地基基礎(chǔ)教案全

1、教 案2008 -2009 學(xué)年第一學(xué)期 課 程 名 稱： 地基與基礎(chǔ) 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(jié)構(gòu)教研室 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程及教材簡介 教研室負(fù)責(zé)人簽字 年 月 日教學(xué)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(xué)方法與手段方法：講授法、談話法、討論法、案例教學(xué)法手段：常規(guī) 教學(xué)目的與要求：1、 使學(xué)生了解地基基礎(chǔ)這門課主要講授的內(nèi)容和所要掌握的理論知識及實踐技能2、 使學(xué)生了解地基與基礎(chǔ)在工程中的應(yīng)用及重要性3、 通過講解一些基礎(chǔ)工程的例子，讓學(xué)

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

3、的興趣，并且對一些簡單的基礎(chǔ)工程施工有所了解，能使學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中有的放矢，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。教學(xué)效果較好。教學(xué)內(nèi)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(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。2、本課程主要內(nèi)容是講授土質(zhì)、土力學(xué)及基礎(chǔ)工程中的基本理論知識，以土力學(xué)地基基礎(chǔ)為重點。從土的成因出發(fā)，分析土的本質(zhì)特征，強(qiáng)度，變形機(jī)理，對其工程性質(zhì)作出定性評價；在此基礎(chǔ)上研究各種常見的分散體由荷載作用引起的力學(xué)方向的變化規(guī)律，包括土中應(yīng)力，強(qiáng)度穩(wěn)定性，應(yīng)力

4、應(yīng)變關(guān)系。并運用于地基處理、天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計和計算，樁基礎(chǔ)的計算原理及樁基礎(chǔ)承載能力的計算中，介紹淺基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)的施工方法。本課程的任務(wù)是使學(xué)生具有地基土的基本物理性質(zhì)及土力學(xué)的基本知識；了解地基處理各種方法；能進(jìn)行橋梁淺基礎(chǔ)設(shè)計；學(xué)會基本土工試驗的操作技能。3、根據(jù)本課程所需力學(xué)知識，并以巖土知識為依托，應(yīng)安排在學(xué)完工程力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)課程后進(jìn)行。 二、課程目標(biāo) 學(xué)習(xí)本課程后，學(xué)生能夠達(dá)到下列課程目標(biāo)：1、知識目標(biāo)：認(rèn)識土的三相組成及工程性質(zhì)，了解土的工程分類和各基礎(chǔ)的初步設(shè)計，以及地基基礎(chǔ)的處理方法；掌握土力學(xué)的基本理論，基礎(chǔ)施工的工序步驟。2、技能目標(biāo)：進(jìn)行 “天然地基淺

5、基礎(chǔ)”或 “樁基礎(chǔ)”課程設(shè)計，并做相應(yīng)的土質(zhì)土力學(xué)實驗。具備操作土工試驗的技能與能力。實訓(xùn)：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(jié)實驗直接剪切實驗天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計本學(xué)科發(fā)展概況¯ 土力學(xué)學(xué)科發(fā)展概況 18世紀(jì) 土力學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展 1773年 法國的庫侖（Coulomb）-砂土抗剪強(qiáng)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(xué)專著與有效應(yīng)力原理本學(xué)科研究領(lǐng)域20世紀(jì)60年代70年代區(qū)域性土分布和特性地基處理技術(shù) 水利、鐵道和礦井等工程建設(shè)70年代

6、80年代基礎(chǔ)工程、圍護(hù)體系的穩(wěn)定和變形復(fù)合地基新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用 建筑工程、市政工程和交通工程建設(shè)地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢測及巖土工程測試技術(shù)90年代后巖土工程計算機(jī)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(chǔ)及特大橋超深基坑工程建設(shè)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(zhì)勘察、室內(nèi)及現(xiàn)場土工試驗、地基處理、新設(shè)備、新材料、新工藝、新測試技術(shù)等研究和應(yīng)用進(jìn)展以及有關(guān)基礎(chǔ)工程各種設(shè)計與施工、質(zhì)量檢測的規(guī)范規(guī)程日臻完善，為我國基礎(chǔ)工程設(shè)計與施工做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量提供了理論與實踐依據(jù)。與本課程有關(guān)的工程問題1、土三個方面的應(yīng)用 建筑物地基土作為構(gòu)筑物的環(huán)

7、境土工建筑材料2、與土有關(guān)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(zhì)及工程分類2、土中應(yīng)力計算3、土的壓縮性和地基沉降計算 土力學(xué)部分4、土的抗剪強(qiáng)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(zhì)勘察7、天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計8、樁基礎(chǔ)設(shè)計 基礎(chǔ)工程部分9、地基處理10、區(qū)域性地基一、 土力學(xué)、地基及基礎(chǔ)概念土是地殼巖石經(jīng)過物理、化學(xué)、生物等風(fēng)化作用的產(chǎn)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(yuǎn)小于顆粒本身強(qiáng)度土的主要特點：松散性和三相組成，這是它在強(qiáng)度和變形等力學(xué)性質(zhì)上與其他連

8、續(xù)固體介質(zhì)根本不同的內(nèi)在原因。土力學(xué)是運用力學(xué)基本原理和土工測試技術(shù)，研究土的生成、組成、密度或軟硬狀態(tài)等物理性質(zhì)以及土的應(yīng)力、變形、強(qiáng)度和穩(wěn)定性等靜力、動力性狀及其規(guī)律的一門學(xué)科。（簡單說 ：就是用力學(xué)的觀點研究土各種性能一門科學(xué)。）土與其他連續(xù)固體介質(zhì)不同，僅靠具備系統(tǒng)理論和嚴(yán)密的公式的力學(xué)知識，尚不能描述土體在受力后所表現(xiàn)的性狀及由此引起的工程問題。必須借助經(jīng)驗、現(xiàn)場實驗、室內(nèi)試驗輔助理論計算，因此土力學(xué)是一門依賴實踐的科學(xué)。地基土層中附加應(yīng)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(jīng)人工處理就可直接利用天然土層的的地基 。 人工地基：經(jīng)過

9、人工加工處理才能作為地基的。基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)作用 1、承受上部結(jié)構(gòu)荷載2、向地基 傳遞壓力 起承上傳下作用 3、調(diào)整地基變形 基礎(chǔ)分類淺基礎(chǔ) 用普通（常規(guī)）方法施工的基礎(chǔ) 。一般基礎(chǔ)埋深 d5m。深基礎(chǔ) 需要一定的 機(jī)械設(shè)備建造的基礎(chǔ)。如樁基、墩基、和地下連續(xù)墻等。 埋深 d5m?；A(chǔ)埋深：從設(shè)計地面（一般從室外地面 ）到 基礎(chǔ)底面的垂直距離叫。持力層：直接與基礎(chǔ)地面接觸的土層。（基礎(chǔ)直接坐落的土層） 下臥層：地基內(nèi)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(chǔ)設(shè)計的基本條件 強(qiáng)度條件 ：作用在基礎(chǔ)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(chǔ)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(nèi)。二、地基基礎(chǔ)在建筑工程中的重要性地基與基礎(chǔ)是建筑物的根基，又屬于隱蔽工程，它的勘察、設(shè)計和施工質(zhì)量直接關(guān)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(chǔ)有關(guān)的?；A(chǔ)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(chǔ)為鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，厚2m，埋深3.66m。谷倉1911年動工，1913年秋完成。谷倉自重20000t，相當(dāng)于裝滿谷物后總重的 42.5%。1913年9 月裝谷物，發(fā)現(xiàn)谷倉 1 小時內(nèi)豎向沉降達(dá) 30

11、.5cm，并向西傾斜，24小時后傾倒，西側(cè)下陷7.32m，東側(cè)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(shè)計時未對谷倉地基承載力進(jìn)行調(diào)查研究，不了解埋藏有厚達(dá)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(dá)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(yuǎn)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(qiáng)度破壞。 基礎(chǔ)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(fù)工，經(jīng)6年時間建完第7層，高 48m，再次停工中斷82年。1360年再次復(fù)工1370年竣工，前后歷經(jīng)近200年。 該塔共8層，高 55m，全塔總荷重145MN，相應(yīng)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(dá) 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(xué)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(chǎn)生的新聞效應(yīng)。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(shè)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(xué)教科書上的傾斜極限是5.7度。塔身雖然傾斜，但它歷經(jīng)風(fēng)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(shè)計的，甚至有人開玩笑說：這是800多年前“豆腐渣工程”。當(dāng)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(zhì)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(dǎo)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(zhuǎn)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(hù)這座世界知名斜塔，避免其過度傾斜而坍塌，意大利當(dāng)局決定于1990年1月關(guān)閉斜塔，著手加固糾偏工作，并邀請國內(nèi)外專家對該塔進(jìn)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(yīng)意中友好協(xié)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(dāng)參謀、出主意。經(jīng)科學(xué)家們反復(fù)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(jīng)達(dá)標(biāo)。意大利專家稱，這座斜塔至少還可以矗立300年?；A(chǔ)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(fēng)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(jié)構(gòu)進(jìn)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(chǔ)軸線0.924m，砌體多處出現(xiàn)縱向裂縫，部分磚墩應(yīng)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?；A(chǔ)工程失敗的例子 4這兩個筒倉是農(nóng)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(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生疊加，使得兩筒之間地基土層的應(yīng)力水平較高，從而導(dǎo)致內(nèi)側(cè)沉降大于外側(cè)沉降，倉筒向內(nèi)傾斜。 基礎(chǔ)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(dá)650，液限500% ，塑性指數(shù)350 ，孔隙比為15 ，具有極高的壓縮性。 基礎(chǔ)工程失敗的例子 6南京地鐵火車站基坑施工現(xiàn)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(zhì)大多為淤泥質(zhì)土和雜填土。據(jù)專家介紹，茶亭站所在的南京城西屬于濱江帶，地質(zhì)條件為河漫灘地質(zhì)，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(dá)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(xiàn)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(chǔ)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 ?；A(chǔ)建于粘性土地基，基底壓力500600kPa，但地基并未產(chǎn)生過大變形 ，按照現(xiàn)在的規(guī)范檢算，地基承載力和基礎(chǔ)后側(cè)被動土壓力均正好滿足要求，且經(jīng)無數(shù)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(lián)酋迪拜正興建一幢全球最高的“迪拜大廈”，樓高至少690米，預(yù)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(jié)合而成，跨江長度7.3公里，總長35.66公里。長橋臥波，剛?cè)嵯酀?jì)。 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(shè)過程中攻克多項世界性技術(shù)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(nèi)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(dá)215.58米，相當(dāng)于73層樓的高度，是目前國內(nèi)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(nèi)首次使用的“S”型鋼絲，兩根主纜每根長2600米，為國內(nèi)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(dá)506噸，是目前國內(nèi)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(dá)70800平方米。 第一座剛?cè)嵯酀?jì)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?cè)嵯酀?jì)的組合型橋梁。國際橋梁協(xié)會主席伊藤學(xué)贊嘆不已：“這是我見到的最漂亮的混凝土”。 參與建設(shè)的同濟(jì)大學(xué)土木學(xué)院徐偉教授說:“這個橋能夠這么快，這么高質(zhì)量的造好，我們可以揚眉吐氣的說，中國橋梁的建設(shè)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(dá)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(yīng)用自己的技術(shù)、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(nèi)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(wù)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(chǔ)工程質(zhì)量事故。1、基本內(nèi)容：工程地質(zhì)、土力學(xué)、建筑力學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工技術(shù)等2、本課程特點：土力學(xué)部分：主要是土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)（土的壓縮性、土中應(yīng)力、變形、土壓力、擋土結(jié)構(gòu)及邊坡穩(wěn)定性驗算等）。基礎(chǔ)工程部分：天然地基淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)設(shè)計及 軟土地基處理。3、相關(guān)知識：地基與基礎(chǔ)是屬于隱蔽工程（即看不見的結(jié)構(gòu)）因此在學(xué)習(xí)過程中必須靈活運用相關(guān)知識因地制宜進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)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(jié)構(gòu)任課教師及職稱張營（助教）教學(xué)方法與手段方法：講授法、討

23、論法、練習(xí)法手段：常規(guī) 教學(xué)目的與要求：1、 使學(xué)生了解土的成因2、 使學(xué)生了解掌握土的三種結(jié)構(gòu)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(xué)重點、難點：1、 理解掌握土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)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(fù)習(xí)，引導(dǎo)新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內(nèi)容 （70分鐘）3、練習(xí)題（10分鐘）4、總結(jié)布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后復(fù)習(xí)思考題6下次課預(yù)習(xí)要點：1、土的物理性指標(biāo)定義2、 相關(guān)例題實施情況及課后教學(xué)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(nèi)容，學(xué)生能夠很好的理解本課程的重點內(nèi)容，并能掌握本節(jié)課相關(guān)的習(xí)題計算

24、。教學(xué)效果較好。第一章 土的物理性質(zhì)及工程分類主要內(nèi)容:介紹土的形成及物質(zhì)組成,從定性和定量兩個方面描述土體的物質(zhì)組成密實程度及工程應(yīng)用知識要點：1、 掌握土體的三相組成、三相比例指標(biāo)之間的換算及 土的基本指標(biāo)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(shù)和液性指數(shù)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(jù)和分類方法。第一節(jié) 土的成因一、土體的生成土是巖石經(jīng)過風(fēng)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(chǎn)物，是由固體顆粒水和空氣組成的三相體系。 風(fēng)化作用分類物理風(fēng)化-巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)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(xué)風(fēng)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(xué)成分，形成新的礦物-次生礦物-粘性土(礦物成分改變)生物風(fēng)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(jī) 質(zhì)二、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1、定義：土體的結(jié)構(gòu)是指土生成工程中所形成土粒的空間排列及其形式。力學(xué)特性影響土的結(jié)構(gòu)反映土的成分形成條件分類單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)2、單粒結(jié)構(gòu)-粗粒土的結(jié)構(gòu)指粗砂?；蚋执蟮念w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(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。粒間作用力-重力、毛細(xì)力密實松散可

26、否作天然地基-密實的單粒結(jié)構(gòu)是良好的天然地基礦物成分-原生礦物3、細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)(凝聚結(jié)構(gòu))蜂窩結(jié)構(gòu)(分散結(jié)構(gòu)) 示意圖是指由粉粒（粒徑0.0050.075mm）在水中下沉?xí)r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(jié)構(gòu)土，在干擾破壞天然結(jié)構(gòu)后，強(qiáng)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(jié)構(gòu)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。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(gòu)造：是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)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(xué)特性土的構(gòu)造類型層狀構(gòu)造分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造結(jié)核狀構(gòu)造影響通常分散構(gòu)造土的工程性質(zhì)最好是理性地基，結(jié)核狀構(gòu)造土的工程性質(zhì)取決于細(xì)粒土部分，裂隙構(gòu)造不連續(xù)的裂縫破壞土的整體性故土的工程性質(zhì)最差。三、土的工程特性土與其他具有連接固體介質(zhì)的建筑材料相比，具有壓縮性高、強(qiáng)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(dǎo)致土孔隙體積減小和孔隙中水和空氣排出的結(jié)果。2、 土的強(qiáng)度，是指土的抗剪強(qiáng)度。無粘性土的強(qiáng)度來源于土表面粗糙不平產(chǎn)生的摩

28、擦力。黏性土的強(qiáng)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(qiáng)度都小于建筑材料本身強(qiáng)度，因此土的強(qiáng)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(zhì)越好。第二節(jié) 土的組成氣相固相液相+構(gòu)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(xué)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)篩內(nèi)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(chǔ)都是依據(jù)Stokes(司篤克斯)定律，即球狀的細(xì)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(zhì)量百

30、分?jǐn)?shù)P（）粒徑(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)P(%)2613.510d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41沉降分析結(jié)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(xì)程度： 用平均粒徑d50 表示 不均勻程度： 不均勻系數(shù)Cu = d60 / d10 Cu 5,級配不均勻連續(xù)程度: 曲率系數(shù)Cc = d302 / (d60 ×d10 )小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）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(biāo)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(shù)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(shù)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(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級配優(yōu)劣： 當(dāng) Cu 5且 C c = 1 3 時 ， 為級配

32、良好的土； 當(dāng) 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(fēng)化作用粗粒土主要是原生礦物（石英、長石、云母等）的產(chǎn)物，一般碎石、砂都屬于此類。細(xì)粒土主要是次生礦物的產(chǎn)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(gòu)成的晶胞所組合而成二 、土中水(液相)其含量及性質(zhì)影響土的性質(zhì)1、土中水分類液態(tài)水、固態(tài)水、氣態(tài)水根據(jù)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(jié)合水 借助于電分子引力牢固強(qiáng)結(jié)合水 吸附在土顆粒表面的水

33、弱結(jié)合水自由水 電場引力作用范圍之外的水-重力水和毛細(xì)水2、水的性質(zhì)強(qiáng)結(jié)合水Ø 排列致密、定向性強(qiáng)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(qiáng)結(jié)合水性質(zhì)穩(wěn)定弱結(jié)合水Ø 位于強(qiáng)結(jié)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(xué)性質(zhì)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(zhì)能傳遞靜水壓力并產(chǎn)生浮力。毛細(xì)水分布在土粒內(nèi)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(xì)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(jù)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(zhì)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(zhì)指標(biāo)任課教師及職稱張營（助教）教學(xué)方法與手段方法：講授法、討論法、練習(xí)法手段：常規(guī) 教學(xué)目的與要求：1、 使學(xué)生重點理解土的六組物理指標(biāo)的意義2、 使學(xué)生能理解性掌握各種指標(biāo)的定義及其應(yīng)用3、 使學(xué)生了解各種指標(biāo)的工程含義，及在工程中的應(yīng)用4、 通過講解直接指標(biāo)的試驗方法，使學(xué)生了解獲取各種直接指標(biāo)的方法教學(xué)重

35、點、難點：1、使學(xué)生重點理解土的六組物理指標(biāo)的意義2、使學(xué)生能理解性掌握各種指標(biāo)的定義及其應(yīng)用3、熟練掌握相關(guān)例題的做法課時分配計劃1、回顧復(fù)習(xí)，引導(dǎo)新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內(nèi)容 （60分鐘）3、練習(xí)題（20分鐘）4、總結(jié)布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后習(xí)題1-1，1-2下次課預(yù)習(xí)要點：1、 砂土的密實度2、 黏性土的塑、液性指標(biāo)實施情況及課后教學(xué)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(nèi)容，學(xué)生能夠很好的理解本課程的重點內(nèi)容，并能掌握本節(jié)課相關(guān)的習(xí)題計算。教學(xué)效果較好。§1.3 土物理性質(zhì)指標(biāo)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(zhì)指標(biāo)(三相間的比例

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

37、質(zhì)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(dá)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(zhì)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(shù)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?jǐn)?shù)表示。表達(dá)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(zhì)量與土粒重量之比, 用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)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(dá)式:孔隙率定義: 土中孔隙體積與土的總體積之比, 用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:關(guān)系:注: 以上9項物理性質(zhì)指標(biāo)，其中三個指標(biāo)最基本物理指標(biāo)，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(biāo)有五個： d satds反映土的濕度指標(biāo)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(zhì)指標(biāo)間的換算關(guān)系換算步驟: :假設(shè)Vs=1(V=1或ms=1),并畫出三相草圖; :解出各相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的換算指標(biāo); :利用換算指標(biāo)按基本定義列出所求的物理指標(biāo)換算公式共有九個參數(shù): V Vv Vs Va V /

39、 Ws W Wa W已知關(guān)系五個:WaterAirSoil0 VsVvV e11+e質(zhì)量體積物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)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(zhì)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(xué)方法與手段方法：講授法、討論法、練習(xí)法手段：常規(guī) 教學(xué)目的與要求：1、 使學(xué)生掌握砂土的密實度底含義及工程意義2

40、、 使學(xué)生黏性土的塑性、液性指數(shù)含義及工程意義3、 使學(xué)生了解黏性土靈敏度及觸變性在工程中的意義4、 使學(xué)生了解性的掌握土的壓實性在工程中的意義教學(xué)重點、難點：1、 使學(xué)生掌握砂土的密實度底含義及工程意義2、 使學(xué)生黏性土的塑性、液性指數(shù)含義及工程意義課時分配計劃1、回顧復(fù)習(xí)，引導(dǎo)新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內(nèi)容 （60分鐘）3、練習(xí)題（20分鐘）4、總結(jié)布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后習(xí)題1-3下次課預(yù)習(xí)要點：地基巖土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)實施情況及課后教學(xué)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(nèi)容，學(xué)生能夠很好的理解本課程的重點內(nèi)容，并能掌握本節(jié)課相關(guān)的習(xí)題計算。教學(xué)效果較好。

41、67;1.4 土的物理狀態(tài)指標(biāo)物理狀態(tài)力學(xué)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(jié)構(gòu)的碎石土與砂土，土粒之間無粘結(jié)力，呈松散狀態(tài)影響無粘性土的 密實程度 工程性質(zhì) 土密實：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高、壓縮性低變形小土松散：結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強(qiáng)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(shù)63.5砂土用相對密度Dr現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)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(nèi)， 理論上較為完善缺點：e、emin、 eman難以準(zhǔn)確測定根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)判定 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是一種原位測試方法。試驗方法：將質(zhì)量為63.5kg的錘頭，提升到76cm的高度，讓錘自由下落，打擊標(biāo)準(zhǔn)貫入器，使貫入器入土深為30cm所需的錘擊數(shù)，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(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)進(jìn)行劃分。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗垂擊數(shù)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(jīng)5s恰好沉入土10mm所對應(yīng)的含水量。b、碟式液限儀測定法：以2轉(zhuǎn)/秒的速度，使碟子反復(fù)起落，墜擊底座，當(dāng)25擊V型土槽合攏長度恰好13mm所對應(yīng)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(chǎn)生裂縫并開始斷裂時的含水量。b、液、塑性聯(lián)合測定法：利用液、塑性聯(lián)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(guān)系曲線，則曲線上對應(yīng)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(shù)Ip和液性指數(shù)IL塑性指數(shù)Ip塑性指數(shù)的數(shù)值大小可反映粘性土可塑范圍的大小，塑性指數(shù)越大，表明粘性性土粘性和塑性越好（與粘粒含量有關(guān)，粘粒含量越多，吸附水的能力越大）；工程上常用塑性指數(shù)作為粘性土與粉土定名分類的依據(jù)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(shù)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(biāo)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(jié)構(gòu)性相同含水量密度粉碎重塑重塑土強(qiáng)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(cè)限抗壓強(qiáng)度重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)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(qiáng)度降低，又因靜置而逐漸強(qiáng)化，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為觸變性。Ø 土的觸變性是土的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的，是土微觀結(jié)構(gòu)隨時間變化的宏觀表現(xiàn)。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(xué)方法與手段方法：講授法、討論法、練習(xí)法手段：常規(guī) 教學(xué)目的與要求：1、 使學(xué)生了解性掌握土的工程分類2、 使學(xué)生重點掌握如何確定土的類別及土的物理狀態(tài)3、 使學(xué)生能熟練處理本次課相關(guān)習(xí)題4、 對本章內(nèi)容做一次小結(jié)，使學(xué)生能更好的掌握本章節(jié)的重點及難點教學(xué)重點、難點：使學(xué)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(fù)習(xí)，引導(dǎo)新課（5分鐘）2、講授本節(jié)主要內(nèi)容 （55分鐘）3、練習(xí)題（25分鐘）4、總結(jié)布置作業(yè)（5分鐘）布置作業(yè)：課后習(xí)題1-3，1-4下次課預(yù)習(xí)要點：土的自重應(yīng)力公式及計算方法實施情況及課后教學(xué)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(nèi)容，學(xué)生能夠很好的理解本課程的重點內(nèi)容，并能掌握本節(jié)課相關(guān)的習(xí)題計算。教學(xué)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(zhì)以及為地基基礎(chǔ)的設(shè)計與施工提供依據(jù)分類依據(jù)：粘性土按塑性指數(shù)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(chǔ)設(shè)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(shù)，粒徑.顆粒含量不超過粘性土分類塑性指數(shù)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量50%粒徑大于2mm的顆粒超過全質(zhì)量50%3、砂土土的名稱 粒組含量粒徑大于2mm的顆粒占全質(zhì)量25 - 50%礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂粒徑大于