地基與基礎-緒論

1、目 錄緒論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9、地基處理10、特殊土地基及山區(qū)地基土力學部分基礎工程部分緒論0.1 土力學、地基及基礎的概念 0.2 地基基礎在建筑工程中的重要性0.3 本課程的基本內(nèi)容與特點0.4 本學科的發(fā)展概況0.5 與本課程相關的工程問題0.6 學習方法一、 土力學、地基及基礎概念 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

2、。（簡單說 ：就是用力學的觀點研究土各種性能一門科學。） 土力學土 是地殼巖石經(jīng)過物理、化學、生物等風化作用的產(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。承上傳下、壓力擴散 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 。地基分類未經(jīng)人工處理就可直接利用天然土層的的地基 。 經(jīng)過人工加工處理才能作為地基的。人工地基：天然地基：地基 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。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、沉井基、和地下連續(xù)墻等。 埋深

3、 d5m。基礎分類基礎作用 1、承受上部結構荷載2、向地基 傳遞壓力3、調(diào)整地基變形 起承上傳下作用 基礎基礎埋深：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(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(nèi)?；A結構本身具有足夠的強度和剛度，在地基反力作用下不會發(fā)生強度破壞。二、地基基礎在建筑工程中的重要性 地基與

4、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。萬丈高樓平底起！ 時，發(fā)現(xiàn)谷倉 1 小時內(nèi)豎向沉降達 30.5cm，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(diào)查研究，而采用了鄰近建筑地基 352kPa 的承載力，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329.4kP

5、a的地基壓力，地基因超載而發(fā)生強度破壞。 加拿大Transcona谷倉，南北長59.44m，東西寬23.47m，高31.00m。基礎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，至 31822m3基礎工程失敗的例子 1 意大利比薩(Pisa)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(jīng)6年時間建完第7層，高 48m，再次停工中斷82年。1360年再次復工1370年竣工，前后歷經(jīng)近200年。 該塔

6、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。 基礎工程失敗的例子 2 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，造成該塔向東北方向傾斜。19561957年間對上部結構進行修繕，但使塔重增加了

7、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(xiàn)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?；A工程失敗的例子 3 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(nèi)側沉降大于外側沉降，倉筒向內(nèi)傾斜。 基礎工程失敗的例子 4 除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

8、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(shù)350 ，孔隙比為15 ，具有極高的壓縮性。 基礎工程失敗的例子 5南京地鐵火車站基坑施工現(xiàn)場基礎工程失敗的例子 6南京地鐵建成后的盾構隧道1原基礎Old foundation基礎托換UNDERPINING新基礎New foundation盾構隧道Shield tunnel樓房building南京地鐵基坑施工現(xiàn)場2南京地鐵基坑施工現(xiàn)場3南京地鐵施工現(xiàn)場周圍樓體坍塌3南京地鐵基坑施工現(xiàn)場4大批散裝水泥待命，準備向坍塌的地方注入水泥成功例子 趙州橋位于河北趙州，隋

9、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(chǎn)生過大變形 ，按照現(xiàn)在的規(guī)范檢算，地基承載力和基礎后側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。 基礎工程成功的例子 6三、課程的基本內(nèi)容與特點3、相關知識：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）?；A工程部分：天然地基淺基礎、樁基礎設計及 軟土地基處理。 本課程是土木工程專業(yè)的一門主干專業(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。 工程地質、土力學、建筑力學、建筑結

10、構、建筑材料、施 工技術等 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。1、基本內(nèi)容：2、本課程特點：四、本學科發(fā)展概況18世紀 土力學理論的產(chǎn)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 土力學學科發(fā)展概況土力學學科發(fā)展簡介1736.6.14生于法國Angoul，1806.8.23卒于法國巴黎。 Coulomb對土木工程(結構、水力學、巖土工程)以及自然科學

11、和物理學(包括力學、電學和磁學)等都有重要的貢獻。1774年當選為法國科學院院士。 被稱為“土力學之始祖”。 庫侖Charles Augustin de Coulomb(17361806)0.4 土力學學科發(fā)展簡介1820.7.2生于蘇格蘭愛丁堡，1872.12.24卒于蘇格蘭格拉斯哥。 Rankine被后人譽為那個時代的天才，他在熱力學、流體力學及土力學等領域均有杰出的貢獻。1855年后，Rankine在格拉斯哥大學擔任土木工程和力學系主任。1853年當選為英國皇家學會會員。他一生論著頗豐，共發(fā)表學術論文 154 篇，并編寫了大量的教科書及手冊，其中一些直到 20 世紀還在作為標準教科書使用

12、。朗肯William John Maquorn Rankine(18201872) 0.4 土力學學科發(fā)展簡介Henry Darcy 1803.6.10出生于法國第戎(Dijon)。 Darcy的一項杰出成就是第戎供水系統(tǒng)的建造。19世紀上半葉，大多數(shù)城市都沒有供水和排水系統(tǒng)。18391840年，Darcy設計和主持建造了第戎鎮(zhèn)的供水系統(tǒng)，它比巴黎的供水系統(tǒng)早了20年。為了感謝 Darcy 對家鄉(xiāng)的貢獻，人們將該鎮(zhèn)的中心廣場以他的名字命名。Darcy拒絕了鎮(zhèn)上欲付給他的高額補償，他最終得到的好處是他本人及親屬可免費用水。 1856年，發(fā)表了他對孔隙介質中水流的研究成果Darcy定律。達西Hen

13、ry Philibert Gaspxard Darcy(1803-1858) 0.4 土力學學科發(fā)展簡介 Boussinesq是法國著名的物理學家和數(shù)學家。1867年獲得博士學位，1886年當選法國科學院院士。 Boussinesq一生對數(shù)學物理中的所有分支(除電磁學外)都有重要的貢獻。在流體力學方面，他主要研究渦流、波動、固體物對液體流動的阻力、粉狀介質的力學機理、流動液體的冷卻作用等方面。他在紊流方面的成就深得著名科學家Saint Venant的贊賞，而在彈性理論方面的研究成就受到了Love的稱贊。布辛奈斯克ValentinJoseph Boussinesq (1842-1929) 0.4

14、 土力學學科發(fā)展簡介 Terzaghi于1883年10月2日出生于捷克的首都布拉格，1904年畢業(yè)于奧地利的格拉茨(Graz)技術大學，1925年在維也納出版了舉世聞名的Erdbaumechanik(土力學)，該書介紹了他所提出的固結理論以及土壓力、承載力、穩(wěn)定性分析等理論，標志著土力學這門學科的誕生。1938年德國占領奧地利后，Terzaghi前往美國，并在哈佛大學任教，直到1956年退休。1963年10月25日，Terzaghi 在馬薩諸塞州的溫徹斯特逝世。Terzaghi被譽為土力學之父。太沙基Karl von Terzaghi (18831963) 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)境土工建筑材料土建筑橋梁地鐵隧道邊坡道路大壩2、與土有關的工