地基基礎教案全

1、教 案2008 -2009 學年第一學期 課 程 名 稱： 地基與基礎 課 程 編 號： 系別、專業(yè)、年級： 建工0701-06 任 課 教 師： 張營 教 師 所 在 單 位： 建筑工程系-結構教研室 濟南工程職業(yè)技術學院課程及教材簡介 教研室負責人簽字 年 月 日教學大綱 授課時間 9 月 15 日 第 1 次課 授課章節(jié)緒論任課教師及職稱張營（助教）教學方法與手段方法：講授法、談話法、討論法、案例教學法手段：常規(guī) 教學目的與要求：1、 使學生了解地基基礎這門課主要講授的內容和所要掌握的理論知識及實踐技能2、 使學生了解地基與基礎在工程中的應用及重要性3、 通過講解一些基礎工程的例子，讓學

2、生對這門課產生濃厚的興趣，提高學生主動學習的積極性4、 掌握土力學及地基基礎一些基本概念5、 了解一些典型的基礎工程實例教學重點、難點：1、 理解掌握土力學與地基基礎的關系2、 重點理解土力學及地基基礎的基本概念3、 掌握本門課所要學習的重點及知識點課時分配計劃1、對課程描述，課程的學習目標介紹（15分鐘）2、列舉基礎工程實例（20分鐘）3、講授本節(jié)主要內容 （40分鐘）4、列舉課本工程實例（10分鐘）5、總結布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：1、 地基的概念2、 基礎的概念及分類下次課預習要點：1、 土的成因與結構2、 土的組成實施情況及課后教學效果分析通過列舉基礎工程實例，學生對本門課產生了濃厚

3、的興趣，并且對一些簡單的基礎工程施工有所了解，能使學生在今后的學習中有的放矢，提高了學生自主學習的積極性。教學效果較好。教學內容與過程：英文名稱：Soil Mechanics and Foundation Engineering千里之行始于足下，萬丈高樓平地起。一、課程描述1、本課程是工民建、公路與橋梁類專業(yè)的一門實踐性較強的技術基礎課。2、本課程主要內容是講授土質、土力學及基礎工程中的基本理論知識，以土力學地基基礎為重點。從土的成因出發(fā)，分析土的本質特征，強度，變形機理，對其工程性質作出定性評價；在此基礎上研究各種常見的分散體由荷載作用引起的力學方向的變化規(guī)律，包括土中應力，強度穩(wěn)定性，應力

4、應變關系。并運用于地基處理、天然地基上淺基礎的設計和計算，樁基礎的計算原理及樁基礎承載能力的計算中，介紹淺基礎，樁基礎、沉井基礎的施工方法。本課程的任務是使學生具有地基土的基本物理性質及土力學的基本知識；了解地基處理各種方法；能進行橋梁淺基礎設計；學會基本土工試驗的操作技能。3、根據本課程所需力學知識，并以巖土知識為依托，應安排在學完工程力學、工程地質學課程后進行。 二、課程目標 學習本課程后，學生能夠達到下列課程目標：1、知識目標：認識土的三相組成及工程性質，了解土的工程分類和各基礎的初步設計，以及地基基礎的處理方法；掌握土力學的基本理論，基礎施工的工序步驟。2、技能目標：進行 “天然地基淺

5、基礎”或 “樁基礎”課程設計，并做相應的土質土力學實驗。具備操作土工試驗的技能與能力。實訓：土的密度和土樣含水量的測定粘性土的液塑限測定擊實實驗固結實驗直接剪切實驗天然地基上淺基礎設計樁基礎設計本學科發(fā)展概況¯ 土力學學科發(fā)展概況 18世紀 土力學理論的產生和發(fā)展 1773年 法國的庫侖（Coulomb）-砂土抗剪強度理論 與土壓力理論 1857年 英國朗肯朗肯土壓力理論 1885年 法國布新奈斯克（Boussinesq）彈性半空間解 1925年 美國太沙基土力學專著與有效應力原理本學科研究領域20世紀60年代70年代區(qū)域性土分布和特性地基處理技術 水利、鐵道和礦井等工程建設70年代

6、80年代基礎工程、圍護體系的穩(wěn)定和變形復合地基新技術的開發(fā)和應用 建筑工程、市政工程和交通工程建設地基基礎施工質量檢測及巖土工程測試技術90年代后巖土工程計算機分析 巖土工程可靠度分析 城市地鐵、越江越海地下隧道、超高層建筑超深基礎及特大橋超深基坑工程建設等環(huán)境巖土工程 特殊巖土工程問題近年來隨著工程地質勘察、室內及現場土工試驗、地基處理、新設備、新材料、新工藝、新測試技術等研究和應用進展以及有關基礎工程各種設計與施工、質量檢測的規(guī)范規(guī)程日臻完善，為我國基礎工程設計與施工做到技術先進、經濟合理、確保質量提供了理論與實踐依據。與本課程有關的工程問題1、土三個方面的應用 建筑物地基土作為構筑物的環(huán)

7、境土工建筑材料2、與土有關的工程土建筑橋梁地鐵隧道邊坡道路大壩緒論1、土的物理性質及工程分類2、土中應力計算3、土的壓縮性和地基沉降計算 土力學部分4、土的抗剪強度和地基承載力5、土壓力和土坡穩(wěn)定6、建筑場地的工程地質勘察7、天然地基上淺基礎設計8、樁基礎設計 基礎工程部分9、地基處理10、區(qū)域性地基一、 土力學、地基及基礎概念土是地殼巖石經過物理、化學、生物等風化作用的產物，是各種礦物顆粒組成的松散集合體，是由固體顆粒水和空氣組成的三相體系。無粘性土：顆粒間互不連接、完全松散粘性土：顆粒間雖有連接，但連接遠小于顆粒本身強度土的主要特點：松散性和三相組成，這是它在強度和變形等力學性質上與其他連

8、續(xù)固體介質根本不同的內在原因。土力學是運用力學基本原理和土工測試技術，研究土的生成、組成、密度或軟硬狀態(tài)等物理性質以及土的應力、變形、強度和穩(wěn)定性等靜力、動力性狀及其規(guī)律的一門學科。（簡單說 ：就是用力學的觀點研究土各種性能一門科學。）土與其他連續(xù)固體介質不同，僅靠具備系統(tǒng)理論和嚴密的公式的力學知識，尚不能描述土體在受力后所表現的性狀及由此引起的工程問題。必須借助經驗、現場實驗、室內試驗輔助理論計算，因此土力學是一門依賴實踐的科學。地基土層中附加應力和變形所不能忽略的那部分土層。承受建筑荷載并受其影響的該部分地層 。地基分類天然地基：未經人工處理就可直接利用天然土層的的地基 。 人工地基：經過

9、人工加工處理才能作為地基的?；A把埋入土層一定深度的建筑物向地基傳遞荷載的下部承重結構。基礎作用 1、承受上部結構荷載2、向地基 傳遞壓力 起承上傳下作用 3、調整地基變形 基礎分類淺基礎 用普通（常規(guī)）方法施工的基礎 。一般基礎埋深 d5m。深基礎 需要一定的 機械設備建造的基礎。如樁基、墩基、和地下連續(xù)墻等。 埋深 d5m?；A埋深：從設計地面（一般從室外地面 ）到 基礎底面的垂直距離叫。持力層：直接與基礎地面接觸的土層。（基礎直接坐落的土層） 下臥層：地基內持力層下面的土層叫。軟弱下臥層：地基承載力低于持力層的下臥層叫。地基與基礎設計的基本條件 強度條件 ：作用在基礎底面的壓力必須小于等

10、于地基承載力特征值。 變形條件 ：基礎沉降不得超過地基變形容許值。也就是說將地基變形值必須限制在建筑所允許的范圍內。二、地基基礎在建筑工程中的重要性地基與基礎是建筑物的根基，又屬于隱蔽工程，它的勘察、設計和施工質量直接關系到建筑物的安危! 實踐證明，建筑物的事故很多是與地基基礎有關的?；A工程失敗的例子 1加拿大Transcona谷倉，南北長59.44m，東西寬23.47m，高31.00m?；A為鋼筋混凝土筏板基礎，厚2m，埋深3.66m。谷倉1911年動工，1913年秋完成。谷倉自重20000t，相當于裝滿谷物后總重的 42.5%。1913年9 月裝谷物，發(fā)現谷倉 1 小時內豎向沉降達 30

11、.5cm，并向西傾斜，24小時后傾倒，西側下陷7.32m，東側抬高1.52m，傾斜27°。地基雖破壞，但鋼筋混凝土筒倉卻安然無恙，后用388個50t千斤頂糾正后繼續(xù)使用，但位置較原先下降4m。 事故的原因是：設計時未對谷倉地基承載力進行調查研究，不了解埋藏有厚達16m的軟粘土層，而采用了鄰近建筑地基 352kPa 的承載力，建成后初次儲藏谷物嗎，使基底平均壓力達到了320kPa。事后1952年的勘察試驗與計算表明，該地基的實際承載力為193.8 276.6kPa，遠小于谷倉地基破壞時329.4kPa的地基壓力，地基因超載而發(fā)生強度破壞。 基礎工程失敗的例子 2 意大利比薩(Pisa)

12、斜塔自 1173年9月8日 動工，至1178年建至第4層中部，高度29m 時，因塔明顯傾斜而停工。94年后，1272年復工，經6年時間建完第7層，高 48m，再次停工中斷82年。1360年再次復工1370年竣工，前后歷經近200年。 該塔共8層，高 55m，全塔總荷重145MN，相應的地基平均壓力約為50kPa。地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層。由于地基的不均勻下沉，塔向南傾斜，南北兩端沉降差 1.8m ，塔頂離中心線已達 5.27m ，傾斜5.5°，成為危險建筑。 比薩斜塔能聞名于世，至少有以下原因：一、傾斜超極限卻巍然屹立；二、它是意大利偉大科學家伽利略自由落體運動的實驗室；

13、三、意大利政府投巨資拯救斜塔而產生的新聞效應。比薩斜塔1174年開始興建，由意大利著名建筑師那諾·皮薩諾主持，從動工到建成用了將近200年時間。建筑用材料全是意大利上等大理石，塔身墻壁底厚4米，頂部厚1米多，總重量為14553噸。這座8層圓柱形建筑高約60米（原設計高100米），整座塔身潔白如玉，高聳入云，建成后傾斜5.8度，而建筑學教科書上的傾斜極限是5.7度。塔身雖然傾斜，但它歷經風雨侵蝕幾百年，依然挺拔屹立而不倒，故曰建筑“奇跡”。不過，人們不要以為這是建筑師們精心設計的，甚至有人開玩笑說：這是800多年前“豆腐渣工程”。當時，建主教堂、洗禮堂施工都很順利，唯獨鐘樓一開工就遇到

14、了難題費了蠻大的勁挖不到硬地基，工程師們又缺乏對地基土質層的勘查鉆探，致使塔體奠基沒有完全到位。動工建筑到第三層鐘樓開始傾斜，加上用的是大理石，其不斷增加的重量導致偏差越來越大，找遍了專家，想盡了辦法，得不到解決，不得已停止施工。這一停就是近百年！重新開工后，工程師們想盡辦法扭轉傾斜的塔身，比如，增加傾斜相反方向的重量試圖“扶正重心”，但終因“先天不足”落下“終身殘疾”。不過說來也奇，建到頂層時居然不斜了！為了確保游客安全，為了保護這座世界知名斜塔，避免其過度傾斜而坍塌，意大利當局決定于1990年1月關閉斜塔，著手加固糾偏工作，并邀請國內外專家對該塔進行拯救性“糾偏扶正”。1998年7月底，我

15、國著名糾偏專家曹教授，應意中友好協會主席奧納多·蘭西奧的邀請，飛往意大利為比薩斜塔糾偏當參謀、出主意。經科學家們反復論證、實驗、比對，采取有效措施，硬是把斜塔成功“扶正”了近50厘米，塔頂偏離中心的距離，由5米縮小到4.5米，其穩(wěn)定性已經達標。意大利專家稱，這座斜塔至少還可以矗立300年?；A工程失敗的例子 3蘇州虎丘塔，建于五代周顯德六年至北宋建隆二年(公元959961) ，7級八角形磚塔，塔底直徑13.66m，高47.5m，重63000kN。 其地基土層由上至下依次為雜填土、塊石填土、亞粘土夾塊石、風化巖石、基巖等，由于地基土壓縮層厚度不均及磚砌體偏心受壓等原因，造成該塔向東北方

16、向傾斜。19561957年間對上部結構進行修繕，但使塔重增加了2000kN，加速了塔體的不均勻沉降。1957年，塔頂位移為1.7m，到1978年發(fā)展到2.3m，重心偏離基礎軸線0.924m，砌體多處出現縱向裂縫，部分磚墩應力已接近極限狀態(tài)。 后在塔周建造一圈樁排式地下連續(xù)墻，并采用注漿法和樹根樁加固塔基，基本遏制了塔的繼續(xù)沉降和傾斜。基礎工程失敗的例子 4這兩個筒倉是農場用來儲存飼料的，建于加拿大紅河谷的Lake Agassiz粘土層上，由于兩筒之間的距離過近，在地基中產生的應力發(fā)生疊加，使得兩筒之間地基土層的應力水平較高，從而導致內側沉降大于外側沉降，倉筒向內傾斜。 基礎工程失敗的例子 5除

17、滿足承載力的要求外，還要求地基不能發(fā)生過大的變形。圖示為墨西哥城的一幢建筑，可清晰地看見其發(fā)生的沉降及不均勻沉降。該地的土層為深厚的湖相沉積層，土的天然含水量高達650，液限500% ，塑性指數350 ，孔隙比為15 ，具有極高的壓縮性。 基礎工程失敗的例子 6南京地鐵火車站基坑施工現場07年5月28日滑坡事故，兩人死亡。發(fā)生土方坍塌的工作面位于基坑的東端，坍塌的土質大多為淤泥質土和雜填土。據專家介紹，茶亭站所在的南京城西屬于濱江帶，地質條件為河漫灘地質，土壤的含水量超過60%。僅僅集慶門大街站、所街站、元通站這三站，每天抽水量就高達80000立方米，工程期間抽取的地下水足可以形成一個小湖泊。

18、記者在河西這幾個站的開挖現場看到，挖下去四五層樓那么深，地下仍然是黑乎乎的淤泥?；A工程成功的例子趙州橋位于河北趙州，隋代公元595605年修建，凈跨37.02m 。基礎建于粘性土地基，基底壓力500600kPa，但地基并未產生過大變形 ，按照現在的規(guī)范檢算，地基承載力和基礎后側被動土壓力均正好滿足要求，且經無數次洪水和地震的考驗而無恙。 臺北101 目前為世界上最高建筑，高508m，共101層，位于臺北信義區(qū)。 阿聯酋迪拜正興建一幢全球最高的“迪拜大廈”，樓高至少690米，預計于2008年完工。迪拜大廈不僅是全球最高建筑物，也將是最高的人工塔。潤陽江陰大橋潤揚大橋，一座新橋，一座新的長江大橋

19、，如同蛟龍，橫跨長江南北，連接鎮(zhèn)江揚州兩地。潤揚大橋由懸索橋和斜拉橋結合而成，跨江長度7.3公里，總長35.66公里。長橋臥波，剛柔相濟。 潤揚長江公路大橋為目前我國第一大跨徑的組合型橋梁，其建設過程中攻克多項世界性技術難題 ，創(chuàng)造出8項全國第一。 第一大跨徑：大橋南汊主橋為主跨徑長1490米的單孔雙鉸鋼梁懸索橋，是目前中國第一、世界第三的特大跨徑懸索橋。 第一大錨碇：大橋北錨碇要承受6.8萬噸的主纜拉力，錨體由近6萬立方米混凝土澆筑而成，國內第一、世界罕見。 第一特大深基坑：為了給巨大的錨體安個“家”，開挖了世界罕見的特大深基坑，開挖土方近17萬立方米，是我國第一特大深基坑。 第一高塔：大橋

20、南汊懸索橋索塔高達215.58米，相當于73層樓的高度，是目前國內橋梁中最高的索塔。 第一長纜：懸索橋主纜纏絲采用的是國內首次使用的“S”型鋼絲，兩根主纜每根長2600米，為國內第一長纜。 第一重鋼箱梁：大橋懸索橋橋面鋼箱梁寬38.7米，高3米，鋼箱梁共有93節(jié)，總重量為21000余噸，最大一節(jié)鋼箱梁重達506噸，是目前國內最重的。 第一大面積鋼橋面鋪裝：在全國首次全部采用環(huán)氧瀝青鋪裝，鋪裝總長度2248米，鋪裝總面積達70800平方米。 第一座剛柔相濟的組合型橋梁：潤揚長江公路大橋由北接線、北汊斜拉橋、世業(yè)洲互通、南汊懸索橋、南接線、南接線延伸段6個部分組成，其中南汊主橋是柔性懸索橋，北汊主

21、橋是剛性斜拉橋，是我國第一座剛柔相濟的組合型橋梁。國際橋梁協會主席伊藤學贊嘆不已：“這是我見到的最漂亮的混凝土”。 參與建設的同濟大學土木學院徐偉教授說:“這個橋能夠這么快，這么高質量的造好，我們可以揚眉吐氣的說，中國橋梁的建設水平位居世界前列?！?潤揚大橋作為長江干流上的第36座大橋，刷新了中國橋梁史上八項記錄，其中懸索橋主跨達到1490米，位居中國第一，世界第三。交通部總工程師鳳懋潤說：它是中國橋梁工程的品牌。他說:“這座大橋是我們中國應用自己的技術、自己的材料、自己的專家建成的零缺陷、零事故死亡率、無縫隙的管理，這樣一座世界級的橋梁。” 三、課程的基本內容與特點本課程是土木工程專業(yè)的一門

22、主干專業(yè)課程，其任務是保證各類建筑物安全可靠，使用正常，不發(fā)生各種地基基礎工程質量事故。1、基本內容：工程地質、土力學、建筑力學、建筑結構、建筑材料、施工技術等2、本課程特點：土力學部分：主要是土的物理性質、力學性質（土的壓縮性、土中應力、變形、土壓力、擋土結構及邊坡穩(wěn)定性驗算等）。基礎工程部分：天然地基淺基礎、樁基礎設計及 軟土地基處理。3、相關知識：地基與基礎是屬于隱蔽工程（即看不見的結構）因此在學習過程中必須靈活運用相關知識因地制宜進行地基基礎設計。授課時間 9 月 18 日 第 2 次課 授課章節(jié)1-1土的成因1-2土的組成與結構任課教師及職稱張營（助教）教學方法與手段方法：講授法、討

23、論法、練習法手段：常規(guī) 教學目的與要求：1、 使學生了解土的成因2、 使學生了解掌握土的三種結構及其特點與區(qū)別3、 重點掌握土的三相組成，理解顆粒級配4、 掌握判斷土的級配情況教學重點、難點：1、 理解掌握土的結構與構造2、重點理解土的三相組成，土的顆粒級配課時分配計劃1、回顧復習，引導新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內容 （70分鐘）3、練習題（10分鐘）4、總結布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后復習思考題6下次課預習要點：1、土的物理性指標定義2、 相關例題實施情況及課后教學效果分析本次課主要通過對比和講解例題的方法講授課程內容，學生能夠很好的理解本課程的重點內容，并能掌握本節(jié)課相關的習題計算

24、。教學效果較好。第一章 土的物理性質及工程分類主要內容:介紹土的形成及物質組成,從定性和定量兩個方面描述土體的物質組成密實程度及工程應用知識要點：1、 掌握土體的三相組成、三相比例指標之間的換算及 土的基本指標測試方法。2、 了解無粘性土的密實度概念及判別方法。3、 掌握粘性土的塑性指數和液性指數的作用和用途，以及粘性土的物理狀態(tài)評價。4、 掌握無粘性土和粘性土的分類依據和分類方法。第一節(jié) 土的成因一、土體的生成土是巖石經過風化、剝蝕、破碎、搬運、沉積等過程后在不同條件下形成的自然歷史的產物，是由固體顆粒水和空氣組成的三相體系。 風化作用分類物理風化-巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產生脹

25、縮而發(fā)生裂縫,或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎-原生礦物-無粘性土(礦物成分未變)化學風化-母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物-次生礦物-粘性土(礦物成分改變)生物風化-動植物活動引起的巖石和土體粗顆粒的粒度或成分的變化-有 機 質二、土的結構和構造1、定義：土體的結構是指土生成工程中所形成土粒的空間排列及其形式。力學特性影響土的結構反映土的成分形成條件分類單粒結構蜂窩結構絮狀結構2、單粒結構-粗粒土的結構指粗砂粒或更粗大的顆粒在水或空氣中沉積形成。(顆粒的自重大于顆粒之間的引力，每個顆粒在自重作用下單獨下沉到達穩(wěn)定狀態(tài)。粒間作用力-重力、毛細力密實松散可

26、否作天然地基-密實的單粒結構是良好的天然地基礦物成分-原生礦物3、細粒土的結構絮狀結構(凝聚結構)蜂窩結構(分散結構) 示意圖是指由粉粒（粒徑0.0050.075mm）在水中下沉時形的。是指由粘粒（粒徑0.005mm）集合體組成。形成環(huán)境 淡水中沉積 海水中沉積水中的懸浮力、自重力（斥力減小引力增加） 顆粒間的引力、自重力（粒間引力占優(yōu)勢） 粒間作用力可否作為天然地基 不可 不可礦物成分 次生礦物 次生礦物后兩種結構土，在干擾破壞天然結構后，強度很低、壓縮性大。不可作為天然地基。注意：天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結構過渡向另一種結構。顆粒形狀原生礦物 圓狀、渾圓狀、棱角狀次生礦物 針

27、狀、片狀、扁平狀土的構造：是指土體中各結構單元之間的關系，是從宏觀角度研究土的組成，其主要特點是土的成層性和裂縫性。力學特性土的構造類型層狀構造分散構造裂隙構造結核狀構造影響通常分散構造土的工程性質最好是理性地基，結核狀構造土的工程性質取決于細粒土部分，裂隙構造不連續(xù)的裂縫破壞土的整體性故土的工程性質最差。三、土的工程特性土與其他具有連接固體介質的建筑材料相比，具有壓縮性高、強度低、透水性打大三個顯著的工程特點。1、 土的壓縮性，主要是在壓力作用下，土顆粒位置發(fā)生重新排列，導致土孔隙體積減小和孔隙中水和空氣排出的結果。2、 土的強度，是指土的抗剪強度。無粘性土的強度來源于土表面粗糙不平產生的摩

28、擦力。黏性土的強度除摩擦力以為還有黏聚力。無論是摩擦力還是黏聚力，其強度都小于建筑材料本身強度，因此土的強度比其他建筑材料都低很多。3、 材料的透水性，土的透水性大，尤其是粗顆粒的卵石或粗砂，其透水性更大。4、 還有土的沉積年代越長，則土的工程性質越好。第二節(jié) 土的組成氣相固相液相+構成土骨架，起主體作用重要影響次要作用土體三相組成示意圖土體一、土中的固體顆粒(固相)物理狀態(tài)力學特性粒組的劃分土的顆粒級配土粒的礦物成分 1. 粒組的劃分2、土顆粒的配級通常將各粒組的相對含量，用質量百分數來表示確定方法 篩分法：適用于粒徑在0.074 60mm 的土 密度計法：適用于粒徑小于0.074 mm 的

29、土表述方法 粒徑級配累積曲線篩分法就是用一套標準篩子如孔直徑(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，將烘干且分散了的200g有代表性的試樣倒入標準篩內搖振，然后分別稱出留在各篩子上的土重，并計算出各粒組的相對含量，即得土的顆粒級配。密度計法(也稱比重計法) ：是沉降分析法的一種，另外還有移液管法(也稱吸管法)。該兩法的理論基礎都是依據Stokes(司篤克斯)定律，即球狀的細顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比P%958778665536105.02.01.0200g10161824223872篩分法原理圖小于某粒徑之土質量百

30、分數P（）粒徑(mm)0.050.010.005百分數P(%)2613.510d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41沉降分析結果典型顆分級配曲線1009080706050403020100粒徑(mm)105.01.050.010.0050.001特征粒徑: d60 控制粒徑 d10 有效粒徑 d30 中值粒徑粗細程度： 用平均粒徑d50 表示 不均勻程度： 不均勻系數Cu = d60 / d10 Cu 5,級配不均勻連續(xù)程度: 曲率系數Cc = d302 / (d60 ×d10 )小于某粒徑之土質量百分數（）10090807060504

31、03020100105.01.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線C c = 1 3, 級配連續(xù)性好較大顆粒缺少Cc 減小較小顆粒缺少Cc 增大粒徑級配累積曲線及指標的用途：1）、粒組含量用于土的分類定名；2）、工程中用不均勻系數Cu評價土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土； Cu < 5, 均勻土3）、曲率系數Cc用于判定土的連續(xù)程度： C c = 1 3, 級配連續(xù)土； Cc > 3 或 Cc < 1,級配不連續(xù)土4）、不均勻系數Cu和曲率系數Cc用于判定土的級配優(yōu)劣： 當 Cu 5且 C c = 1 3 時 ， 為級配

32、良好的土； 當 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc < 1時 , 為級配 不良的土3、土粒的礦物成分決定于母巖的礦物成分及風化作用粗粒土主要是原生礦物（石英、長石、云母等）的產物，一般碎石、砂都屬于此類。細粒土主要是次生礦物的產物 ，主要是粘土礦物，包括三種類型高嶺石、伊利石、蒙脫石。三種粘土礦物的親水性依次減弱。粘土礦物:由硅氧四面體和鋁氫氧八面體構成的晶胞所組合而成二 、土中水(液相)其含量及性質影響土的性質1、土中水分類液態(tài)水、固態(tài)水、氣態(tài)水根據土體中水分子受到電場力的作用大小,土體中的液態(tài)水主要可以分為:結合水 借助于電分子引力牢固強結合水 吸附在土顆粒表面的水

33、弱結合水自由水 電場引力作用范圍之外的水-重力水和毛細水2、水的性質強結合水Ø 排列致密、定向性強Ø 密度>1g/cm3Ø 冰點處于零下幾十度Ø 具有固體的的特性Ø 溫度高于100°C時可蒸發(fā)Ø 強結合水性質穩(wěn)定弱結合水Ø 位于強結合水之外，以水膜的形式包圍著土粒Ø 外力作用下可以移動Ø 對黏性土的物理力學性質影響較大Ø 不因重力而移動，有粘滯性重力水是位于地下水位以下的土空隙中，能在重力或壓力作用下流動。其性質能傳遞靜水壓力并產生浮力。毛細水分布在土粒內部相互貫通的孔隙可以看成

34、許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細管。三、土中氣體(氣相)土體中的氣體是指存于土體空隙中未被水占據的部分,存在形式有兩種:土體中氣體自由氣體:與大氣相通,對土的性質影響不大封閉氣體:與大氣隔絕,增大土體的彈性和壓縮性授課時間 9 月 22 日 第 3 次課 授課章節(jié)1-3土的物理性質指標任課教師及職稱張營（助教）教學方法與手段方法：講授法、討論法、練習法手段：常規(guī) 教學目的與要求：1、 使學生重點理解土的六組物理指標的意義2、 使學生能理解性掌握各種指標的定義及其應用3、 使學生了解各種指標的工程含義，及在工程中的應用4、 通過講解直接指標的試驗方法，使學生了解獲取各種直接指標的方法教學重

35、點、難點：1、使學生重點理解土的六組物理指標的意義2、使學生能理解性掌握各種指標的定義及其應用3、熟練掌握相關例題的做法課時分配計劃1、回顧復習，引導新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內容 （60分鐘）3、練習題（20分鐘）4、總結布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后習題1-1，1-2下次課預習要點：1、 砂土的密實度2、 黏性土的塑、液性指標實施情況及課后教學效果分析本次課主要通過對比和講解例題的方法講授課程內容，學生能夠很好的理解本課程的重點內容，并能掌握本節(jié)課相關的習題計算。教學效果較好。§1.3 土物理性質指標土的物理狀態(tài)粗粒土的松密程度粘性土的軟硬狀態(tài)土的物理性質指標(三相間的比例

36、關系)力學特性影響表示一. 土的三相圖 水氣 土 粒VaVwVsVvVWa=0WwWsW質量體積二.土的物理性質指標確定土的物理性質指標共有9個：e、n、Sr、ds、 d、 sat、 /1、土的重度 WaterAirSoilVaVwVsVvVWa=0WwWsW質量體積有時也稱土的天然密度定義: 土單位體積的質量表達式:單位: kN/m3 或 g/cm3一般范圍: 16 22 kN/m3相關指標:土的密度=g單位: kN/m3 工程上更常用于計算土的自重應力 三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念各種密度容重之間的大小關系：土的重度干重度WaterAirSoilVaVwVsVvVWa=0WwWsW

37、質量體積飽和重度浮容重天然容重干容重飽和容重2、土粒相對密度定義: 土粒的密度與4C時純蒸餾水的密度的比值表達式: 單位: 無量綱：4C時純蒸餾水的密度s: 土粒的密度，單位體積土粒的質量土粒比重一般范圍: 粘性土 2.702.75 砂 土 2.652.95土粒比重在數值上等于土粒的密度=9.8 kg/m33、飽和度定義: 土中水的體積與孔隙體積的比值,用百分數表示。表達式:飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0 : 干土Sr=100% : 飽和土4、土的含水量定義: 土中水的質量與土粒重量之比, 用百分數表示表達式:注意: 一般用含水量衡量黏性土潮濕程度。5、孔隙比、孔隙率(孔隙度) 常用來反

38、映土的密實程度孔隙比定義: 土中孔隙體積與固體顆粒體積之比, 無量綱表達式:孔隙率定義: 土中孔隙體積與土的總體積之比, 用百分數表示表達式:關系:注: 以上9項物理性質指標，其中三個指標最基本物理指標，可直接通過實驗測定得出 土的天然重度天然含水量土的相對密度ds反映土的密度指標有五個： d satds反映土的濕度指標有兩個： sr反映土的土的孔隙特征有兩個：e n常用的物理性質指標間的換算關系換算步驟: :假設Vs=1(V=1或ms=1),并畫出三相草圖; :解出各相物質的質量和體積的換算指標; :利用換算指標按基本定義列出所求的物理指標換算公式共有九個參數: V Vv Vs Va V /

39、 Ws W Wa W已知關系五個:WaterAirSoil0 VsVvV e11+e質量體積物性指標是比例關系:可假設任一參數為1對于飽和土, Va=0剩下兩個獨立變量例題分析 【例1-1】某土樣，重量為1.87N，體積為100cm3，烘干后，烘干土質量為1.67N。已知土粒的相對密度ds為2.66，試求：g 、 、e、sr、gd 、gsat和¢g 【解】授課時間 9 月 25 日 第 4 次課 授課章節(jié)1- 4無粘性土的特征1-5粘性土的特征任課教師及職稱張營（助教）教學方法與手段方法：講授法、討論法、練習法手段：常規(guī) 教學目的與要求：1、 使學生掌握砂土的密實度底含義及工程意義2

40、、 使學生黏性土的塑性、液性指數含義及工程意義3、 使學生了解黏性土靈敏度及觸變性在工程中的意義4、 使學生了解性的掌握土的壓實性在工程中的意義教學重點、難點：1、 使學生掌握砂土的密實度底含義及工程意義2、 使學生黏性土的塑性、液性指數含義及工程意義課時分配計劃1、回顧復習，引導新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內容 （60分鐘）3、練習題（20分鐘）4、總結布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后習題1-3下次課預習要點：地基巖土的工程分類標準實施情況及課后教學效果分析本次課主要通過對比和講解例題的方法講授課程內容，學生能夠很好的理解本課程的重點內容，并能掌握本節(jié)課相關的習題計算。教學效果較好。

41、67;1.4 土的物理狀態(tài)指標物理狀態(tài)力學特性無黏性土密實度黏性土物理特性 一、無黏性土的密實度定義: 指具有單粒結構的碎石土與砂土，土粒之間無粘結力，呈松散狀態(tài)影響無粘性土的 密實程度 工程性質 土密實：結構穩(wěn)定、強度高、壓縮性低變形小土松散：結構不穩(wěn)定、強度低、壓縮性高變形大如何評定無粘性土密實度?碎石土用觸探錘擊數63.5砂土用相對密度Dr現場標準貫入試驗錘擊數孔隙比e或孔隙率n優(yōu)點：簡單方便缺點：不能反映級配的影響且只能用于同一種土Dr = 1 , 最密狀態(tài) Dr = 0 , 最松狀態(tài) Dr 0.67 , 疏松狀態(tài)0.33 < Dr 0.67 , 中密狀態(tài) Dr > 0.6

42、7 , 密實狀態(tài)相對密度emax與emin ：最大與最小孔隙比優(yōu)點：把土的級配因素考慮在內， 理論上較為完善缺點：e、emin、 eman難以準確測定根據現場標準貫入試驗錘擊數判定 標準貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：將質量為63.5kg的錘頭，提升到76cm的高度，讓錘自由下落，打擊標準貫入器，使貫入器入土深為30cm所需的錘擊數，記為N63.5，這是一種簡便的測試方法。N的大小，綜合反映了土的貫入阻力的大小，亦即密實度的大小。我國巖土工程勘查規(guī)范（GB5002194）規(guī)定砂土的密實度按表標準貫入錘擊數進行劃分。標準貫入試驗垂擊數N63.5N63.555N63.51010 N63.52

43、0N63.520密實度松散稍密中密密實二、 粘性土的物理特性Ø 粘性土的物理狀態(tài)可以用稠度表示。Ø 稠度是反映粘性土處于不同含水量時的軟硬程度或浠稠程度。Ø 粘性土從一種狀態(tài)過度到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。粘性土隨含水量變化可改變土的物理形態(tài)一、界限含水量的測定方法1、液限La、錐式液限儀測定法：76g錘經5s恰好沉入土10mm所對應的含水量。b、碟式液限儀測定法：以2轉/秒的速度，使碟子反復起落，墜擊底座，當25擊V型土槽合攏長度恰好13mm所對應的含水量。錐式液限儀 碟式液限儀2、塑限pa、滾搓法：將天然濕度的土體在毛玻璃上搓成直徑為3mm土條時，

44、土條恰好產生裂縫并開始斷裂時的含水量。b、液、塑性聯合測定法：利用液、塑性聯合測定儀同時測定3份不同含水量的同一個土樣，得到圓錐下沉深度和含水量關系曲線，則曲線上對應深度為10mm及2mm時土樣的含水量就分別為該土的液限和塑限。二、塑性指數Ip和液性指數IL塑性指數Ip塑性指數的數值大小可反映粘性土可塑范圍的大小，塑性指數越大，表明粘性性土粘性和塑性越好（與粘粒含量有關，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；工程上常用塑性指數作為粘性土與粉土定名分類的依據不同的粘土礦物吸服水的能力不同缺點：不能充分反映粘土顆粒含量 注意：僅適用于重塑土液性指數IL反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度 工程上作為確定粘性土

45、承載力的重要指標硬塑可塑軟塑堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流 態(tài)0.00 0.250.25 0.750.75 1.00IL<0IL=0 1IL>1原狀土結構性相同含水量密度粉碎重塑重塑土強度降低三、黏性土的靈敏度和觸變性1. 粘性土的靈敏度 St 原狀土的無側限抗壓強度重塑土的無側限抗壓強度粘性土低靈敏中等靈敏高靈敏St1-22-4>42. 粘性土的觸變性 Ø 含水量不變，密度不變，因重塑而強度降低，又因靜置而逐漸強化，強度逐漸恢復的現象，稱為觸變性。Ø 土的觸變性是土的結構聯結形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土微觀結構隨時間變化的宏觀表現。授課時間 9 月 29 日 第 5 次

46、課 授課章節(jié)1-6土的工程分類任課教師及職稱張營（助教）教學方法與手段方法：講授法、討論法、練習法手段：常規(guī) 教學目的與要求：1、 使學生了解性掌握土的工程分類2、 使學生重點掌握如何確定土的類別及土的物理狀態(tài)3、 使學生能熟練處理本次課相關習題4、 對本章內容做一次小結，使學生能更好的掌握本章節(jié)的重點及難點教學重點、難點：使學生重點掌握如何確定土的類別及土的物理狀態(tài)課時分配計劃1、回顧復習，引導新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內容 （55分鐘）3、練習題（25分鐘）4、總結布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后習題1-3，1-4下次課預習要點：土的自重應力公式及計算方法實施情況及課后教學效果分析本次

47、課主要通過對比和講解例題的方法講授課程內容，學生能夠很好的理解本課程的重點內容，并能掌握本節(jié)課相關的習題計算。教學效果較好。§1.5 地基巖土的工程分類分類目的：評價巖土的工程性質以及為地基基礎的設計與施工提供依據分類依據：粘性土按塑性指數和沉積條件無粘性土按粒徑及相對含量本節(jié)主要介紹建筑地基基礎設計規(guī)范-GB5007-2002分類法 土：巖石分類見表至表碎石土分類見表砂土分類見表粉土分類塑性指數，粒徑.顆粒含量不超過粘性土分類塑性指數的土表人工填土分為雜填土，素填土，沖填土1、巖石按成因分類：巖漿巖、沉積巖、變質巖按堅硬程度分類按完整程度分類2、碎石土土的名稱 顆粒形狀 粒組含量漂石塊石圓形及亞圓形為主棱角形為主粒徑大于200mm的顆粒超過全質量50%卵石碎石圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主圓礫角礫粒徑大于20mm的顆粒超過全質量50%粒徑大于2mm的顆粒超過全質量50%3、砂土土的名稱 粒組含量粒徑大于2mm的顆粒占全質量25 - 50%礫砂粗砂中砂細砂粉砂粒徑大