巖土工程課程報(bào)告

1、1、何為巖土工程？巖土工程：是歐美國(guó)家于20世紀(jì)60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來(lái)的一種新的技 術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問(wèn)題，包括地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等 問(wèn)題，作為自己的研究對(duì)象。巖土工程 geotechnical engineering地上、地下和水中的各類工程統(tǒng)稱土木工程。土木工程中涉及巖石、土、地下水的部分 稱巖土工程。巖土工程專業(yè)是土木工程的分支，是運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué) 解決各類工程中關(guān)于巖石、土的工程技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)。按照工程建設(shè)階段劃分，工作內(nèi) 容可以分為：巖土工程勘察、巖土工程設(shè)計(jì)、巖土工程治理、巖土工程監(jiān)測(cè)、巖土工程 檢測(cè)。本學(xué)科的主要研究方向包括：

2、城市地下空間與地下工程：以城市地下空間為主 體，研究地下空間開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的各種環(huán)境巖土工程問(wèn)題，地下空間資源的合理利用 策略，以及各類地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法和地下工程的施工技術(shù)（如淺埋暗挖、盾構(gòu) 法、凍結(jié)法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其優(yōu)化措施等等。邊坡與基坑工 程：重點(diǎn)研究基坑開(kāi)挖（包括基坑降水）對(duì)鄰近既有建筑和環(huán)境的影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠度分析技術(shù)，邊坡穩(wěn)定分析理 論以及新型支護(hù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等。地基與基礎(chǔ)工程：重點(diǎn)開(kāi)展地基模型及其計(jì)算方 法、參數(shù)研究，地基處理新技術(shù)、新方法和檢測(cè)技術(shù)的研究，建筑基礎(chǔ)（如柱下條形基 礎(chǔ)、十字交叉基

3、礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)等）與上部結(jié)構(gòu)的共同作用機(jī)理和規(guī) 律研究等。2、何為軟土地基？主要特點(diǎn)如何？我國(guó)公路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基定義是指強(qiáng)度低，壓縮量較高的軟弱土層.多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。日本高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為：主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含 量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、 泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高，其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。日本規(guī)范還對(duì)軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標(biāo)準(zhǔn)。在給出軟土地基定義 時(shí)指出：軟土地基不能簡(jiǎn)單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要 在充分研究填方及構(gòu)造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎(chǔ)上，判斷是否應(yīng)按軟

4、土 地基處理。特點(diǎn)：具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、 固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué) 性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。一3、太沙基固結(jié)理論和比奧固結(jié)理論各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？各自適合條件如何？太沙基一維固結(jié)理論比較精確，在多維固結(jié)問(wèn)題中，它忽略了變形協(xié)調(diào)條件對(duì)固結(jié)過(guò)程總應(yīng)力的影響，所獲的結(jié)果是近似的。 同時(shí)，該理論對(duì)新近沉積的超軟土、尾礦壩、人工吹填土等（固結(jié)系數(shù)會(huì)隨時(shí)間而變）會(huì)帶來(lái)不能允許的誤差，計(jì)算出的固結(jié)過(guò)程明 顯延長(zhǎng)。太沙基一維固結(jié)理論可用于求解一維有側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)下，飽和粘性土地基受外 荷載作用發(fā)生滲流固結(jié)過(guò)程中任意時(shí)刻的土

5、骨架及孔隙水的應(yīng)力分擔(dān)量，如大面積均布荷載下薄壓縮層地基的滲流固結(jié)等。比奧固結(jié)理論考慮了變形協(xié)調(diào)條件對(duì)固結(jié)過(guò)程總應(yīng)力的影響，從嚴(yán)格的固結(jié)機(jī)理出 發(fā)推導(dǎo)了準(zhǔn)確反映空隙壓力消散與土骨架變形相互關(guān)系的三維固結(jié)方程，借助了計(jì)算機(jī)和有限單元法等數(shù)值求解，可以廣泛用來(lái)解決各種工程實(shí)際的固結(jié)問(wèn)題。風(fēng)填土的固結(jié) 變形大，用太沙基和比奧固結(jié)小變形理論進(jìn)行分析，結(jié)果偏差較大。4、土的主要本構(gòu)模型有哪些？研究進(jìn)展如何？在經(jīng)典土力學(xué)中沉降計(jì)算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應(yīng)力，而穩(wěn)定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。采用比較符合實(shí)際土體的應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度（有時(shí)還包括時(shí)間）關(guān)系的本構(gòu)模型可以將

6、變形計(jì)算和穩(wěn)定分析結(jié)合起來(lái)。自Roscoe與他的學(xué)生（19581963）創(chuàng)建劍橋模型至今，各國(guó)學(xué)者已發(fā)展了數(shù)百個(gè)本構(gòu)模型，但得到工程界 普遍認(rèn)可的極少，嚴(yán)格地說(shuō)尚沒(méi)有。巖體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系則更為復(fù)雜?？磥?lái)，企圖建立能反映各類巖土的、適用于各類巖土工程的理想本構(gòu)模型是困難的，或者說(shuō)是不可能的。 因?yàn)閷?shí)際工程士的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是很復(fù)雜的，具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向 異性等等，同時(shí)，應(yīng)力路徑、強(qiáng)度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度等均對(duì)其有 影響。開(kāi)展巖土的本構(gòu)模型研究可以從兩個(gè)方向努力：一是努力建立用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的實(shí)用模型；一是為了建立能進(jìn)一步反映某些巖土體應(yīng)力應(yīng)變特性

7、的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內(nèi)時(shí)模型和損傷模型，以及結(jié)構(gòu) 性模型等。它們應(yīng)能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實(shí)用模型的基礎(chǔ)。工程實(shí)用模型應(yīng)是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問(wèn)題建立的本構(gòu)模型，它應(yīng)能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進(jìn)行工程計(jì)算分析，可以獲得工程建設(shè)所需精度的滿意的分析結(jié)果。例如建立適用于基坑工程分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型、適用于沉降分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型，等等。筆者認(rèn)為研究建立多種工程實(shí)用模型可能是本構(gòu)模型研究的方向。在以往本構(gòu)模型研究中不少學(xué)者只重視本構(gòu)方程的建立，而不重視模型參數(shù)測(cè)定和選用研究，也不重視本構(gòu)模型的

8、驗(yàn)證工作。在以后的研究中特別要重視模型參數(shù)測(cè)定和選用，重視本構(gòu)模型驗(yàn)證以及推廣應(yīng)用研究。只有這樣，才能更好為工程建設(shè)服務(wù)。其中幾種經(jīng)典的本構(gòu)模型：（1）、Mohr-Coulomb（M-C）理想彈塑性模型 （2）、 Drucker-Prager（D-P）模型 （3）、Cam-clay （ Cam）模型（4）、Duncan-Chang （D-C）模型 （5）、 Lade-Duncan （ L-D）模型研究進(jìn)展：土本構(gòu)模型的建立是一個(gè)重要而又復(fù)雜的問(wèn)題，到目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們已提出數(shù)以百計(jì)的土本構(gòu)模型，諸多文獻(xiàn)也對(duì)這些模型進(jìn)行了評(píng)述和歸納。然而這些土本構(gòu)模 型多是在擾動(dòng)土或砂土的基礎(chǔ)上發(fā)展和建立起

9、來(lái)的，它們難以描述由于土結(jié)構(gòu)性引起的各種非線性行為，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。天然土體一般都具有一定的結(jié)構(gòu)性，所以有必要建立考慮土結(jié)構(gòu)性影響的土本構(gòu)模型。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)實(shí)，目前有些學(xué)者已基于各種理論和方法,提出了一些可以考慮土結(jié)構(gòu)性影響的土本構(gòu)模型，并得了較好的應(yīng)用。但在目前的文獻(xiàn)中還很少有對(duì)土的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型研究進(jìn)行歸納。5、地基沉降計(jì)算方法及適用條件如何？一、分層總和法分層總和法是在地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)劃分為若干層，計(jì)算各分層的壓縮量，然 后求其總和。計(jì)算時(shí)應(yīng)先按基礎(chǔ)荷載、基底形狀和尺寸、以及土的有關(guān)指標(biāo)確定地基沉 降計(jì)算深度，且在地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)進(jìn)行分層，然后計(jì)算基底附加應(yīng)力，各

10、分層 的頂、底面處自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值。通常假定地基土壓縮時(shí)不允許側(cè)向變 形（膨脹），即采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)。為了彌補(bǔ)這樣得到的沉降量偏小的缺點(diǎn)，通常取基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。二、有限元法這種方法適用于連續(xù)介質(zhì)，對(duì)于一般土體可以采用非線性彈性本構(gòu)模型或彈塑性本構(gòu)模型，考慮復(fù)雜的邊界條件、土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性特性、土體的應(yīng)力歷史和水 與骨架上應(yīng)力的耦合效應(yīng)，可以考慮土與結(jié)構(gòu)的共同作用、土層的各向異性，還可以模 擬現(xiàn)場(chǎng)逐級(jí)加荷，能考慮側(cè)向變形及三維滲流對(duì)沉降的影響，并能求得任意時(shí)刻的沉降、水平位移、孔隙壓力和有效應(yīng)力的變化。從計(jì)算方法上來(lái)說(shuō)，由于其計(jì)算參數(shù)多，且需 通過(guò)

11、三軸試驗(yàn)確定，程序復(fù)雜難以為一般工程設(shè)計(jì)人員接受，在實(shí)際工程中沒(méi)有得到普 遍應(yīng)用，只能用于重要工程、重要地段的地基沉降的計(jì)算。三、規(guī)范法建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ 7-89)所推薦的地基最終沉降量計(jì)算方法是另一種形式的分層總和法。它也采用側(cè)限條件的壓縮性指標(biāo)，并運(yùn)用了平均附加應(yīng)力系數(shù)計(jì)算，還規(guī)定了地基沉降計(jì)算深度的標(biāo)準(zhǔn)以及提出了地基的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，使得計(jì)算成果接近于實(shí)測(cè)值。6、如何考慮軟粘土強(qiáng)度、變形的時(shí)間效應(yīng)？強(qiáng)度的時(shí)間效應(yīng)蠕變是流變的一種現(xiàn)象，在恒定的應(yīng)力作用下變形隨時(shí)間增長(zhǎng)的現(xiàn)象。剩余強(qiáng)度，黏土在長(zhǎng)期荷載作用下的穩(wěn)定性時(shí)，常采用有效黏聚力和有效內(nèi)摩擦角。變形的時(shí)間效應(yīng)變形量大 有些

12、軟土含水率高，孔隙比較大。壓縮穩(wěn)定所需時(shí)間長(zhǎng)。軟土中的水在孔隙中流動(dòng)較困難，滲透性低。飽和土受 荷載后，水不能很快排出，變形只能緩慢發(fā)展。在地基中，這一變形過(guò)程常延 續(xù)數(shù)年，乃至數(shù)十年。側(cè)向變形大。飽和軟土受荷時(shí)，初期水來(lái)不及排出，土體體積不收縮，便從側(cè)向向外擠出，泊松比接近 0.5。隨著孔隙水的逐步排出，土體體積收縮，豎向沉降進(jìn)一步發(fā)展，而側(cè)向可能略有收縮。從最終穩(wěn)定的變形來(lái)看，軟土的泊松 比一般高于非軟土。7、影響地基承載力的因素有哪些？1)基礎(chǔ)形狀的影響：在用極限荷載理論公式計(jì)算地基承載力時(shí)是按條形基礎(chǔ)考慮 的，對(duì)于非條形基礎(chǔ)應(yīng)考慮形狀不同地基承載的影響。.荷載傾斜與偏心的影響：在用理論

13、公式計(jì)算地基承載力時(shí)，均是按中心受荷考 慮的，但荷載的傾斜荷偏心對(duì)地基承載力是有影響的。.覆蓋層抗剪強(qiáng)度的影響： 基底以上覆蓋層抗剪強(qiáng)度越高，地基承載力顯然越高，因而基坑開(kāi)挖的大小和施工回填質(zhì)量的好壞對(duì)地基承載力有影響。.地下水的影響：地下水水位上升會(huì)降低土的承載力。.下臥層的影響：確定地基持力層的承載力設(shè)計(jì)值，應(yīng)對(duì)下臥層的影響作具體的 分析和驗(yàn)算。.此外還有基底傾斜和地面傾斜的影響：地基土壓縮性和試驗(yàn)底板與實(shí)際基礎(chǔ)尺 寸比例的影響。相鄰基礎(chǔ)的影響，加荷速率的影響和地基與上部結(jié)構(gòu)共同作用的影響等。 在確定地基承載力時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)上述影響因素作具體分析。8、土坡穩(wěn)定計(jì)算有

14、哪些方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？粘性土坡穩(wěn)定性分析一.瑞典圓弧法這個(gè)方法首先是由瑞典的彼得森所提出，故稱瑞典圓弧法。(1)基本假設(shè)：均質(zhì)粘性土坡滑動(dòng)時(shí)，其滑動(dòng)面常近似為圓弧形狀，假定滑動(dòng)面以上的土 體為剛性體，即設(shè)計(jì)中不考慮滑動(dòng)土體內(nèi)部的相互作用力，假定土坡穩(wěn)定屬于平面應(yīng)變問(wèn)題。(2)基本公式：取圓弧滑動(dòng)面以上滑動(dòng)體為脫離體，土體繞圓心O下滑的滑動(dòng)力矩為 Ms= Wa,阻止土體滑動(dòng)的力是滑弧 AED上的抗滑力，其值等于土的抗剪強(qiáng)度。 f與滑弧AED 長(zhǎng)度L的乘積，故其抗滑力矩為Mr f LR安全系數(shù)K=抗滑力矩/滑動(dòng)力矩=MR -ILR 1M s Wa式中：L滑弧弧長(zhǎng)；R滑弧半徑；滑動(dòng)土體重心離滑弧

15、圓心的水平距離。該法適應(yīng)于粘性土坡。 后經(jīng)費(fèi)倫紐斯改進(jìn)， 提出。的簡(jiǎn)單土坡最危險(xiǎn)的滑弧是通過(guò) 坡角的圓弧，其圓心 O是為AO與BO兩線的交點(diǎn)，可查表確定。二.瑞典條分法(1)基本原理：當(dāng)按滑動(dòng)土體這一整體力矩平衡條件計(jì)算分析時(shí)，由于滑面上各點(diǎn)的斜率 都不相同，自重等外荷載對(duì)弧面上的法向和切向作用分力不便按整體計(jì)算，因而整個(gè)滑動(dòng)弧面上反力分布不清楚；另外，對(duì)于0的粘性土坡，特別是土坡為多層土層構(gòu)成時(shí)，求 W 的大小和重心位置就比較麻煩。故在土坡穩(wěn)定分析中，為便于計(jì)算土體的重量，并使計(jì)算的 抗剪強(qiáng)度更加精確，常將滑動(dòng)土體分成若干豎直土條，求各土條對(duì)滑動(dòng)圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩，各取其總和，計(jì)算安全

16、系數(shù)，這即為條分法的基本原理。該法也假定各土條為剛性不變形體，不考慮土條兩側(cè)面間的作用力。該法計(jì)算簡(jiǎn)便，有長(zhǎng)時(shí)間的使用經(jīng)驗(yàn)，但工作量大，可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，由于它忽略了條間力對(duì)Ni值的影響，可能低估安全系數(shù) (520)%。三.畢肖普法畢肖普法提出的土坡穩(wěn)定系數(shù)的含義是整個(gè)滑動(dòng)面上土的抗剪強(qiáng)度tf與實(shí)際產(chǎn)生剪應(yīng)力T的比，即K= tf+t,并考慮了各土條側(cè)面間存在著作用力，根據(jù)靜力平衡條件和極限平衡狀態(tài)時(shí)各土條力對(duì)滑動(dòng)圓心的力矩之和為零等，可得畢肖普法求土坡穩(wěn)定系數(shù)的普遍公式，即1 Ci Li cosai Wi (Xi XJtg1 ,maik Wi sin ai1、Cibi Wi (Xi 1 Xi)t

17、g 1 maiWi sin ai式中 mai cosaisin aitg 1上式用起來(lái)十分繁雜，為此，畢肖普忽略了條間切向力，即Xi+1-Xi=0,這樣就得到了國(guó)內(nèi)外廣泛使用的畢肖普簡(jiǎn)化式1八（CiLi cosai Witg i） maikaWi sin ai由于推導(dǎo)中只忽略了條間切向力，比瑞典條分法更為合理，與更精確的方法相比，可能低 估安全系數(shù)（27）%。四、泰勒?qǐng)D表法土坡穩(wěn)定分析大都需要經(jīng)過(guò)試算，計(jì)算工作量很大，因此，曾有不少人尋求簡(jiǎn)化的圖表法。泰勒（Taylor）根據(jù)計(jì)算資料整理得到的極限狀態(tài)時(shí)均質(zhì)土坡內(nèi)摩擦角。、坡角“與穩(wěn)定因數(shù)N= C/ 丫 H之間關(guān)系曲線（C是粘聚力，丫是重度，H

18、是土坡高度）。利用圖表，可以很快地解決下列兩個(gè)主要的土坡穩(wěn)定問(wèn)題：（1）已知坡角a、土的內(nèi)摩擦角粘聚力C,重度丫，求土坡的容許高度Ho（2）已知土的性質(zhì)指標(biāo)力、C 丫及坡高H,求許可的坡角a。此法可用來(lái)計(jì)算高度小于10m的小型堤壩，作初步估算堤壩斷面之用。五、有限元法（1）基本思路：上述方法都是把滑動(dòng)土體切成有限寬度的土體，把土體當(dāng)成剛體，根據(jù)靜力平衡條件和極限平衡條件求得滑動(dòng)面上力的分布，從而可計(jì)算出穩(wěn)定安全系數(shù)。但由于土體是變形體，并不是剛體，用分析剛體的辦法，不滿足變形協(xié)調(diào)條件，因而計(jì)算出滑動(dòng)面上的應(yīng)力狀態(tài)不可能是真實(shí)的，有限元法就是把土坡當(dāng)成變形體，按照土的變形特性，計(jì)算出土坡內(nèi)的應(yīng)力

19、分布，然后再引入圓弧滑動(dòng)面的概念，驗(yàn)算滑動(dòng)土體的整體抗滑穩(wěn)定性。（2）應(yīng)用步驟：1）將土坡劃分成許多單元體（圖 9-6,見(jiàn)教材），用有限元法可以計(jì)算出每個(gè)單元的應(yīng)力、 應(yīng)變和每個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)力和位移，圖 9-7 （見(jiàn)教材）是一座土壩用有限元法分析所得竣工 時(shí)壩體的剪應(yīng)變分布圖，可以清楚地看出壩坡在重力作用下剪切變形的軌跡類似于滑弧面。土坡的應(yīng)力計(jì)算出來(lái)以后，再引入圓弧滑動(dòng)面的概念。圖9-6中表示一個(gè)可能的圓弧滑動(dòng)面，把滑動(dòng)面分成若干小弧段Li,小弧段 Li上的應(yīng)力用弧段中點(diǎn)的應(yīng)力代表，其值可以按有限元法應(yīng)力分析的結(jié)果，根據(jù)弧段中點(diǎn)所在的單元的應(yīng)力確定，表示為bxi bzin 1(.nixi2bx

20、zi。如果小弧段 Li與水平線的傾角。i,則作用在弧段上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為：、1 ,zi )( xi zi ) cos2 i xzi sin i2i xzi cos2xi zi)sin2 i根據(jù)摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,該點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度為:fi Ci nitg i3）求邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。將滑動(dòng)面上所有小弧段的剪應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度分別求出后，累加求沿著滑動(dòng)面的總的剪切力匯TiAli和抗剪力匯T fi ,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為(Cinitg i) lii 1 n i li i 1六、其它方法：山區(qū)一些土坡往往覆蓋在起伏變化的基巖面上，土坡失穩(wěn)多數(shù)沿著這 些界面發(fā)生，對(duì)這種起伏不平的滑動(dòng)面分析，國(guó)內(nèi)常用不平

21、衡推力傳遞法。此外，土坡穩(wěn)定分析也常用洛巴索夫圖表法。9、地基處理的目的及其方法的分類如何？地基處理就是按照上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求，對(duì)地基進(jìn)行必要的加固或改良，提高地 基土的承載力，保證地基穩(wěn)定，減少房屋的沉降或不均勻沉降，消除濕陷性黃土的濕陷 性及提高抗液化能力等。常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、 高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠 密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等。10、何為復(fù)合地基？試述“剛性樁”和“柔性樁”的設(shè)計(jì)假定區(qū)別？復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換

22、，或在天然 地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土體或被改良的天然地基土體)和增 強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的作用。根據(jù) 復(fù)合地基荷載傳遞機(jī)理將復(fù)合地基分成豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基和水平向增強(qiáng)復(fù)合地基兩 類，又把豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基分成散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合 地基三種?！皠傂詷丁痹诎l(fā)生位移時(shí)，樁軸線仍然保持原有線型，只是樁周土發(fā)生變形。地基水平抗力系數(shù)采用 m法計(jì)算時(shí)，當(dāng)換算深度小于等于2.5時(shí)為剛性樁，當(dāng)大于 4時(shí)為柔性樁，處于2.5-4之間的是半剛性樁。11、試述排水固結(jié)的加固機(jī)理？堆載預(yù)壓加固機(jī)理在建筑物建筑以前，在建筑場(chǎng)地進(jìn)

23、行加載預(yù)壓， 使地基的固結(jié)沉降基本完成并提高地基 士強(qiáng)度的方法。在飽和軟土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，空隙體積隨之逐漸減少， 地基發(fā)生固結(jié)變形。 同時(shí)，隨著超靜孔水壓力的逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土強(qiáng)度 逐漸增大。用填土等外加荷載對(duì)地基進(jìn)行預(yù)壓，是通過(guò)增加總力并使孔隙水壓力消散而增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓加固機(jī)理真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)沙墊層，然后埋設(shè)垂直管道，再用不透氣的封閉模使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中， 通過(guò)沙墊層埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。 當(dāng)抽成真空時(shí)，先后在地表沙墊層及豎向 排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓，使土

24、內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。 在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷的由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。12、樁基礎(chǔ)承載力的研究進(jìn)展？在樁基工程中，樁的承載力的確定是一項(xiàng)重要的試驗(yàn)與計(jì)算課題。長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)樁的承載力進(jìn)行了不少的研究。以前大都采用靜壓試驗(yàn)的辦法來(lái)確定樁的承載力，雖然其結(jié)果比較可靠，但相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。近年來(lái)，動(dòng)測(cè)法已受到人們的注意并逐步得到廣泛的應(yīng)用。動(dòng)測(cè)法的最主要優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，省力，所需時(shí)間短，可以不影響工程進(jìn)度，對(duì)于打入樁它可以監(jiān)控 打樁的全過(guò)程。此外應(yīng)用動(dòng)測(cè)法可以檢測(cè)樁身的完整性，發(fā)現(xiàn)裂縫、縮頸等問(wèn)題。13、樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算理論與使用條件？樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算理論主要是彈性力學(xué)理論。計(jì)

25、算方法有：（1）荷載傳遞分析法（2）剪切變形傳遞法（3）彈性理論法（4）單向壓縮分層總和法（5）有限單元法（6）實(shí)體深基礎(chǔ)（等代墩基）法荷載傳遞法以其簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。由于工程中的土大多數(shù)是層狀的，應(yīng)力土體的彈性模量都隨深度變化，因此荷載傳遞法沿深度將樁身分段的方法能準(zhǔn)確反映樁承載特性。但是缺點(diǎn)是任意點(diǎn)樁的位移只與該點(diǎn)的剪應(yīng)力有關(guān)，而與樁身上其他點(diǎn)的應(yīng)力無(wú)關(guān)，沒(méi)有考慮土體連續(xù)性，不能用于群樁的計(jì)算。剪切變形法能較準(zhǔn)確地計(jì)算深長(zhǎng)樁的沉降問(wèn)題。但由于該方法忽略了地基的三向應(yīng)力狀態(tài)、地基分層、土參數(shù)隨深度的變化及樁端沉降因素等諸多因素，在樁基設(shè)計(jì)的實(shí)踐中應(yīng)用較少。有限單元法優(yōu)

26、點(diǎn)在于： 有限單元可方便地反映巖土材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)關(guān)系；有限元法對(duì)復(fù)雜的邊界條件的反映比其他數(shù)值方法有較大的優(yōu)勢(shì)；開(kāi)發(fā)了不同類型的單元， 可以適合不同情況的模擬（如板殼單元模擬板殼的作用、界面單元模擬各種界面的特性）；可以考慮各種復(fù)雜因素對(duì)樁基礎(chǔ)沉降的影響。不足之處是實(shí)際計(jì)算中要考慮樁對(duì)土的影響范圍，需要對(duì)土體劃分大量的單元。此外，為了保證精度，必須將單元?jiǎng)澬?，使得單元?shù)目急劇增加。這些 都增加了計(jì)算時(shí)間。彈性理論法已經(jīng)比較成熟，考慮土的連續(xù)性，可用于群樁分析，計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確。但其缺陷在于把地基看作均勻的、 各向同性的理想彈性體，忽略了實(shí)際中存在的應(yīng)力及時(shí)間效應(yīng)， 需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。單向壓縮

27、分層總和法是一個(gè)科學(xué)、實(shí)用的計(jì)算方法，能反映群樁基礎(chǔ)的各因素對(duì)沉降的 影響，如樁的距徑比、長(zhǎng)徑比、樁數(shù)等。其存在的問(wèn)題是對(duì)于長(zhǎng)樁，特別是樁側(cè)土較好的長(zhǎng) 樁基礎(chǔ)，計(jì)算沉降量與實(shí)測(cè)值誤差較大，統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)算值大，而實(shí)測(cè)值小。造成這種現(xiàn)象的原因是上部結(jié)構(gòu)的荷載借助于側(cè)摩阻力傳至承臺(tái)投影面積以外，使樁端平面的計(jì)算附加應(yīng)力遠(yuǎn)小于實(shí)際受力。14、沉井設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？沉井設(shè)計(jì)施工研究進(jìn)展如何？ 沉井制作中需要注意的問(wèn)題分析極其預(yù)防、處理措施第一種需要注意的問(wèn)題：井壁裂縫。其主要原因一般有1）沉井墊木設(shè)置不當(dāng)、布置不均勻、間距過(guò)大或沉井墊木未對(duì)稱拔除，導(dǎo)致井壁內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋。2）模板拆除

28、過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不滿足拔除墊木條件而出現(xiàn)裂紋。3）沉井支設(shè)在軟弱不均勻土層上或其它不良地基，混凝土澆筑后地基不均勻沉降，產(chǎn)生了較大的附加彎矩和剪應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。這種問(wèn)題的主要預(yù)防措施有：1）刃腳處墊木設(shè)置應(yīng)當(dāng)合適，使地基受力均勻。墊木間距應(yīng)計(jì)算求得，跨中與支點(diǎn)的拉應(yīng)力應(yīng)當(dāng)相等。2）沉井墊木應(yīng)分區(qū)、分組、對(duì)稱、同步拔除，模板拆除時(shí)沉井井壁強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上。3）遇到軟弱不均勻土層應(yīng)做砂墊層或采取其它措施保證受力均勻，荷載應(yīng)在承載力范圍之內(nèi)。其處理措施有：1）較細(xì)的表面裂縫可通過(guò)涂抹幾遍環(huán)氧膠泥或人工抹水泥砂漿的方法來(lái)修 補(bǔ)。2）大于0.5mm的裂縫應(yīng)根據(jù)可灌程度采取灌水泥漿或化學(xué)漿液

29、的方法修補(bǔ)，或者采用 灌漿和表面封閉相結(jié)合的方法。3）如果裂縫很大，可能影響沉井結(jié)構(gòu)帶來(lái)安全隱患，則應(yīng)該采取其它結(jié)構(gòu)增強(qiáng)措施，或者直接返工。第二種需要注意的問(wèn)題：井身歪斜。其主要原因一般有：1）沉井一次下沉的高度太大，重心太高，容易產(chǎn)生傾斜。2）沉井地基軟弱或不均勻，制作前未處理地基，沉井下沉?xí)r產(chǎn)生了不均勻沉降。3）沉井制作時(shí)刃腳與井壁不垂直，致使刃腳失去正確的導(dǎo)向功能。其預(yù)防措施有：1）沉井制作前先平整場(chǎng)地， 遇到不良土質(zhì)及時(shí)處理。2）嚴(yán)格控制鋼筋綁扎、 模板安裝、混凝土澆筑的質(zhì)量，保證井壁光滑垂直，各環(huán)節(jié)偏差控制在規(guī)范范圍內(nèi)。其處理措施有：1）對(duì)刃腳高的地方多挖土以加快下沉，刃腳低的地方少

30、挖或不挖土以減緩 下沉速度，等井壁垂直后均勻挖土。15、地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？其研究進(jìn)展如何？（1）防治鉆孔灌注樁發(fā)生偏斜（2）當(dāng)使用探孔器檢查成孔時(shí)，探孔器下放到某一部位時(shí)受阻，無(wú)法順利檢查到孔底。鉆 孔某一部位的直徑小于設(shè)計(jì)要求，或從某一部位開(kāi)始， 孔徑逐漸縮小。此時(shí)根據(jù)地質(zhì)鉆探資料及鉆井中的土質(zhì)變化，若發(fā)現(xiàn)含有軟弱層或塑性土?xí)r，要注意經(jīng)常掃孔和經(jīng)常檢查鉆頭， 當(dāng)出現(xiàn)磨損時(shí)要及時(shí)補(bǔ)焊，把磨損較多的鉆頭補(bǔ)焊后，再進(jìn)行擴(kuò)孔至設(shè)計(jì)樁徑。（3）避免鉆孔過(guò)程中發(fā)生坍孔。預(yù)防措施：1）可在鉆孔附近，不要設(shè)臨時(shí)通過(guò)便道，禁止有大型設(shè)備作業(yè)。2）在陸地埋置護(hù)筒時(shí)，應(yīng)在底部夯填50cm厚的粘土

31、，在護(hù)筒周圍也要夯填粘土，并注意夯實(shí)，護(hù)筒周圍要均勻回填，保證護(hù)筒穩(wěn)固和防止地面水的滲入。3）應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的地質(zhì)勘探資料，根據(jù)地質(zhì)情況的不同，選用適宜的泥漿比 重、泥漿粘度有不同的鉆進(jìn)速度。如在砂層中鉆孔時(shí)，應(yīng)加大泥漿稠度，選用較好的造漿材 料，提高泥漿的粘度以加強(qiáng)護(hù)壁，并適當(dāng)降低進(jìn)尺速度。（4）防止在鉆孔過(guò)程中鉆頭被卡住。預(yù)防措施：1）對(duì)于上下能活動(dòng)的卡鉆，可以采用上下輕微提動(dòng)鉆頭，并輔以轉(zhuǎn)動(dòng)鋼絲繩，使鉆 頭轉(zhuǎn)動(dòng)，以便提起。2）下鉆時(shí)不可太猛。3）對(duì)鉆頭進(jìn)行補(bǔ)焊時(shí)，要保證尺寸與孔徑配套4）使用沖擊鉆進(jìn)行施工時(shí)沖程量不宜過(guò)大，以防錐頭傾倒造成卡鉆。（5）避免鉆孔灌注樁護(hù)筒底部孔壁坍塌。預(yù)

32、防措施：1）水中鉆孔發(fā)生護(hù)筒底部坍塌時(shí)，應(yīng)將護(hù)筒加長(zhǎng)下沉穿過(guò)淤泥層或砂層。2）護(hù)筒底部坍塌時(shí)，應(yīng)先將鉆機(jī)移位，然后拔出護(hù)筒，按要求回填粘土并夯實(shí)，重 新下護(hù)筒并對(duì)護(hù)筒周圍回填粘土夯實(shí)，必要時(shí)應(yīng)加長(zhǎng)護(hù)筒，然后才能重新鉆孔。此外還有防止鋼筋籠在吊裝就位過(guò)程中發(fā)生變形、鋼筋骨架就位后，將鋼筋骨架固定， 避免其不下沉，不偏位、保證樁柱接頭質(zhì)量等注意事項(xiàng)。附錄（已為上海十大杰出青年水偉厚 博士研究生成功投票?。〇|偉國(guó)同志事跡膏介HL01mm10K-：麗9棉原嫌耨科網(wǎng)張?zhí)m水偉厚，男，1976年10日出生，漢族，中共黨員，博士研究生，上?，F(xiàn)代建筑設(shè) 計(jì)集團(tuán)辦公室主任、技術(shù)發(fā)展部副主任（主持工作）。水偉厚博士

33、作為業(yè)內(nèi)最年輕的教授級(jí)高工，年僅30歲就創(chuàng)立了享譽(yù)國(guó)內(nèi)的地基處理技術(shù)研究所，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，為世博會(huì)、浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、辰山植物園等40余項(xiàng)國(guó)家及上海重 點(diǎn)工程順利完工，夯實(shí)了基礎(chǔ)。作為赴新疆博士團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)，熱血援疆，力促創(chuàng)新，僅一項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化就為新疆節(jié)約投資2500萬(wàn)，事跡被媒體廣為宣傳。曾獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)突出貢獻(xiàn)者、上海五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?、援疆記?次、上?？萍紗⒚餍?、上海青少年科技創(chuàng)新市長(zhǎng)獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)等榮譽(yù)。巖土工程課程報(bào)告學(xué)號(hào)：1251083姓名：張楊賓時(shí)間：周三7、8節(jié)任課老師：高廣運(yùn)教授內(nèi)容：(1)主要思考題回答(2)讀書(shū)報(bào)告總結(jié)(3)附錄讀書(shū)報(bào)告總結(jié)結(jié)合這學(xué)期正在學(xué)的土力學(xué)課程，周三課上老師的講解及平 時(shí)

34、閱讀一些書(shū)籍、上網(wǎng)查料理等過(guò)程中，學(xué)到了很多新知識(shí)：如 軟土的本構(gòu)關(guān)系、固結(jié)和流變、地基承載力、地基處理、基坑工 程、樁基、深基礎(chǔ)加深了我對(duì)巖土工程的認(rèn)識(shí)，也促進(jìn)了我 對(duì)巖土，對(duì)土力學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣。查閱相關(guān)書(shū)籍后，我了解到了：巖土工程研究的對(duì)象是巖體 和土體。巖體在其形成和存在的整個(gè)地質(zhì)歷史過(guò)程中，經(jīng)受了各 種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境。而不 同地區(qū)的不同類型的巖體，由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用過(guò)程不同，其工 程性質(zhì)往往具有很大的差別。在各地質(zhì)時(shí)期各地區(qū)的風(fēng)化環(huán)境、 搬運(yùn)和沉積的動(dòng)力學(xué)條件均存在差異性，因此土體不僅工程性質(zhì) 復(fù)雜而且其性質(zhì)的區(qū)域性和個(gè)性很強(qiáng)。巖石和土的強(qiáng)度特性、變

35、形特性和滲透特性都是通過(guò)試驗(yàn)測(cè) 定。在室內(nèi)試驗(yàn)中，原狀試樣的代表性、取樣過(guò)程中不可避免的 擾動(dòng)以及初始應(yīng)力的釋放，試驗(yàn)邊界條件與地基中實(shí)際情況不同 等客觀原因所帶來(lái)的誤差，使室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果與地基中巖土實(shí)際性 狀發(fā)生差異。在原位試驗(yàn)中，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)的代表性、埋設(shè)測(cè)試元件 時(shí)對(duì)巖土體的擾動(dòng)，以及測(cè)試方法的可靠性等所帶來(lái)的誤差也難 以估計(jì)。巖土材料及其試驗(yàn)的上述特性決定了巖土工程學(xué)科的特殊性。 巖土工程是一門應(yīng)用科學(xué)，在巖土工程分析時(shí)不僅需要運(yùn)用綜合理論知識(shí)、室內(nèi)外測(cè)成果、還需要應(yīng)用工程師的經(jīng)驗(yàn)，才能獲得 滿意的結(jié)果。在巖土工程發(fā)展時(shí)不能不重視巖土工程學(xué)科的特殊 性以及巖土工程問(wèn)題分析方法的特點(diǎn)。土木工程

36、建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題促進(jìn)了巖土工程學(xué)科的 發(fā)展。例如在土木工程建設(shè)中最早遇到的是 土體穩(wěn)定問(wèn)題。土力 學(xué)理論上的最早貢獻(xiàn)是1773年庫(kù)倫建立了庫(kù)倫定律。隨后發(fā)展了 朗肯(1857)理論和瑞典彼德森(1926)圓弧滑動(dòng)分析理論。為了分析 軟粘土地基在荷載作用下沉降隨時(shí)間發(fā)展的過(guò)程，太沙基(1925)發(fā)展了一維固結(jié)理論?；仡櫸覈?guó)巖土工程的發(fā)展，它是緊緊圍繞 我國(guó)土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題而發(fā)展的。在改革開(kāi)放 以前，巖土工程工作者較多的注意力集中在水利、鐵道和礦井工 程建設(shè)中的巖土工程問(wèn)題，改革開(kāi)放后，隨著高層建筑、城市地 下空間利用和高速公路的發(fā)展，巖土工程者的注意力較多的集中 在建筑工程、市政工程和交通工程建設(shè)中的巖土工程問(wèn)題。土木 工程功能化、城市立體化、交通高速化，以及改善綜合居往環(huán)境 成為現(xiàn)代土木工程建設(shè)的特點(diǎn)。人口的增長(zhǎng)加速了城市發(fā)展，城 市化的進(jìn)程促進(jìn)了大城市在數(shù)量和規(guī)模上的急劇發(fā)展。人們將不 斷拓展新的生存空間，開(kāi)發(fā)地下空間，修建跨海大橋、海底隧道 和人工島，改造沙漠，修建高速公路和鐵路等，從而促進(jìn)了巖土 工程的發(fā)展。從之前的的杭州地鐵事故中就可以看出，未來(lái)的空間利用將 從空間發(fā)展為空間地下共同利用，于是基坑工程的維護(hù)和穩(wěn)定就 成了首要的問(wèn)題。隨著高層建筑的發(fā)展和城市地下空