《土力学与地基基础》PPT课件

1、土壤力学和基础基础，讲座教授：基础和基础主编：华南理工大学等大学出版社：中国建筑工业出版社，史恩洛1，与土壤力学、基础和基础有关的概念1土壤力学-土壤的应力、变形、强度和稳定性，以及土壤和结构之间的相互作用等研究的一个力学分支称为土动力学。2基础支撑建筑的荷载，受建筑影响的部分地层称为基础。3基础-建筑作为基础传递荷载的子结构是基础(请参见图O1)。4基础设计的前提：在设计建筑物之前，必须进行建筑用地的基础调查，充分理解和研究基础土壤(岩石)层的原因和结构、其物理力学性质、地下水情况和存在与否(或可能发生的)，以及影响场地稳定性的不希望的地质现象(如滑坡、岩溶、地震等)，以便正确评价场地部件。

2、5地基设计的两个基本条件：(1)确保地基上的荷载不超过地基的承载能力，保证足够的安全，防止地基整体损坏；(2)控制地基沉降，使其不超过地基变形允许值，从而防止建筑物被地基变形破坏或影响正常使用。6基础结构样式：7基础类型8基础基础设计选项选择原则9基础和基础重要性，第二，本课程的特点和学习要求1课程的特点：(1)基础和基础课程在工程地质学、土壤力学、结构设计和建设等多个领域具有广泛而全面的内容。(2)过程是理论和实用的。2学习要求：(1)学习和掌握土力学的基本原理，例如土的应力、变形、强度和地基计算；(2)学习和掌握浅基础和桩基的设计方法。(3)熟悉土壤物理力学性质的现场测试技术和室内地面测试

3、方法；(4)重视工程地质基本知识的学习，了解工程地质调查的程序和方法，注意阅读和使用工程地质调查资料的能力的培养。第一章土壤的物理特性和分类11概述1土壤的定义：土壤是连续的，坚固的岩石是风化作用形成的大颗粒，是根据不同处理方法在不同自然环境下产生的沉积物。2土壤的三相组成：土壤的物质成分包括作为土壤骨架的固体矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质和气体。因此，土壤是由粒子(固相)、水(液相)和气体(气象)组成的三相体系。12地球形成1，地质作用概念1地球圈结构：外部圈：大气层，水权，生物圈；内圈：地壳、地幔、地核。构成自然基础的物质是地壳的岩石和土壤。地壳的一般厚度是80公里。2地质作用地壳构成变

4、化和结构变化的作用。根据地质作用的能量来源，可以分为内力地质作用和外力地质作用(1)内力地质作用：地球自转产生的旋转能量和放射性元素的变形产生的热能等，引起地壳物质组成、内部结构和表面形态变化的地质作用。岩浆作用、地壳运动、变质等。1)岩浆作用-地壳下深处存在的高温高压复合硅酸盐融化(岩浆)，沿着地壳的薄弱地带上升，侵入地壳，或喷出地表，凝结，成为岩浆的地质作用。2)地壳运动-地壳的升力运动和水平运动。裂谷运动性能，地壳的上拱和下弯，形成大的结构隆起和凹陷：水平运动是地壳岩层的水平移动，因此岩石形成了各种形态的褶皱和断裂地壳运动，形成了各种类型的地质结构和地球表面的基本形态。3)劣化作用-岩浆

5、活动和地壳运动过程中，原岩(原来生成的各种岩石)在高温、高压下，由挥发物的渗透引起的成分、结构、结构变化的地质作用。(2)外力的地质作用：太阳辐射能和地球重力位置能产生的地质作用。这包括气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风和生物等作用。1)风化作用-原岩中发生机械粉碎和化学变化的外力(包括大气、水、生物)。(2)沉积岩和土壤的生成原始岩石风化产物(碎屑物质)、雨雪流、急流、河流、湖泊海浪、海浪、冰川或风等外力侵蚀，运至大陆低地或海底沉积，在长期地质时代沉积的物质逐渐增多，复盖压力，碳酸钙、硅石、风等。未经进化而产生的所谓沉积物，通常称为土。(3)风化、侵蚀、处理和沉积-外部地质作用

6、中的风化、侵蚀、处理和沉积物有着密切的关系。风化作用为侵蚀作用创造条件，而风化、侵蚀、处理则为沉积作用提供物质来源。侵蚀作用和沉积在一定的时间和空间范围内以某一方面的作用为主。例如，河流上游以侵蚀为主，下游地区以沉积为主，山地以侵蚀为主，平原以沉积优势为主，其次是矿物和岩石的概念岩石一个或多个矿物的集合。矿物-地壳中自然生成的天然元素或化合物，由一定的物理特性、化学成分和形态(a)岩石矿物组成的岩石构成的矿物称为岩石矿物。矿物可根据生成条件分为主要矿物和次要矿物两类。矿物有区别矿物的形状、颜色、光泽、硬度、分解、比重等特点。(b)岩石的主要特征是矿物组成、结构和结构三个方面。岩石的结构岩石中矿

7、物颗粒的结晶程度、大小和形状以及它们之间的结合方式。岩石的结构-排列和填充岩石中矿物的方法。岩浆、沉积岩和变质岩都由三种主要岩石构成，子分类列于表1-3，表1-4，表1-5。三个地质时代的概念地质时代地壳发展历史是与地壳运动、沉积环境及生物演化相对应的时代段落。相对地质时代根据古生物的演化和岩层的形成顺序划分的地质时代。地质学中，根据地层的对比和古生物学方法，将地质的相对年代划分为五大(太古、远古、古生代、中生代、新生代)，将各代划分为几个纪，将各纪划分为多个世界和各个时期。各地质年代都有相应地层(见表1-6)的新生代中，最新的技巧称为第四纪，由原岩风化产物(碎屑物质)形成多种外部地质作用(侵

8、蚀、处理、沉积)尚未接合的沉积物(层)，一般称为不同成因类型的第四纪沉积物(层)具有一定的分布规律和工程地质特征，下面介绍其中的几个主要原因类型。(a)残余、倾斜物和洪积物1残留是未原地搬运的原岩风化和侵蚀后的产物，其他部分由风和降水转移。2斜坡斜坡是因雨或水的地质作用而慢慢冲洗高岩石风化产物，沿着斜坡慢慢向下移动，沉积在相对平缓的山坡上而形成的沉积物。3洪积物(q)暴雨或暴雪突然积累的临时急流，侵蚀和承载能力大。山谷沟或山前的倾斜平原上堆积了大量碎片，引发洪水(图14)。红色风扇组图l5)，由相邻山谷入口的红色风扇组成。逐渐扩大连接，形成冲积平原的地形单元。红积通常表示不规则相交层的结构，例

9、如中间层、尖锐火或透镜体(图16)。，(b)冲积物(q)是由于河流水道的地质作用，两岸基岩及其上方覆盖的斜坡，洪积物被侵蚀后运出，沉积在河流斜坡平缓的地带而形成的沉积物。1平原山谷冲积平原山谷，除了河床以外，大部分都有泛滥院和梯田等地形单元(图17)。2山谷的冲积层位于山区，山谷两侧陡峭，大部分只有河谷阶地(图1-8)。(3)其他沉积物除了上述四种类型的沉积物外，还包括海洋沉积物(q)、湖泊沉积物(q)、冰川沉积物(q)和风物(q)，它们分别由海洋、湖泊、冰川、风等地质作用形成，并由一至三种土壤组成(a)土壤的颗粒梯度存在于自然中的土壤都是由大小不同的土粒组成的。土壤颗粒的粒度从粗到细的变化会

10、相应地改变土壤的特性。例如，土壤的特性如果变细，可能会从不粘性变为粘性。土壤中不同粒度的土壤颗粒根据适当的粒度范围分为多个组，每个颗粒表示一定质量的变化。分割粒子组的边界大小，称为边界粒子大小。表l-8提供了划分常用土壤颗粒组的方法。此表根据200、20、2、005、0005毫米的边界粒子大小分为6个大粒子：石质粒子、碎石粒子、碎石(碎石)粒子、沙子粒子、粉末和粘稠粒子。土壤的大小及其组成通常以土壤中各粒群的相对含量(各粒占土壤总量的100%)表示，这被称为土壤的粒系。粒子分析试验：筛选方法；比重计方法可以根据粒度分析测试结果绘制粒子梯度累积曲线，如图110所示，根据曲线的坡度确定土壤的有效粒

11、度。限定粒子大小。使用、颗粒渐变累加曲线，像这样的土粒的渐变指标称为非均匀系数。曲率系数还表示为：不均匀性反映了大小不同的粒子组的分布，越大，土分大小的分布范围越大，饱和度越好，作为土料可以获得更高的密度。较大的密度曲率系数描述了反映曲线整体形状的累积曲线的分布范围。颗粒梯度在一定程度上能反映土壤的某些特性。(2)土质的矿物成分土粒的矿物成分主要取决于母岩的成分及其风化作用。不同的矿物成分对土壤性质有不同的影响，其中微细粒群的矿物成分尤为重要。1、6个主要粮食集团矿物成分漂白剂、碎石等粗颗粒；沙粒；粉末；粉末。蛋蛋。2、粘土矿物的非表面粘土矿物，由于极小的扁平颗粒，粒子表面具有与水相互作用的强

12、大能力，表面积越大，强度越大。粘土矿物表面积的相对大小可以用单位体积(或质量)的粒子总表面积(称为非表面)表示。土的大小不同，与表面值相比，产生了巨大的变化，必然引起土的性质突变，因此土的大小对土的性质起着重要作用。第二，土壤中的水和空气(a)土壤在自然条件下，土壤总是饮水。土壤中的水可以在液体、固体或气体中。土壤中存在的液态水可以分为接头数和自由数两类。1合水合水是指被电分子吸附在土壤表面的土壤中的水。这种电分子在数千到数万个大气压下具有吸引力，水分子和土壤颗粒表面紧密地结合在一起。土壤粒子(矿物粒子)表面通常带有负电荷，因此在土壤粒子周围形成电场，使土壤电场范围内的水分子和水溶液的阳离子(

13、如Na、Ca、A1等)一起吸附在土壤粒子表面。水分子是极性分子(氢原子端有正电荷，氧原子端有负电荷)，因此由土的表面电荷或水溶液中的离子电荷定向(图113)。双电子层，(1)强连接水强连接水接近土壤颗粒表面的连接水，(2)弱连接水弱连接水形成接近强连接水外围的连接水膜。2自由水自由水是存在于土壤颗粒表面电场影响范围外的水。其性质与普通水一样，能传递静水压，冰点为零，具有溶解能力。自由数可以根据作用于移动的力分为重力数和摩西数。(1)重力水重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水，是重力或压差作用下的自由水，在土层中具有悬浮力。(2)毛细水是在水和空气的界面上，由表面张力作用的水分毛细水存在

14、于地下水位以上的透水土壤中。摩西水能否与地下水面联系在一起，可分为摩西悬水(不直接与地下水接触)和摩西升水(与地下水联系)两种。如果土壤孔隙中有毛细水局部存在，毛细水的曲线水平与土壤接触的表面的重力会对土壤颗粒产生反作用，使土壤因这种毛细压力而紧密(图114)，因此土壤具有微小的凝聚力，这称为毛细粘滞力。土中的气。I土壤中的气体存在于土壤孔隙中未充水的部分。第三，土的结构和结构土的结构是指土的大小、形状、相互排列及其联系等因素构成的复合特征。一般分为单粒子结构、蜂窝结构和絮结构三种基本类型。同一土层中的物质成分和粒度等相似部分之间的相互关系特征称为土壤结构，土壤结构的最主要特征就是层状结构。土

15、壤结构的另一个特征是土壤的裂缝。14在土壤的三相比例指标上节，土壤的组成，特别是土壤颗粒和矿物成分，性质上是了解土壤性质的依据。但是，为了了解土壤的基本物理特性，还需要对土壤三相土质(固相)、土壤水分(液相)和土壤气体(气相)的组成进行数量研究。土壤的三相比例指标：土壤颗粒率、含水量、密度、干密度、饱和密度、有效密度、多孔、孔隙比、饱和度。15无粘性土的密度，无粘性土的密度与其工程性质有密切关系，在稠密状态下，是强度高、良好的自然基础，在松散状态下，是不良的基础。对于相同的非粘性土壤，如果孔隙比特定限制小，则处于稠密状态，并且在孔隙比增加时会变得稠密，直到松散为止。以下是与无粘性土壤的最大和最

16、小孔隙比、相对密度等相关的致密性指标。非粘性土的相对密度可根据值分为沙的密度状态3种。即，致密松散的压实、砂的密度砾石土的密度、16粘性土的物理特性、粘性土的边界含水量粘土，是根据其含水量，从一种状态转换为另一种状态(称为边界水分函数)的边界含水量。我国目前正在用合法测量液体限制和塑料限制，其次是粘性土的塑性和液脂数1，塑脂数是指液体限制和塑料限制之间的差异(省略符号)，即土壤可塑状态下水分含量的变化范围。塑性指数大小与土壤的结合水含量有关2，液体指数表示黏土的自然含水量和塑性极限的差异和塑性指数的比例。可以用液态指数表示粘土的硬件和软件状态表4-14，3，粘性土的灵敏度和触变性自然状态的粘性土，通常具有一定的结构性，受到外来因素干扰时，土壤颗粒之间的连接物质和土壤颗粒、离子、水分子组成的平衡体系被破坏，土壤的强度减少和压缩性对土壤结构性