岩土力学01绪论土力学与地基基础

岩土力学01绪论土力学与地基基础第1页/共45页1、绪论1.1土力学、地基及基础的定义1.2本课程的特点和学习要求1.3本学科发展概况1.4与土力学有关的工程问题第2页/共45页1.1

土力学、地基及基础概念土力学——工程力学的一个分支，用于研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。第3页/共45页第4页/共45页地基种类天然地基——未经人工处理就可满足设计要求的地基。人工地基

——地层承载力不能满足设计要求，需进行加固处理的地基。

第5页/共45页基础种类浅基础

——埋深3～5m,只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的基础。深基础

——借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、墩基、沉井和地下连续墙。

第6页/共45页地基与基础设计的基本条件

作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。基础沉降不得超过地基变形容许值。具有足够防止失稳破坏的安全储备。第7页/共45页1.2

本课程的特点和学习要求本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，涉及地质学、结构设计和施工等几个学科领域。相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、建筑材料、建筑结构、工程地质研究对象：各向异性土体研究重点：土的变形、强度、稳定性第8页/共45页1.3

本学科发展概况第9页/共45页1.3

本学科发展概况第10页/共45页本学科研究领域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第11页/共45页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地基基础施工质量检测及岩土工程测试技术建筑工程、市政工程和交通工程建设第12页/共45页90年代后岩土工程计算机分析岩土工程可靠度分析环境岩土工程城市地铁、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特殊岩土工程问题第13页/共45页随着工程地质勘察、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、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。近年来第14页/共45页1.4

与土力学有关的工程问题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土建筑桥梁地铁隧道边坡道路大坝2、与土有关的工程第15页/共45页迪拜大厦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。

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北引桥主桥航道桥苏通长江公路大桥第17页/共45页南京地铁火车站基坑施工现场第18页/共45页原基础Oldfoundation基础托换UNDERPINING新基础Newfoundation盾构隧道Shieldtunnel楼房building第19页/共45页地基基础的重要性地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑物的安危!

第20页/共45页绪论加拿大特朗斯康谷仓事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。第21页/共45页加拿大特朗斯康谷仓处理：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，把仓体逐渐纠正过来，其位置比原来降低了４米。原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。2653失事后1913.10.181952.10.5

试验孔填土褐色粉质粘土灰色粉质粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3试验孔第22页/共45页香港宝城滑坡1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。第23页/共45页香港1900年建市，1977年成立土力工程署1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20伤)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad第24页/共45页Early1972滑坡前July1972滑坡后第25页/共45页基坑崩塌第26页/共45页阪神大地震中地基液化神户码头：地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象第27页/共45页阪神大地震中地基液化神户码头：沉箱式岸墙因砂土地基液化失稳滑入海中第28页/共45页与土有关的工程问题---b、变形问题比萨斜塔目前：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°1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，变形较大。1590:

伽利略在此塔做落体实验第29页/共45页比萨斜塔1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:

封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:

已向游人开放。处理措施第30页/共45页虎丘塔问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。概况：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）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。处理：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打设树根桩加固塔身，效果良好。第31页/共45页关西国际机场

世界最大人工岛1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m设计时预测沉降：5.7-7.5m完成时实际沉降：8.1m，5cm/月(1990年)预测主固结完成：20年后比设计超填：

3m问题：沉降大且有不均匀沉降第32页/共45页Teton坝概况：土坝，高90m，长1000m，建于1972-75年，1976年6月失事损失：直接8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路原因：渗透破坏－水力劈裂与土有关的工程问题---c、渗透问题第33页/共45页Teton坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。第34页/共45页Teton坝11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加第35页/共45页Teton坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。第36页/共45页11：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。Teton坝第37页/共45页11:57坝坡坍塌，泥水狂泻而下Teton坝第38页/共45页12：00过后坍塌口加宽Teton坝第39页/共45页洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton坝第40页/共45页失事现场目前的状况Teton坝第41页/共45页九江大堤决口溃口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10发生管涌险情，20分钟后，在堤外迎水面找到2处进水口又过20分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出1个洞，5m宽的堤顶随即全部塌陷，并很快形成一宽约62m的溃口。第42页/共45页长江堤防工程堤基