土力學、地基與基礎的概念

1、地 基 基 礎 工 程,竇 麗 然,緒 論,土力學、地基與基礎的概念與地基基礎有關的工程問題本課程的內容和學習建議學科的發(fā)展簡況,,一、土力學、地基與基礎的概念,1、土：土是地表巖石經長期風化、剝蝕、搬運和沉積等物理、化學、生物風化作用，逐漸破碎成細小礦物顆粒和巖石碎屑，而形成的松散堆積物。 土在工程中的應用 （1）作為建筑物地基 （2）作為建

2、筑材料 （3）建筑物周圍環(huán)境2、土力學：是一門研究土體的科學，研究土的應力、應變、強度、穩(wěn)定、滲透特性及其隨時間的變化規(guī)律的學科。,4、基礎：將結構物所承受的各種作用傳遞 到地基上的結構組成部分。按埋深分為：,,淺基礎：埋深小（荷載小、土質好）,深基礎：埋深大（荷載大、土質差）,3、地基：建筑物建在土層上，受建筑物荷載　　　　

3、影響的那一部分地層稱為地基。地基分類：天然地基：地基土未經加固處理，直接支承建筑物的。人工地基：天然地基不能滿足設計要求，對地基　　　　　　進行人工加固處理的。,,,人工地基：經過地基處理，加固上部土層，提高承載力。,淺基礎,獨立基礎 條形基礎,,十字交叉基礎,樁基礎和深基礎新加坡發(fā)展銀行,四墩, 每墩直徑7.3m將荷載傳遞到下部好土層,承載力高,,大直徑鉆孔樁,風化砂巖及粉砂巖,部分風化及

4、不風化泥巖,,,下臥層,,地基與基礎,,持力層（受力層）,,,,地基基礎設計的兩個基本條件：,(1)強度：要求作用于地基的荷載不超過地基的承載能力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備； (2)變形：控制基礎沉降使之不超過地基的變形允許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。,課程內容,第一章 土的物理性能及工程分類第二章 土中應力分布及計算 第三章 土的壓縮性與地基沉降計算 第四章 土的抗剪強度 第

5、五章 土壓力計算 第六章 土坡穩(wěn)定分析 第七章 地基的承載力 第八章 天然地基上的淺基礎設計 第九章 樁基礎與深基礎,5、土力學、地基與基礎的關系,建筑物上部結構的安全,基礎的安全、耐久,基礎的強度,地基強度、變形和穩(wěn)定,土力學知識,,,,,二、與地基基礎有關的工程問題 （一）變形問題 1、意大利比薩斜塔,舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個典型實例。因地基土層強度差，塔基的基礎深度不夠，再加上用

6、大理石砌筑，塔身非常重，1.42萬噸。500多年來以每年傾斜1cm 的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開垂直線的水平距離已達5．27m，比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。,比薩斜塔全景,2、蘇州市虎丘塔：虎丘塔位于蘇州市落成于宋朝。,1980年虎丘塔現場調查，當時由于全塔向東北方向嚴重傾斜，塔頂離中心線達2．31m，底層塔身發(fā)生不少裂縫。 虎丘塔地基為人工地基，由大塊石組成，塊石最大粒徑達1m。人工塊石填土層厚1－2m，

7、西南薄，東北厚。下為粉質粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，東北厚。,地基履蓋層相差懸殊。,（二）強度問題（地基滑動） 1、加拿大特朗斯康谷倉,加拿大特朗斯康谷倉嚴重傾倒，是地基整體滑動強度破壞的典型工程實例。,1941年建成的加拿大特朗斯康谷倉，由于事前不了解基礎下埋藏厚達15m的軟粘土層，初次貯存谷物時，就倒塌了，地基發(fā)生了整體滑動，建筑物失穩(wěn)，好在谷倉整體性強，谷倉完好無損，事后在主體結構下做了70多個支承在基巖上的砼墩

8、，用了388個500KN的千斤頂，才將谷倉扶正，但其標高比原來降低了4m 。,（三）滲透問題 1963年，意大利265m高的瓦昂拱壩上游托克山左岸發(fā)生大規(guī)模的滑坡，滑坡體從大壩附近的上游擴展長達1800m，并橫跨峽谷滑移300－400m，估計有2－3億立方米的巖塊滑入水庫，沖到對岸形成100－150m高的巖堆，致使庫水漫過壩頂，沖毀了下游的朗格羅尼鎮(zhèn)，死亡約2500人，但大壩卻未遭破壞。 1998年長江全流域特大洪水時，萬

9、里長江堤防經受了嚴峻的考驗，一些地方的大堤垮塌，大堤地基發(fā)生嚴重管涌，洪水淹沒了大片土地，人民生命財產遭受巨大的威脅。僅湖北省沿江段就查出4974處險情，其中重點險情540處中，有320處屬地基險情；潰口性險情34處中，除3處是涵閘險情外，其余都是地基和堤身的險情。,趙州橋,建于隋代的河北趙州橋,基礎建在粉土層上，容許承載力550KPa,反算基底壓力500-600KPa.,三、本課程的內容和學習建議,內容：1、土的基本性質，包括物理性

10、質和力學性質；2、土體受力后的變形與穩(wěn)定性問題；3、工程應用的要求和措施，主要是地基設計與處理。 學習建議1、理論學習：掌握理論公式的意義和應用條件，明確理論的假定條件，掌握理論的適用范圍；2、試驗：了解土的物理性質和力學性質的基本手段，重點掌握基本的土工試驗技術，盡可能多動手操作，從實踐中獲取知識，積累經驗；3、經驗在工程應用中是必不可少的，工程技術人員要不斷從實踐中總結經驗，以便能切合實際地解決工程實際問題。,,正確理解

11、概念，掌握基本原理，學會設計計算，重在工程應用,四、學科發(fā)展歷史,土力學是利用力學知識和土工試驗技術來研究土的強度、變形及其規(guī)律的一門科學。它既是一 門古老的工程技術，又是一門年輕的應用科學。古人興建的大型水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大運河、橋梁等，都為本學科的發(fā)展積累了豐富的經驗，奠定了經典土力學的基礎。然而，這些僅限于工程實踐經驗，未能形成系統(tǒng)的理論。土力學的系統(tǒng)理論始于18世紀興起工業(yè)革命的歐洲。經過17、18世紀很多學者的研究，

12、初步奠定了土力學的理論基礎。,1773年法國庫侖根據試驗，創(chuàng)立了著名的土的抗剪強度庫侖定律和土壓力理論。1857年英國朗肯提出又一種土壓力理論。1885年法國布辛奈斯克求得半無限空間彈性體，在豎向集中力作用下，全部6個應力分量和3個變形量的理論解。1922年瑞典費倫紐斯為解決鐵路滑坡，完善了土坡穩(wěn)定分析圓弧法。1925年美國著名科學家、土力學奠基人太沙基歸納前人的成就，發(fā)表了《土力學 》一書，比較系統(tǒng)地介紹了土力學的基本內容，土