降的措施。2、教学要求了解地基基础设计的基本规定及设计步骤，熟悉浅基础类型及适用条件（配合参观或电教），掌握基础埋深的确定方法以及按持力层承载力确定基础底面积。学会验算软弱下卧层承载力；重点掌握扩展基础

9、的设计。了解柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的构造要求和简化计算方法；掌握减少基础不均匀沉降的措施。3、综合作业天然地基上独立基础（无筋扩展基础与扩展基础）设计。第九章、桩基础1、主要内容概述桩基础的类型；桩的竖向承载力；桩基础设计。2、教学要求要求了解桩的类型及其适用条件和桩顶荷载的传递方式。掌握单桩、群桩竖向承载力的确定方法，明确承台设计要点以及桩基础质量的检测方法。3、综合作业桩基础验算。第十章、地基处理1、主要内容软弱土的种类及性质；机械压实法；强夯法；换土垫层法；排水固结法；挤密法和振冲法；化学加固法。2、教学要求了解软土地基的特性、处理方法及适用范围，重点掌握砂垫层的设计与施工要点

10、。结合地区实际情况，重点讲授软弱地基常规的处理方法，其他处理方法可以简介。3、实验土的击实试验。第十一章、区域性地基1、主要内容湿陷性黄土地基；膨胀土地基；红粘土地基；山区地基；地震区地基。2、教学要求了解区域性地基土的工程特性，对于区域性地基可根据本地区地基土分布情况选讲。（二）实验、实训、实习内容 1、综合作业2学时（可利用课余时间完成），其内容为：（1）挡土墙结构稳定验算；（2）天然地基上独立基础（无筋扩展基础与扩展基础）；（3）桩基础验算。 2、土工试验8学时，其试验内容为：（1）土的基本物理性质指标试验：土的密度；土的含水量；土粒相对密度（比重）；（2）粘性土的塑限、液限试验；（3）

11、土的击实试验；（4）土的压缩试验；（5）土的剪切试验。要求学生掌握各项实验的基本原理及操作技能，完成实验报告，培养学生的动手能力。3、课程设计本课程设置课程实训一周，要求课程设计在教师指导下进行，要注重开发学生的创新能力。通过课程设计培养学生对所学专业知识的综合应用能力和独立工作能力。课程设计内容：天然地基墙下钢筋混凝土条形基础设计。四、教学建议 1、本课程涉及到工程地质学、土力学、建筑结构和施工技术等几个学科领域，应注意与相关课程的有关内容衔接配合。2、各地区地基土差异较大，在讲授时可结合地区情况，选择本地区较常见的软弱地基的处理方法以实例形式讲解。3、课程的教学内容具有很强的地区性，应结合

12、本地区的地方材料、常用构造做法等安排相应的讲授。4、在教学过程中安排两次参观或多媒体教学（不占教学时数），其内容为：（1）浅基础类型及其施工；（2）桩基础工程及软弱地基处理。 五、教学时数分配 课程总学时： 90 学时。章 次章节 内 容课 时 分 配总学时理论学时实践学时课程设计第一章绪论22第二章土的物理性质及工程分类1064第三章地基土中的应力计算44第四章土的压缩性与地基沉降计算642第五章土的抗剪强度与地基承载力642第六章土压力与土坡稳定66第七章建筑场地的工程地质勘察22第八章天然地基上浅基础设计12102第九章桩基础设计66第十章地基处理44第十一章区域性地基22课程设计303

13、0合计9052830六、考核方式 该课程的考核成绩通过以下四种手段综合评判：1、平时考核考核学生的学习态度、方法、到课率，作业的准确率和及时性。2、上机考核采用PKPM设计软件，学生上机考核，重点考核学生利用软件进行一般基础设计的能力。3、课程理论考试（笔试）理论考试包括期中测验、期末考试。期中测验是对学期前半部分知识的总结和回顾，是对教师教学效果的检查，是对学生学习进行的考核和督促；期末考试占比重较大，结合本课程特点，采用闭卷的形式，考试题型分为填空、选择、名词解释、综合计算题等形式，这种考核方式能够比较合理地检测出学生的理论知识和实际应用能力，更符合课程的特点。4、课程实训考核课程实训考核

14、采用等级制，评定内容与方法如下：课程实训部分（集中一周）：挡土墙的设计占30%；天然地基上的浅基础设计占40%；整理装订占10%；学习态度、工作表现及考勤情况占20%。最后将设计成绩折算成等级制。试验部分：实验操作占50%；实验记录、数据处理占20%；实验报告占20%；实验态度和表现占10%。最后将实验成绩折算成等级制。（注：课程实训成绩单独评定，评定办法详见课程实训教学大纲）。 七、教材及参考书 推荐教材（教材名称、作者、出版社，出版时间 ）地基与基础肖明和主编，北京大学出版社，2008地基与基础，杨太生主编，中国建筑工业出版社，2004推荐参考书（教材名称、作者、出版社，出版时间）建筑地基

15、基础设计规范，中华人民共和国建设部主编，2002 撰写（执笔人）：肖明和 审核：肖明和 教研室主任：肖明和 教学系主任：侯洪涛 授课时间 月 日 第 1 次课 授课章节绪论任课教师及职称教学方法与手段方法：讲授法、谈话法、讨论法、案例教学法手段：常规 教学目的与要求：1、 使学生熟悉本课程的内容和学习要求2、 使学生了解地基与基础在工程中的应用及重要性3、 掌握地基与基础设计的基本要求4、 掌握土力学及地基基础一些基本概念5、 了解一些典型的基础工程实例，让学生对这门课产生浓厚的兴趣，提高学生主动学习的积极性教学重点、难点：1、 理解掌握土力学与地基基础的关系2、 重点理解土力学及地基基础的基

16、本概念3、 掌握地基与基础设计的基本要求课时分配计划1、对课程描述，课程的学习目标介绍（15分钟）2、列举基础工程实例（20分钟）3、讲授本节主要内容 （40分钟）4、列举课本工程实例（10分钟）5、总结布置作业（5分钟）布置作业：1、 地基的概念2、 基础的概念及分类3、 什么是持力层？什么是下卧层4、 简述地基与基础设计的基本要求。下次课预习要点：1、 土的成因与结构2、 土的组成实施情况及课后教学效果分析教学内容与过程：英文名称：Soil Mechanics and Foundation Engineering千里之行始于足下，万丈高楼平地起。一、课程描述1、本课程是工民建、公路与桥梁类

17、专业的一门实践性较强的技术基础课。2、本课程主要内容是讲授土质、土力学及基础工程中的基本理论知识，以土力学地基基础为重点。从土的成因出发，分析土的本质特征，强度，变形机理，对其工程性质作出定性评价；在此基础上研究各种常见的分散体由荷载作用引起的力学方向的变化规律，包括土中应力，强度稳定性，应力应变关系。并运用于地基处理、天然地基上浅基础的设计和计算，桩基础的计算原理及桩基础承载能力的计算中，介绍浅基础，桩基础、沉井基础的施工方法。本课程的任务是使学生具有地基土的基本物理性质及土力学的基本知识；了解地基处理各种方法；能进行桥梁浅基础设计；学会基本土工试验的操作技能。3、根据本课程所需力学知识，并

18、以岩土知识为依托，应安排在学完工程力学、工程地质学课程后进行。 二、课程目标 学习本课程后，学生能够达到下列课程目标：1、知识目标：认识土的三相组成及工程性质，了解土的工程分类和各基础的初步设计，以及地基基础的处理方法；掌握土力学的基本理论，基础施工的工序步骤。2、技能目标：进行 “天然地基浅基础”或 “桩基础”课程设计，并做相应的土质土力学实验。具备操作土工试验的技能与能力。本学科发展概况 土力学学科发展概况 18世纪 土力学理论的产生和发展 1773年 法国的库仑（Coulomb）-砂土抗剪强度理论与土压力理论 1857年 英国朗肯朗肯土压力理论 1885年 法国布新奈斯克（Boussin

19、esq）弹性半空间解 1925年 美国太沙基土力学专著与有效应力原理本学科研究领域20世纪60年代70年代区域性土分布和特性 地基处理技术 水利、铁道和矿井等工程建设70年代80年代基础工程、围护体系的稳定和变形 复合地基新技术的开发和应用 建筑工程、市政工程和交通工程建设 地基基础施工质量检测及岩土工程测试技术90年代后岩土工程计算机分析 岩土工程可靠度分析 城市地铁、越江越海地下隧道、超高层建筑超深基础及特大桥超深基坑工程建设等环境岩土工程 特殊岩土工程问题近年来随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进展以及有关基础工程各种设计与施工

20、、质量检测的规范规程日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、经济合理、确保质量提供了理论与实践依据。与本课程有关的工程问题1、土三个方面的应用 建筑物地基土 作为构筑物的环境 土工建筑材料2、与土有关的工程 建筑、桥梁、地铁隧道、边坡、道路、大坝【引例】加拿大特朗斯康谷仓，1913年秋完工，建筑面积59.44m23.47m，高31m，容积36368m3,由65个钢筋混凝土圆柱形筒仓组成，基础采用钢筋混凝土筏板基础，厚61，埋置深度3.66m，谷仓自重200000吨，相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。建成当年10月第一次装谷子31822m3,约1小时后,发现谷仓下沉达30.5，没有

21、引起重视，任其发展，24h内整座谷仓倾斜，西端下沉7.32m，东端抬高1.52m，仓身整体倾斜2653。由于谷仓整体刚度较高，地基破坏后，钢筋混凝土筒仓仍保持完整，无明显裂缝。事故发生后，经勘察发现，谷仓的场地位于冰川湖的盆地中，地基中存在冰河沉积的粘土层，厚12.2m，粘土层上面是更近代沉积层，厚3.0m，粘土层下面为固结良好的冰川下冰碛层，厚3.0m。谷仓加载后使基础底面上的平均压力达329.4kPa，超过了地基的极限承载力276.6 kPa，因而造成地基发生强度破坏而整体失稳。事后为了修复筒仓，在基础下面设置了70多个混凝土墩，支承在16m深的基岩上，使用了388个500kN的千斤顶以及

22、支撑系统，逐渐将倾斜的筒仓纠正过来，经过纠倾处理后,谷仓于1916年起恢复使用，但修复后的谷仓的位置比原来下降了4m。如图1-1所示。图1-1 加拿大特朗斯康谷仓的地基事故地基、基础和上部结构是建筑物系统的三大组成部分。在地基基础设计中，技术人员首先要选择一个适合上部结构的地基和基础，它应满足两个基本要求： 一是能承受上部建筑荷载； 二是不产生过大沉降及沉降差。 从技术和经济的角度看，地质资料越可靠，就越可能获得最好的地基基础设计方案。因此掌握它在建筑地基设计中是十分重要的。1.1 地基与基础的概念1.1.1 土的概念土是自然界岩石经过物理、生物和化学风化等作用所形成的产物，是多种大小不同矿物

23、颗粒的集合体。它是由固体土颗粒、水和空气三相物质组成的三相体系。土的最主要特点就是它的散粒性和多孔性，以及由于它的自然条件和地理环境的不同所形成的具有明显区域性的一些特殊性质。无粘性土：颗粒间互不连接、完全松散粘性土：颗粒间虽有连接，但连接远小于颗粒本身强度土的主要特点：松散性和三相组成，这是它在强度和变形等力学性质上与其他连续固体介质根本不同的内在原因。1.1.2 地基的概念地基土层中附加应力和变形所不能忽略的那部分土层。承受建筑荷载并受其影响的该部分地层 。地基分类天然地基：未经人工处理就可直接利用天然土层的的地基 。 人工地基：经过人工加工处理才能作为地基的。持力层：直接与基础地面接触的

24、土层。（基础直接坐落的土层） 下卧层：地基内持力层下面的土层叫。软弱下卧层：地基承载力低于持力层的下卧层叫。1.1.3 基础的概念基础把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构。基础作用 1、承受上部结构荷载2、向地基 传递压力 起承上传下作用 3、调整地基变形 基础分类浅基础 用普通（常规）方法施工的基础 。一般基础埋深 d5m。深基础 需要一定的 机械设备建造的基础。如桩基、墩基、和地下连续墙等。 埋深 d5m。基础埋深：从设计地面（一般从室外地面 ）到 基础底面的垂直距离叫。【特别提示】l 地基是有一定深度和范围的，只有将土层中附加应力和变形所不能忽略的那部分土层才能称之为地

25、基。l 天然地基不能计入工程总造价，人工地基可以将经过人工加固处理的部分计入工程总造价。l 基础埋置深度是指设计室外地坪至基础底面之间的距离。l1.1.4 地基与基础设计的基本要求为了保证建筑物的安全和正常使用，地基与基础设计应满足以下基本要求：1. 地基承载力要求：应使地基具有足够的承载力（基础底面的压力），在荷载作用下地基不发生剪切破坏或失稳。2. 地基变形要求：不使地基产生过大的沉降和不均匀沉降（建筑物的允许变形值），保证建筑的正常使用。3. 基础结构本身应具有足够的强度和刚度，在地基反力作用下不会发生强度破坏，并且具有改善地基沉降与不均匀沉降的能力。1.2 地基与基础的重要性基础是建筑

26、物的主要组成部分，应具有足够的强度、刚度和耐久性，以保证建筑物的安全和使用年限，而且由于地基与基础位于地面以下，属隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量的好坏，直接影响建筑物的安全，一旦发生质量事故，其补救和处理往往比上部结构困难得多，有时甚至是不可能的。基础工程失败的例子 1 意大利比萨(Pisa)斜塔自 1173年9月8日 动工，至1178年建至第4层中部，高度29m 时，因塔明显倾斜而停工。94年后，1272年复工，经6年时间建完第7层，高 48m，再次停工中断82年。1360年再次复工1370年竣工，前后历经近200年。 该塔共8层，高 55m，全塔总荷重145MN，相应的地基平均压力约为

27、50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，南北两端沉降差 1.8m ，塔顶离中心线已达 5.27m ，倾斜5.5，成为危险建筑。 比萨斜塔能闻名于世，至少有以下原因：一、倾斜超极限却巍然屹立；二、它是意大利伟大科学家伽利略自由落体运动的实验室；三、意大利政府投巨资拯救斜塔而产生的新闻效应。比萨斜塔1174年开始兴建，由意大利著名建筑师那诺皮萨诺主持，从动工到建成用了将近200年时间。建筑用材料全是意大利上等大理石，塔身墙壁底厚4米，顶部厚1米多，总重量为14553吨。这座8层圆柱形建筑高约60米（原设计高100米），整座塔身洁白如玉，高耸入云，建成后倾

28、斜5.8度，而建筑学教科书上的倾斜极限是5.7度。塔身虽然倾斜，但它历经风雨侵蚀几百年，依然挺拔屹立而不倒，故曰建筑“奇迹”。不过，人们不要以为这是建筑师们精心设计的，甚至有人开玩笑说：这是800多年前“豆腐渣工程”。当时，建主教堂、洗礼堂施工都很顺利，唯独钟楼一开工就遇到了难题费了蛮大的劲挖不到硬地基，工程师们又缺乏对地基土质层的勘查钻探，致使塔体奠基没有完全到位。动工建筑到第三层钟楼开始倾斜，加上用的是大理石，其不断增加的重量导致偏差越来越大，找遍了专家，想尽了办法，得不到解决，不得已停止施工。这一停就是近百年！重新开工后，工程师们想尽办法扭转倾斜的塔身，比如，增加倾斜相反方向的重量试图“

29、扶正重心”，但终因“先天不足”落下“终身残疾”。不过说来也奇，建到顶层时居然不斜了！为了确保游客安全，为了保护这座世界知名斜塔，避免其过度倾斜而坍塌，意大利当局决定于1990年1月关闭斜塔，着手加固纠偏工作，并邀请国内外专家对该塔进行拯救性“纠偏扶正”。1998年7月底，我国著名纠偏专家曹教授，应意中友好协会主席奥纳多兰西奥的邀请，飞往意大利为比萨斜塔纠偏当参谋、出主意。经科学家们反复论证、实验、比对，采取有效措施，硬是把斜塔成功“扶正”了近50厘米，塔顶偏离中心的距离，由5米缩小到4.5米，其稳定性已经达标。意大利专家称，这座斜塔至少还可以矗立300年。基础工程失败的例子 2苏州虎丘塔，建于

30、五代周显德六年至北宋建隆二年(公元959961) ，7级八角形砖塔，塔底直径13.66m，高47.5m，重63000kN。 其地基土层由上至下依次为杂填土、块石填土、亚粘土夹块石、风化岩石、基岩等，由于地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原因，造成该塔向东北方向倾斜。19561957年间对上部结构进行修缮，但使塔重增加了2000kN，加速了塔体的不均匀沉降。1957年，塔顶位移为1.7m，到1978年发展到2.3m，重心偏离基础轴线0.924m，砌体多处出现纵向裂缝，部分砖墩应力已接近极限状态。 后在塔周建造一圈桩排式地下连续墙，并采用注浆法和树根桩加固塔基，基本遏制了塔的继续沉降和倾斜。基

31、础工程失败的例子 3这两个筒仓是农场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷的Lake Agassiz粘土层上，由于两筒之间的距离过近，在地基中产生的应力发生叠加，使得两筒之间地基土层的应力水平较高，从而导致内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。 基础工程失败的例子 4除满足承载力的要求外，还要求地基不能发生过大的变形。图示为墨西哥城的一幢建筑，可清晰地看见其发生的沉降及不均匀沉降。该地的土层为深厚的湖相沉积层，土的天然含水量高达650，液限500% ，塑性指数350 ，孔隙比为15 ，具有极高的压缩性。 基础工程失败的例子5南京地铁火车站基坑施工现场07年5月28日滑坡事故，两人死亡。发生土方坍塌的工

32、作面位于基坑的东端，坍塌的土质大多为淤泥质土和杂填土。据专家介绍，茶亭站所在的南京城西属于滨江带，地质条件为河漫滩地质，土壤的含水量超过60%。仅仅集庆门大街站、所街站、元通站这三站，每天抽水量就高达80000立方米，工程期间抽取的地下水足可以形成一个小湖泊。记者在河西这几个站的开挖现场看到，挖下去四五层楼那么深，地下仍然是黑乎乎的淤泥。基础工程成功的例子赵州桥位于河北赵州，隋代公元595605年修建，净跨37.02m 。基础建于粘性土地基，基底压力500600kPa，但地基并未产生过大变形 ，按照现在的规范检算，地基承载力和基础后侧被动土压力均正好满足要求，且经无数次洪水和地震的考验而无恙。

33、 台北101 目前为世界上最高建筑，高508m，共101层，位于台北信义区。 阿联酋迪拜正兴建一幢全球最高的“迪拜大厦”，楼高至少690米，预计于2008年完工。迪拜大厦不仅是全球最高建筑物，也将是最高的人工塔。润阳江阴大桥润扬大桥，一座新桥，一座新的长江大桥，如同蛟龙，横跨长江南北，连接镇江扬州两地。润扬大桥由悬索桥和斜拉桥结合而成，跨江长度7.3公里，总长35.66公里。长桥卧波，刚柔相济。 润扬长江公路大桥为目前我国第一大跨径的组合型桥梁，其建设过程中攻克多项世界性技术难题 ，创造出8项全国第一。 第一大跨径：大桥南汊主桥为主跨径长1490米的单孔双铰钢梁悬索桥，是目前中国第一、世界第三

34、的特大跨径悬索桥。 第一大锚碇：大桥北锚碇要承受6.8万吨的主缆拉力，锚体由近6万立方米混凝土浇筑而成，国内第一、世界罕见。 第一特大深基坑：为了给巨大的锚体安个“家”，开挖了世界罕见的特大深基坑，开挖土方近17万立方米，是我国第一特大深基坑。 第一高塔：大桥南汊悬索桥索塔高达215.58米，相当于73层楼的高度，是目前国内桥梁中最高的索塔。 第一长缆：悬索桥主缆缠丝采用的是国内首次使用的“S”型钢丝，两根主缆每根长2600米，为国内第一长缆。 第一重钢箱梁：大桥悬索桥桥面钢箱梁宽38.7米，高3米，钢箱梁共有93节，总重量为21000余吨，最大一节钢箱梁重达506吨，是目前国内最重的。 第一

35、大面积钢桥面铺装：在全国首次全部采用环氧沥青铺装，铺装总长度2248米，铺装总面积达70800平方米。 第一座刚柔相济的组合型桥梁：润扬长江公路大桥由北接线、北汊斜拉桥、世业洲互通、南汊悬索桥、南接线、南接线延伸段6个部分组成，其中南汊主桥是柔性悬索桥，北汊主桥是刚性斜拉桥，是我国第一座刚柔相济的组合型桥梁。国际桥梁协会主席伊藤学赞叹不已：“这是我见到的最漂亮的混凝土”。 参与建设的同济大学土木学院徐伟教授说:“这个桥能够这么快，这么高质量的造好，我们可以扬眉吐气的说，中国桥梁的建设水平位居世界前列。” 润扬大桥作为长江干流上的第36座大桥，刷新了中国桥梁史上八项记录，其中悬索桥主跨达到149

36、0米，位居中国第一，世界第三。交通部总工程师凤懋润说：它是中国桥梁工程的品牌。他说:“这座大桥是我们中国应用自己的技术、自己的材料、自己的专家建成的零缺陷、零事故死亡率、无缝隙的管理，这样一座世界级的桥梁。” 本 章 小 结重视地基与基础在整个建筑物中的重要性；要求学生应熟悉本课程各章节内容及正确的学习方法；熟练掌握地基的概念及分类；熟练掌握基础的概念及分类；熟练掌握地基与基础设计的基本要求。授课时间 月 日 第 2 次课 授课章节2.1 概述2.2 土的生成2.3 土的组成与结构构造任课教师及职称教学方法与手段方法：讲授法、讨论法、练习法手段：常规 教学目的与要求：1、 使学生了解土的成因2

37、、 使学生了解掌握土的三种结构及其特点与区别3、 重点掌握土的三相组成，理解颗粒级配4、 掌握判断土的级配情况教学重点、难点：1、 理解掌握土的结构与构造2、重点理解土的三相组成，土的颗粒级配课时分配计划1、回顾复习，引导新课（5分钟）2、讲授本节主要内容 （70分钟）3、练习题（10分钟）4、总结布置作业（5分钟）布置作业：课后复习思考题下次课预习要点：1、使学生重点理解土的六组物理指标的意义2、使学生能理解性掌握各种指标的定义及其应用实施情况及课后教学效果分析第2章 土的物理性质及工程分类主要内容:.介绍土的形成及物质组成,从定性和定量两个方面描述土体的物质组成密实程度及工程应用, 地基土

38、(岩)的分类知识要点：1、 掌握土体的三相组成、三相比例指标之间的换算及 土的基本指标测试方法。2、 了解无粘性土的密实度概念及判别方法。3、 掌握粘性土的塑性指数和液性指数的作用和用途，以及粘性土的物理状态评价。4、 掌握无粘性土和粘性土的分类依据和分类方法。5、 掌握测定土的容重、比重、含水量的方法，掌握颗分试验、击实试验原理，能够正确使用液塑限联合测定仪。2.1 概述一、土体的生成土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒、经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。在漫长的地质年代中，由于各种内力和外力地质作用形成了许多类型的岩石和土。岩石经历风化、剥蚀、搬运、沉积生成

39、土，而土历经压密固结，胶结硬化也可再生成岩石。二、土的物质成分有作为土骨架的固态矿物颗粒，孔隙中的水及其溶解物质以及气体。三、土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系及固、液二相相互作用表现出来的性质。前者称为土的基本物理性质，主要研究土的密实程度和干湿状况；后者主要研究粘性土的可塑性、胀缩性及透水性等土的三相组成、物质的性质、相对含量以及土的结构构造等各种因素，必然在土的轻重、松密、干湿、软硬等一系列物理性质和状态上有不同的反映。土的物理性质又在一定程度上决定了它的力学性质，所以物理性质是土的最基本的工程特性。2.2 土的生成2.2.1 土的生成地球表面的整体岩石在大气中经过漫长的

40、历史年代，受到风、雨、雪、霜的侵蚀和生物活动的破坏作用风化作用，使其崩解破碎而形成大小不同形状不一的松散颗粒堆积物，在建筑工程中称为土。风化作用分类物理风化-岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎-原生矿物-无粘性土(矿物成分未变)化学风化-母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物-次生矿物-粘性土(矿物成分改变)生物风化-动植物活动引起的岩石和土体粗颗粒的粒度或成分的变化-有 机 质2.2.2 土的类型：1.残积土：风化后残留在原地的土称为残积土。由于残积土未经分选作用，无层理，厚度非常不均匀，因此，在残积土地

41、基上进行工程建设时，应注意其不均匀性，防止建筑物的不均匀沉降。2. 沉积土在漫长的地质年代里，沉积的土层逐渐加厚，在自重作用下逐渐压密，这样形成的土称为沉积土。陆地上大部分平原地区的土都属于沉积土。一般情况下，沉积土粗颗粒的土层压缩性较低，承载力较高；细颗粒的土层则压缩性高，承载力较低。在沉积土的地基上进行工程建设时，应尽量选择粗颗粒土层作为基础的持力层。工程上遇到的大多数土是在距今较近的新生代第四纪（见书表2-1）地质年代沉积生成的，因此我们称之为第四纪沉积物（见书表2-2）。根据不同的成因条件分为如下几类：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积土、海洋沉积土、冰川沉积土及风积土等。【

42、特别提示】土的主要特征l 土的第一个主要的特征碎散性。l 土的第二个主要特征三相体系。 l 土的第三个主要的特征自然变异性。 仅仅根据土的堆积类型远远不足以说明土的工程特性。要进一步描述和确定土的性质，就必须具体分析和研究土的三相组成，土的物理状态和土的结构。 2.3 土的组成与结构构造土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。气相固相液相+构成土骨架，起主体作用重要影响次要作用土体三相组成示意图土体2.3.1 土的固体颗粒（固相）土的固体颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架。称为“土粒”，是土中最稳定、变化最小的成分。物理状态力学特性

43、粒组的划分土的颗粒级配土粒的矿物成分 1.土的颗粒级配（1）概念为了研究土中各种大小土粒的相对含量及其与土的工程地质性质的关系，将工程地质性质相似的土粒归并成组，按其粒径的大小分为若干组别，称为粒组；划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。根据界限粒径200、60、2、0.075和0.005mm把土粒分为六大粒组：漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒，粉粒及粘粒。如书中表23 土粒粒组划分所示。工程上常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总重的百分数）表示土中颗粒的组成情况，称为土的颗粒级配。土的颗粒级配直接影响土的性质，如土的密实度、土的透水性、土的强度、土的压缩性等。（2

44、）土的颗粒级配测定方法土的颗粒级配是通过土的颗粒大小分析试验测定的。实验室常用的有筛分法和沉降分析法（比重计法或移液管法）。确定方法 筛分法：适用于粒径大于0.075mm的粗粒组的土 比重计法：适用于粒径小于0.075mm的粉粒和粘粒难以筛分的土表述方法 粒径级配累积曲线筛分法就是用一套标准筛子如孔直径(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，将烘干且分散了的200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。比重计法(也称密度计法) ：是沉降分析法的一种，另外还有移液管法(也称吸管法)。

45、该两法的理论基础都是依据Stokes(司笃克斯)定律，即球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比P%958778665536105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872筛分法原理图由曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。如曲线较陡，则表示粒径范围较小，土粒较均匀，反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。小于某粒径之土质量百分数P（）粒径(mm)0.050.010.005百分数P(%)2613.510d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41沉降分析结果典型颗分级配曲线1009080706050403020

46、100粒径(mm)105.01.00.50.100.050.010.0050.001【特别提示】l 为了定量的反映土的级配特征，工程中常用以下两个级配指标来评价土的级配优劣。（1）不均匀系数Cu：Cu= d60/ d10d10 土中小于此粒径的土的质量占总土质量的10%，也称有效粒径；d30 土中小于此粒径的土的质量占总土质量的30%；d60 土中此粒径土的质量占总土质量的60%，也称限制粒径。Cu10时，表示粒径不均匀，级配良好；Cu 5时，表示粒径较均匀，级配不好。（2）曲率系数Cc： Cc的范围大约在13。因此，当Cc 1或Cc3时，均表示级配曲线不连续。当实际工程中，Cu大于或等于5，

47、且Cc等于13时，它的级配是良好的；否则，它的级配是不良的。颗粒级配可以在一定程度上反映土的某些性质。对于级配良好的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填充，因而土的密实度较好，相应的地基土的强度和稳定性也较好，透水性和压缩性也较小，可用作堤坝或其他土建工程的填方土料。（3）粒径级配累积曲线及指标的用途：1）、粒组含量用于土的分类定名；2）、工程中用不均匀系数Cu评价土的不均匀程度： Cu 5, 不均匀土； Cu 3 或 Cc 1,级配不连续土4）、不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣： 当 Cu 5且 C c = 1 3 时 ， 为级配 良好的土； 当 Cu 3 或 Cc 1时 ,

48、 为级配 不良的土2. 土粒的矿物成分决定于母岩的矿物成分及风化作用砂粒主要是原生矿物（石英、长石、云母等）的产物，一般碎石、砂都属于此类。粉粒的矿物成分是多样性的，主要是石英和MgCO、CaCO等难溶盐的颗粒。粘粒的矿物成分主要有粘土矿物，氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类(如碳酸钙等)，它们都是次生矿物。除粘土矿物外，粘粒组中还包括有氢氧化物和腐殖质等胶态物质，如含水氧化铁。由于土中胶态腐殖质的存在，使土具有高塑性、膨胀性和粘性，这对工程建设是不利的。2.3.2 土中水其含量及性质影响土的性质1、土中水分类：液态水、固态水、气态水根据土体中水分子受到电场力的作用大小,土体中的液态水主要可以分为

49、:结合水 借助于电分子引力牢固强结合水 吸附在土颗粒表面的水弱结合水自由水 电场引力作用范围之外的水-重力水和毛细水2、存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两大类1）强结合水2）弱结合水2.自由水在于土粒表面电场影响范围以外的水。它的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0，有溶解能力。1）重力水是在重力或压力差作用下运动的自由水，它是存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，对土粒有浮力作用。2）毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。2.3.3 土中气体土体中气体存在形式有两种:自由气体:与大气相通,对土的性质影响不大封闭气体:与大气隔绝,增大土体的弹性和压缩性2.3.4土的结

50、构与构造1.土的结构土的结构是指由土粒单元的大小、形状，相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。力学特性影响土的结构反映土的成分形成条件分类单粒结构蜂窝结构絮状结构1）、单粒结构-粗粒土的结构指粗砂粒或更粗大的颗粒在水或空气中沉积形成。(颗粒的自重大于颗粒之间的引力，每个颗粒在自重作用下单独下沉到达稳定状态。密实松散粒间作用力-分子吸引力相对很小，颗粒间几乎没有联结可否作天然地基-密实的单粒结构是良好的天然地基3、细粒土的结构絮状结构(凝聚结构)蜂窝结构(分散结构) 示意图是指由粉粒（粒径0.0050.075mm）在水中下沉时形的。是指由粘粒（粒径0.005mm）集合体组成。形成环境 淡水中沉积 海水中沉积水中的悬浮力、自重力（斥力减小引力增加） 颗粒间的引力、自重力（粒间引力占优势） 粒间作