基礎(chǔ)工程第一章緒論

1、安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院1.1 概概 述述1.2 本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求1.3 本學(xué)科的發(fā)展概況本學(xué)科的發(fā)展概況1.4 本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容1 緒論安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院一、一、地基基礎(chǔ)的地基基礎(chǔ)的基本概念基本概念 1.1 概概 述述安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院一、一、地基基礎(chǔ)的基本概念地基基礎(chǔ)的基本概念安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院一、一、地基基礎(chǔ)的基本概念地基基礎(chǔ)的基本概念安徽工業(yè)大學(xué)工

2、商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院 地基持力層地基持力層 覆蓋層覆蓋層 下臥層下臥層 根據(jù)地基與基礎(chǔ)的接觸關(guān)系，地基中的地層分為覆蓋層覆蓋層、持力持力層層和下臥層下臥層。圖圖1.1 地基基礎(chǔ)示意圖地基基礎(chǔ)示意圖安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院一、一、地基基礎(chǔ)的基本概念地基基礎(chǔ)的基本概念安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院一、一、地基基礎(chǔ)的基本概念地基基礎(chǔ)的基本概念安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大

3、學(xué)工商學(xué)院二、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本條件二、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本條件安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院三、地基基礎(chǔ)工程的重要性三、地基基礎(chǔ)工程的重要性 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院三、地基基礎(chǔ)工程的重要性三、地基基礎(chǔ)工程的重要性 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院三、地基基礎(chǔ)工程的重要性三、地基基礎(chǔ)工程的重要性 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院工工 程程 實(shí)實(shí) 例例安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院加拿大特朗斯康谷倉(cāng)加拿大特朗斯康谷倉(cāng)事故：事故：19131913年年9 9月裝谷物，月裝谷物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時(shí)，谷物時(shí)，

4、1 1小時(shí)豎向沉降達(dá)小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時(shí)傾斜小時(shí)傾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損概況：長(zhǎng)概況：長(zhǎng)59.4m59.4m，寬，寬23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565個(gè)圓筒倉(cāng)。個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 1911 1911年動(dòng)工，年動(dòng)工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院加拿大特朗斯康谷倉(cāng)加拿大特朗斯康谷

5、倉(cāng) 原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗(yàn)結(jié)近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此谷倉(cāng)。谷倉(cāng)。19521952年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力遠(yuǎn)小于谷算，地基實(shí)際承載力遠(yuǎn)小于谷倉(cāng)破壞時(shí)發(fā)生的基底壓力。因倉(cāng)破壞時(shí)發(fā)生的基底壓力。因此，此，谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)而滑動(dòng)。處理：處理：事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個(gè)個(gè)50t50t千斤千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉(cāng)體逐漸糾正過(guò)來(lái)，但其位置比

6、原來(lái)降低了米。頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉(cāng)體逐漸糾正過(guò)來(lái)，但其位置比原來(lái)降低了米。 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院19951995年阪神地震中新干線的傾覆年阪神地震中新干線的傾覆19641964年年新瀉地震引起大面積液化新瀉地震引起大面積液化地基的剪切破壞地基的剪切破壞p滑裂面滑裂面安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院比薩斜塔目前：目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m1

7、.80m， 塔頂離中心線已達(dá)塔頂離中心線已達(dá)5.27m5.27m，傾斜，傾斜5.55.513601360：再?gòu)?fù)工，至再?gòu)?fù)工，至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8層，高度為層，高度為55m55m12721272：復(fù)工，經(jīng)復(fù)工，經(jīng)6 6年，至年，至7 7層，高層，高48m48m，再，再停工停工11781178：至至4 4層中，高約層中，高約29m29m，因傾斜停工，因傾斜停工11731173：動(dòng)工動(dòng)工原因：原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強(qiáng)度較低，層，強(qiáng)度較低，變形較大變形較大。1590:1590: 伽利伽利略在此塔做略在此塔做落體實(shí)驗(yàn)

8、落體實(shí)驗(yàn) 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院比薩斜塔1838-18391838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-19351933-1935：基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固19901990年年1 1月月: : 封閉19921992年年7 7月：月：加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地 基處理目目 前前: : 已向游人開放。 處理措施安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院上海展覽中心館19541954：開工，沉降：開工，沉降60cm60cm19571957：沉降最大：沉降最大146.55cm146.55cm， 最小最小122.8cm122.8cm1979:1979:沉降沉降160cm160c

9、m淤泥質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粘土, ,箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范提出的地基最終沉降量計(jì)算公式提出的地基最終沉降量計(jì)算公式 (簡(jiǎn)稱規(guī)范法簡(jiǎn)稱規(guī)范法)(1101iiiisinisszzEpsss-沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院各種假定導(dǎo)致各種假定導(dǎo)致 S的誤差，如：的誤差，如：取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使s s偏大；偏大；側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏??；側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏?。?地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。軟粘土軟粘土（應(yīng)力集中）（應(yīng)力集中）S S偏小偏小, s1 硬粘

10、土硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）（應(yīng)力擴(kuò)散）S S偏大偏大, s1 SSs沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)基底壓力線性分布假設(shè)基底壓力線性分布假設(shè)彈性附加應(yīng)力計(jì)算彈性附加應(yīng)力計(jì)算單向壓縮的假設(shè)單向壓縮的假設(shè)原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)參數(shù)線性的假設(shè)參數(shù)線性的假設(shè)按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算結(jié)果修正結(jié)果修正 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院sSS基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fak1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fak1.11.00.70.40.2表表4.8 4.8 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)沉降計(jì)算

11、經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s ssE s s=1.4-0.2, =1.4-0.2, (1)(1)與土質(zhì)軟硬有關(guān)與土質(zhì)軟硬有關(guān), ,(2)(2)與基底附加應(yīng)力與基底附加應(yīng)力p p0 0/f/fk k的的大小有關(guān)。大小有關(guān)。fakak：地基承載力特征值：地基承載力特征值niiiiisiniiiiinisiiniiszzEpzzpEAAE1110111011)()(土力學(xué) 理論聯(lián)系實(shí)際。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn) “科學(xué)性”安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院19721972年年7 7月某日清晨，香港寶城路附月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)

12、一幢高層滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層住宅住宅-寶城大廈，頃刻間寶城大廈寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。角約五層住宅。死亡死亡7 7人。人。原因：原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。動(dòng)。安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院Early 1972 滑坡前滑坡前June 1972 滑坡后滑坡后安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院重慶武隆滑坡

13、安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院三、地基基礎(chǔ)工程的重要性三、地基基礎(chǔ)工程的重要性 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院三峽庫(kù)區(qū)某污水處理廠安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院場(chǎng)地地質(zhì)剖面圖安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院環(huán)境邊坡治理方案一安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院 1)高大擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻后回填土土壓力分布?jí)ι硭轿灰瓶刂品桨敢唬焊咛罘降鼗嬖诘募夹g(shù)問(wèn)題安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院存在的技術(shù)問(wèn)題存在的技術(shù)問(wèn)題安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算設(shè)計(jì)：擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算主要受滑動(dòng)穩(wěn)定控

14、制現(xiàn)實(shí)：傾覆穩(wěn)定出現(xiàn)的事故又占有很大的比例主要原因： 土壓力實(shí)際上不是線形分布的 計(jì)算的傾覆力矩較實(shí)際值小 原規(guī)范取1.5的安全系數(shù)，實(shí)際上只有1.2左右解決方案方案方案1 1：將土壓力分布改成上圖中虛線的分布圖式，即上面高度一半處為三角形分布，下面為矩形分布；方案方案2 2：將安全系數(shù)適當(dāng)提高，由原來(lái)的1.5增大成1.6。（現(xiàn)規(guī)范采用方案）安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院環(huán)境邊坡治理方案二：架空結(jié)構(gòu)平臺(tái)安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院方案二優(yōu)越性：1) 避免了高填方，工期短；2)工程造價(jià)低；3)對(duì)長(zhǎng)江行洪影響小。安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院1.2 1.2 本課程的

15、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求 1.1.特點(diǎn)特點(diǎn)：本課程涉及水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)：本課程涉及水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)等幾個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛，很強(qiáng)。等幾個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛，很強(qiáng)。綜合性、理論性和實(shí)綜合性、理論性和實(shí)踐性踐性 2.2.學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求：牢固掌握土力學(xué)中的基本概念和基本原理，：牢固掌握土力學(xué)中的基本概念和基本原理，做到能夠應(yīng)用這些基本概念和基本原理，結(jié)合有關(guān)建筑結(jié)做到能夠應(yīng)用這些基本概念和基本原理，結(jié)合有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)理論和施工知識(shí)，構(gòu)理論和施工知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際理論聯(lián)系實(shí)際，分析和解決地基基礎(chǔ)，分析和解決地基基礎(chǔ)問(wèn)題。問(wèn)題。安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商

16、學(xué)院1.3 本學(xué)科發(fā)展概況本學(xué)科發(fā)展概況 作為作為工程技術(shù)工程技術(shù)，基礎(chǔ)工程是一項(xiàng)古老的工藝。如前所述，基礎(chǔ)工程是一項(xiàng)古老的工藝。如前所述，只要建造建筑物，注定離不開地基和基礎(chǔ)。因此，作為一項(xiàng)只要建造建筑物，注定離不開地基和基礎(chǔ)。因此，作為一項(xiàng)工程技術(shù)，基礎(chǔ)工程的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但過(guò)去人們只能依賴工程技術(shù)，基礎(chǔ)工程的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但過(guò)去人們只能依賴于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和能工巧匠的技藝更新來(lái)發(fā)展這項(xiàng)技于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和能工巧匠的技藝更新來(lái)發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)，囿于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力發(fā)展水平，基礎(chǔ)工程還未能提煉成為系術(shù)，囿于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力發(fā)展水平，基礎(chǔ)工程還未能提煉成為系統(tǒng)的科學(xué)理論。統(tǒng)的科學(xué)理論。 作為作為應(yīng)用科

17、學(xué)應(yīng)用科學(xué)，基礎(chǔ)工程又是一門年輕的學(xué)科。，基礎(chǔ)工程又是一門年輕的學(xué)科。安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院17731773年年法國(guó)的法國(guó)的庫(kù)侖（庫(kù)侖（CoulombCoulomb）發(fā)表著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式，提出土發(fā)表著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式，提出土壓力計(jì)算滑楔理論壓力計(jì)算滑楔理論; ;18571857年年英國(guó)的英國(guó)的朗肯（朗肯（RankineRankine）提出朗肯土壓力理論提出朗肯土壓力理論; ;18851885年年法國(guó)的法國(guó)的布辛奈斯克（布辛奈斯克（BoussinesqBoussinesq）得出半無(wú)限彈性體在豎向集中得出半無(wú)限彈性體在豎向集中力作用下的應(yīng)力與變形的理論解答力作用下的應(yīng)力

18、與變形的理論解答; ;19221922年年瑞典的瑞典的費(fèi)蘭紐斯（費(fèi)蘭紐斯（FelleniusFellenius）提出土坡穩(wěn)定分析方法提出土坡穩(wěn)定分析方法; ;19251925年年美國(guó)美國(guó)太沙基（太沙基（TerzaghiTerzaghi）的的土力學(xué)土力學(xué)專著問(wèn)世專著問(wèn)世, ,土力學(xué)成為一土力學(xué)成為一門系統(tǒng)的學(xué)科門系統(tǒng)的學(xué)科; ;19361936年成立了國(guó)際土力學(xué)基礎(chǔ)工程學(xué)會(huì)，并舉行第一次國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議年成立了國(guó)際土力學(xué)基礎(chǔ)工程學(xué)會(huì)，并舉行第一次國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議; ;近年來(lái)，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)科將隨著工程建設(shè)的規(guī)模和復(fù)雜程度日益近年來(lái)，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)科將隨著工程建設(shè)的規(guī)模和復(fù)雜程度日益增加及技術(shù)要求

19、日益提高而走向更高的發(fā)展階段。增加及技術(shù)要求日益提高而走向更高的發(fā)展階段。Terzaghi是土力學(xué)的奠基人安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院橋梁基礎(chǔ)的成功代表趙州橋 梁思成先生1933年考察 發(fā)現(xiàn)，自重為2800噸的趙州橋，而它的根基只是有五層石條砌成高1.55米的橋臺(tái)，直接建在自然砂石上。 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院1.4 1.4 本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容本課程的目的和任務(wù)？本課程的目的和任務(wù)？ 根據(jù)土力學(xué)的基本概念和基本原理，結(jié)合有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技根據(jù)土力學(xué)的基本概念和基本原理，結(jié)合有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)知識(shí)，分析和解決工業(yè)與民用建筑中一般地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題。術(shù)知識(shí)，分析和解決工業(yè)與民用建筑中一