土力学地基基础

1、3 3、相关知识：相关知识：土力学部分：主要是土的物理性质、力学性质（土土力学部分：主要是土的物理性质、力学性质（土的压缩性、土中应力、变形、土压力、挡土结构及的压缩性、土中应力、变形、土压力、挡土结构及边坡稳定性验算等）。边坡稳定性验算等）。基础工程部分：天然地基浅基础、桩基础设计及基础工程部分：天然地基浅基础、桩基础设计及 软土地基处理。软土地基处理。 本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，其任务是保证各类建筑本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，其任务是保证各类建筑物安全可靠，使用正常，不发生各种地基基础工程质量事故。物安全可靠，使用正常，不发生各种地基基础工程质量事故。 工程地质、

2、土力学、建筑力学、建筑结构、建筑材料、施工程地质、土力学、建筑力学、建筑结构、建筑材料、施 工技术等工技术等 地基与基础是属于隐蔽工程（即看不见的结构）因此在学习地基与基础是属于隐蔽工程（即看不见的结构）因此在学习过程中必须灵活运用相关知识因地制宜进行地基基础设计。过程中必须灵活运用相关知识因地制宜进行地基基础设计。1 1、基本内容：基本内容：2 2、本课程特点：本课程特点：本学科发展概况本学科发展概况 1818世纪世纪 土力学理论的产生和发展土力学理论的产生和发展 17731773年年 法国的库仑（法国的库仑（CoulombCoulomb）-砂土抗剪强度理论砂土抗剪强度理论 与土压力理论与土

3、压力理论 18571857年年 英国朗肯英国朗肯朗肯土压力理论朗肯土压力理论 18851885年年 法国布新奈斯克（法国布新奈斯克（BoussinesqBoussinesq）弹性半空间解弹性半空间解 19251925年年 美国太沙基美国太沙基土力学土力学专著与有效应力原理专著与有效应力原理 土力学土力学学科发展概况学科发展概况 本学科研究领域本学科研究领域20世纪世纪60年代年代70年代年代区域性土分布和特性区域性土分布和特性地基处理技术地基处理技术水利、铁道水利、铁道和矿井等工和矿井等工程建设程建设70年代年代80年代年代基础工程、围护体系的稳定基础工程、围护体系的稳定和变形和变形复合地基新

4、技术的开发和应用复合地基新技术的开发和应用地基基础施工质量地基基础施工质量检测及检测及岩土工程测试技术岩土工程测试技术建筑工程、建筑工程、市政工程和市政工程和交通工程建设交通工程建设90年代后年代后岩土工程计算机分析岩土工程计算机分析岩土工程可靠度分析岩土工程可靠度分析环境岩土工程环境岩土工程特殊岩土工程问题特殊岩土工程问题城市地铁、越城市地铁、越江越海地下隧江越海地下隧道、超高层建道、超高层建筑超深基础及筑超深基础及特大桥超深基特大桥超深基坑工程建设等坑工程建设等 随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、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、新测试技地基处理、

5、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术等研究和应用进展以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规程日臻完善，为我国与施工、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、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。确保质量提供了理论与实践依据。近年来近年来与本课程有关的工程问题与本课程有关的工程问题1 1、土三个方面的应用、土三个方面的应用 建筑物地基建筑物地基土工建筑材料土工建筑材料土土建筑建筑桥梁桥梁地铁隧道地铁隧道边坡边坡道路道路大坝大坝2 2、与土有关的工程、与土有关的工程土作为构筑物的

6、环境土作为构筑物的环境时，发现谷仓时，发现谷仓 1 1 小时内竖向沉降达小时内竖向沉降达 30.5cm30.5cm，并向西倾斜，并向西倾斜，2424小时后倾倒，小时后倾倒，西侧下陷西侧下陷7.32m7.32m，东侧抬高，东侧抬高1.52m1.52m，倾斜，倾斜2727。地基虽破坏，但钢筋混凝土筒。地基虽破坏，但钢筋混凝土筒仓却安然无恙，后用仓却安然无恙，后用388388个个50t50t千斤顶纠正后继续使用，但位置较原先下降千斤顶纠正后继续使用，但位置较原先下降4m4m。 事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，而采用了邻事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，而采用了邻

7、近建筑地基近建筑地基 352kPa 352kPa 的承载力，事后的承载力，事后19521952年的勘察试验与计算表明，该地基年的勘察试验与计算表明，该地基的实际承载力为的实际承载力为193.8 193.8 276.6kPa276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时，远小于谷仓地基破坏时329.4kPa329.4kPa的地的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。基压力，地基因超载而发生强度破坏。 加拿大加拿大TransconaTranscona谷仓，谷仓，南北长南北长59.44m59.44m，东西宽，东西宽23.47m23.47m，高，高31.00m31.00m。基础为。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚钢

8、筋混凝土筏板基础，厚2m2m，埋深埋深3.66m3.66m。谷仓。谷仓19111911年动工，年动工，19131913年秋完成。谷仓自重年秋完成。谷仓自重20000t20000t，相当于装满谷物后，相当于装满谷物后总重的总重的 42.5%42.5%。19131913年年9 9装谷物，至装谷物，至 31822m31822m3 3基础工程失败的例子基础工程失败的例子 1 1 意大利比萨意大利比萨(Pisa)(Pisa)斜塔斜塔自自 11731173年年9 9月月8 8日日 动工，至动工，至11781178年建至第年建至第4 4层中部，高度层中部，高度29m 29m 时，因塔明显倾斜而停时，因塔明显

9、倾斜而停工。工。9494年后，年后，12721272年复工，年复工，经经6 6年时间建完第年时间建完第7 7层，高层，高 48m48m，再次停工中断，再次停工中断8282年。年。13601360年再次复工年再次复工13701370年竣工年竣工，前后历经近，前后历经近200200年。年。 该塔共该塔共8 8层，高层，高 55m55m，全，全塔总荷重塔总荷重145MN145MN，相应的地基，相应的地基平均压力约为平均压力约为50kPa50kPa。地基持。地基持力层为粉砂，下面为粉土和力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。由于地基的不均匀粘土层。由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，南北两下沉，塔向南倾斜，南

10、北两端沉降差端沉降差 1.8m 1.8m ，塔顶离中，塔顶离中心线已达心线已达 5.27m 5.27m ，倾斜，倾斜5.55.5，成为危险建筑，成为危险建筑。基础工程失败的例子基础工程失败的例子 2 2 苏州虎丘塔，建于五代周显德苏州虎丘塔，建于五代周显德六年至北宋建隆二年六年至北宋建隆二年( (公元公元959959961) 961) ，7 7级八角形砖塔，塔底直径级八角形砖塔，塔底直径13.66m13.66m，高，高47.5m47.5m，重，重63000kN63000kN。 其地基土其地基土层由上至下依次为杂填土、块石填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、亚粘

11、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，由于地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原因，造成该塔向东北体偏心受压等原因，造成该塔向东北方向倾斜。方向倾斜。1956195619571957年间对上部结年间对上部结构进行修缮，但使塔重增加了构进行修缮，但使塔重增加了2000kN2000kN，加速了塔体的不均匀沉降。，加速了塔体的不均匀沉降。19571957年年，塔顶位移为，塔顶位移为1.7m1.7m，到，到19781978年发展到年发展到2.3m2.3m，重心偏离基础轴线，重心偏离基础轴线0.924m0.924m，砌，砌体多处出现纵向裂缝，部分砖墩应力体多处出现纵向裂缝，部分砖

12、墩应力已接近极限状态。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，基本遏制了塔的继续沉降和倾斜。基础工程失败的例子基础工程失败的例子 3 3这两个筒仓是农这两个筒仓是农场用来储存饲料的，场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷建于加拿大红河谷的的Lake Lake AgassizAgassiz粘土层上，粘土层上，由于两筒之间的距由于两筒之间的距离过近，在地基中离过近，在地基中产生的应力发生叠产生的应力发生叠加，使得两筒之间加，使得两筒之间地基土层的应力水地基土层的应力水

13、平较高，从而导致平较高，从而导致内侧沉降大于外侧内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾沉降，仓筒向内倾斜斜基础工程失败的例子基础工程失败的例子 4 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的土层为深厚的湖相沉积层，土的天然含水量高达650650，液限，液限500% 500% ，性，性指数指数350 350 ，孔隙比为，孔隙比为15 15 ，具有极高的压缩性

14、。，具有极高的压缩性。基础工程失败的例子基础工程失败的例子 5 5南京地铁火车站基坑施工现场南京地铁火车站基坑施工现场基础工程失败的例子基础工程失败的例子 6 6第第1 1章章绪绪 论论本章主要内容：本章主要内容：1.1 1.1 地基与基础的概念地基与基础的概念 1.2 1.2 地基与基础的重要性地基与基础的重要性1.3 1.3 本课程内容与学习要求本课程内容与学习要求1.4 1.4 地基与基础工程的发展概况地基与基础工程的发展概况天然地基天然地基人工地基人工地基基础的作用基础的作用基础的埋深基础的埋深基础的类型基础的类型1.1 1.1 地基与基础的概念概述地基与基础的概念概述 2 2、地基的

15、概念、地基的概念 1.1.土的概念土的概念 3 3、基础的概念、基础的概念 4 4、地基与基础设计的基本要求、地基与基础设计的基本要求土力学土力学 研究土的研究土的变形变形、强度强度和和渗透渗透特性特性以及与此有关的工程问题的学科。以及与此有关的工程问题的学科。土力学土力学连续介质力学连续介质力学的基本知识的基本知识描述碎散体描述碎散体特性的理论特性的理论土是指土是指： 地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。风化风化岩石颗粒堆积物非连续介质非连续介质岩石风化岩石风化的产物的产物一、土具有碎散性碎散性二、土是三相体系三相体系固相

16、固相土骨架土骨架液相液相水水气相气相空气空气多相介质多相介质三、土有自然变异性自然变异性土是自然界的产物土是自然界的产物持力层持力层下卧层下卧层软弱下卧层软弱下卧层 直接与基础地面直接与基础地面基础的土层基础的土层 地基范围内持力地基范围内持力层以下的土层层以下的土层 地基承载力低于地基承载力低于持力层的下卧层持力层的下卧层2.地基的概念地基的概念 受建筑物影响在土层中产生附加应力和变形所受建筑物影响在土层中产生附加应力和变形所不能忽略的那部分土层称为地基不能忽略的那部分土层称为地基 。未经人工处理就可直接利用未经人工处理就可直接利用天然土层的的地基天然土层的的地基 。 经过人工加工处理才能作

17、为经过人工加工处理才能作为地基的。地基的。人工地基人工地基：天然地基：天然地基：地基的分类地基的分类基础的作用基础的作用基础的埋深基础的埋深基础的类型基础的类型上承和下传的作用上承和下传的作用 浅基础，浅基础，d d5m5m 深基础，深基础，d d5m5m 把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递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，称为基础。荷载的下部承重结构，称为基础。设计室外地坪设计室外地坪至基础底面至基础底面之间的距离之间的距离1.地基承载力要求地基承载力要求2.地基变形要求地基变形要求3.基础结构本身基础结构本身 应具有的条件应具有的条件不使地基产生过大的不使地基产生过大的沉降和不均匀沉降沉降和不均匀沉降具有足够的强度和刚具有足够的强度和刚度度应使地基具有足够的应使地基具有足够的承载力承载力1.2 1.2 地基与基础的重要性地基与基础的重要性教学环节：教学环节： 课堂讲授课堂讲授 (23 (23 次次 46 46 学时学时) ) 习题讨论课习题讨论课( 2 ( 2 次次 4 4 学时学时) )实验课实验课 ( 5 ( 5 次