工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)-緒論-課件

工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)

Engineeringgeologyandfoundations1PPT課件課程性質(zhì)與教學(xué)目的《工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)》課程是土木工程管理專業(yè)（工程項目管理方向）四年制本科生選修的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課，它是由兩門相互獨立而相互交叉的學(xué)科綜合而成的。本課程的目的是通過教學(xué)使學(xué)生了解工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容和工作方法；學(xué)習(xí)土力學(xué)的基本知識；掌握一般地基基礎(chǔ)的設(shè)計步驟、計算原理和構(gòu)造要求；熟悉一般土工試驗方法和常見的地基處理方法。2/75PPT課件

基礎(chǔ)建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。天然地基人工地基淺基礎(chǔ)：埋深<5m深基礎(chǔ):埋深>5m

地基承受建筑物荷載的巖土層。

二．地基基礎(chǔ)的重要性

3/75PPT課件基礎(chǔ)工程圖例4/75PPT課件地基與基礎(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!地基基礎(chǔ)問題往往是影響投資和制約工期的主要因素，約占總造價和總工期的1/3。軟土和復(fù)雜情況要高于這個比例。橋梁占50%～70%。

5/75PPT課件

我國建筑市場問題多，豆腐渣工程?；A(chǔ)工程首當(dāng)其沖,因為是隱蔽工程，偷工減料容易。

18%以上新建工程為不合格工程，一般病害的機率為10%

-

30%

基礎(chǔ)工程中設(shè)計失誤40%,

施工問題60%,包括

*勘探不清

*地基基礎(chǔ)方案不當(dāng)，

*不均勻沉降

*管理混亂：無照設(shè)計，偷工減料，層層轉(zhuǎn)包回扣，技術(shù)力量不足6/75PPT課件工程事故有三類：1)規(guī)范允許的破壞，如自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的荷載2)對特殊情況的認(rèn)識不足，基本概念不清楚3)違背勘察、設(shè)計、施工、管理規(guī)范7/75PPT課件1940年在軟粘土地基上的某水泥倉庫的傾覆地基破壞8/75PPT課件比薩斜塔目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，塔頂離中心線已達(dá)5.27m，傾斜5.5°1360：再復(fù)工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48m，再停工1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工1173：動工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強度較低，變形較大。1590:伽利略在此塔做落體實驗9/75PPT課件1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理

基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月:

封閉1992年7月：加固塔身，用壓重法和取土法進(jìn)行地基處理目前:

已向游人開放。處理措施比薩斜塔10/75PPT課件三種方案都可以,要做方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。雜填土軟土天然地基Naturalground樁基Pile好土地基處理Groundimprovement如何設(shè)計地基基礎(chǔ)?11/75PPT課件基礎(chǔ)設(shè)計6.巖土工程工作的一般程序地質(zhì)模型（平、剖面圖）地基巖土體的地質(zhì)特征、地層、巖性、地下水等條件巖土物理力學(xué)性質(zhì)自重應(yīng)力滲流應(yīng)力地基巖土體的強度（承載力）地基巖土體變形量地基的穩(wěn)定性評價與計算處理措施基底壓力巖土體中的附加應(yīng)力巖土體中應(yīng)力強度變形穩(wěn)定性評價處理設(shè)計的荷載（P）、基礎(chǔ)形式12/75PPT課件

地基中的應(yīng)力分布A土層自重應(yīng)力B地基中的附加應(yīng)力凡是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為附加應(yīng)力。具體計算詳見《土力學(xué)》

13/75PPT課件土體的工程地質(zhì)性質(zhì)14/75PPT課件第一節(jié)土的組成，結(jié)構(gòu)及工程分類土的三相組成土的結(jié)構(gòu)

土的工程分類15/75PPT課件土的工程分類碎石土砂土粘性土人工填土巖石16/75PPT課件2、土的分類土分為：碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工雜填土等五大類。前四種為天然土，碎石土和砂土為粗粒土，粉土和黏土為細(xì)粒土。1）碎石土：按粒組含量和顆粒形狀分為漂石、塊石、卵石、碎石園礫和角礫等。2）砂土：指粒徑大于2mm，顆粒含量不超過全重的50％，而粒徑大于0.075mm顆粒含量超過全重50％的土。17/75PPT課件3）粉土：指粒徑大于0.75mm，介于粉砂及黏性之間粉粒含量超過50％的土類，其塑性指數(shù)小于10。其中黏粒含量超過15％，且可搓成條，稱為黏質(zhì)粉土。4）黏性土：按塑性指數(shù)劃分，Ip>10的土通稱黏性土。其中Ip>17時，稱為黏土；10<Ip<17時稱為粉質(zhì)黏土。5）砂土、黏性土、粉土的現(xiàn)場鑒別方法（略）18/75PPT課件表2-1土的粒組劃分方案

粒組統(tǒng)稱粒組名稱粒徑d范圍（mm）分析方法主要特征巨粒漂石（塊石）粒d>200直接測定透水性很大，壓縮性極小，顆粒間無粘結(jié)，無毛細(xì)性。卵石（碎石）粒60<d≤200篩

分粗粒礫粒粗礫20<d≤60透水性大，壓縮性小，無粘性，有一定毛細(xì)性。細(xì)礫2<d≤20砂粒粗砂0.5<d≤2法中砂0.25<d≤0.5細(xì)砂0.075<d≤0.25細(xì)粒粉粒0.005<d≤0.075靜水沉降原理透水性小，壓縮性中等，毛細(xì)上升高度大，微粘性。粘粒d≤0.005透水性極弱，壓縮性變化大，具粘性和可塑性。19/75PPT課件二、顆粒級配的測定土的顆粒級配是指土中各粒組的相對百分含量，通常用各粒組占土?？傎|(zhì)量（干土質(zhì)量）的百分?jǐn)?shù)表示，也稱為土的粒度成分。粗粒土指以礫石和砂粒為主的土。細(xì)粒土指以粉粒、粘粒和膠粒為主的土。篩分法（適用于礫石類和粗粒土，d>0.1/0.075mm）靜水沉降分析法（適用于細(xì)粒土，d<0.1/0.075mm）（虹吸比重瓶法、移液管法、比重計法）三、20/75PPT課件篩分法用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱過質(zhì)量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質(zhì)量，然后計算其占總土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)21/75PPT課件3、特殊土類特殊土類可分為：軟土、人工回填土、黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土。1）軟土：在靜水或緩慢的流水中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成為飽和黏性土。2）人工回填土：由于人類活動而產(chǎn)生的堆積物，其物質(zhì)成分較為雜亂，均勻性差。3）黃土：是在干燥氣候下形成的一種具有灰黃色的特殊土，顆粒粒徑在0.05～0.005mm的占總質(zhì)量的50％以上，這一粒級又可分為細(xì)紗、粉土和黏粒。22/75PPT課件4）膨脹土：主要成分是由親水性礦物質(zhì)組成，液限大于40％，且膨脹性能大，自由膨脹率大于40％，是黏性土特性之一。5）紅粘土：是石灰石、白云石、泥灰?guī)r等碳酸鹽類巖石，經(jīng)風(fēng)化后，殘疾、堆積形成褐紅、棕紅、黃紅等高塑性黏土。6）鹽漬土：指含有較多（大于0.5％）易溶鹽類的土。23/75PPT課件第二節(jié)土的物理性質(zhì)土的基本物理指標(biāo)各物理指標(biāo)的相互換算24/75PPT課件第二節(jié)土的物理特性一、土粒三項組成土是由固體顆粒和顆粒之間的空隙組成，而空隙中通稱存在著水、空氣兩種物質(zhì)，因此，土是固體顆粒、水、空氣組成的混合物。通稱為土的三相系。25/75PPT課件1.三個基本的物性指標(biāo)與試驗土的天然密度——土的總質(zhì)量與總體積之比天然密度取決于土的礦物成分和孔隙和含水情況

土的密度試驗——環(huán)刀法氣體液體固體VaVwVsVvV

0mwmsm體積/cm3質(zhì)量/g土的三相組成草圖§1.3土的三項比例指標(biāo)土的重度試驗主要設(shè)備:環(huán)刀，天平，削土刀削土刀試驗步驟：開土、稱重、計算26/75PPT課件27/75PPT課件（2）土的含水率w——土中所含水分的質(zhì)量mw與固體顆粒質(zhì)量ms之比，是表征土的干濕程度的一個重要參數(shù)砂土：w=0～40％；硬粘土：w<25%；軟粘土：w>60%土的含水量試驗——烘干法試驗主要設(shè)備:鋁盒，烘箱，天平試驗步驟：稱鋁盒并裝土；稱鋁盒＋濕土重量；烘干濕土；稱鋁盒＋干土重量；計算含水率含水率計算28/75PPT課件（3）土粒的密度（比重）G——土中固體顆粒的單位體積質(zhì)量，與4°C時水的單位體積質(zhì)量之比土粒比重試驗——比重瓶法、虹吸筒法土粒比重決定于土的礦物成分，一般為2.65～2.75試驗主要設(shè)備：比重瓶，天平，砂浴，電爐簡寫29/75PPT課件試驗步驟：

1.將比重瓶烘干，稱取比重瓶的質(zhì)量m1

。2.裝烘干土15克入100ml比重瓶內(nèi)稱瓶加土的質(zhì)量m2。3.為排除土中的空氣，將已裝有干土的比重瓶，注純水至瓶的一半處，搖動比重瓶放置一定時間。將瓶放在砂浴上煮沸，煮沸時間自懸液沸騰時算起，砂及砂質(zhì)粉土不應(yīng)少于30分鐘；粘土及粉質(zhì)粘土不應(yīng)少于1小時。煮沸時注意不使土液溢出瓶外。4.將純水注入比重瓶，注水至近滿。待瓶內(nèi)懸液溫度穩(wěn)定及瓶上部懸液澄清。5.注滿水后，塞好瓶塞，使多余的水分自瓶塞毛細(xì)管中溢出，將瓶外水分擦干后，稱瓶、水、土總質(zhì)量m3。稱量后立即測出瓶內(nèi)水的溫度。6.再測量瓶+水的質(zhì)量m4。

計算土粒密度（比重）*要求進(jìn)行兩次平行試驗,誤差≯0.02g/cm3。取平均值30/75PPT課件2.特定條件下下的土的密度和容重（1）干密度和干重度(g/cm3)(kN/m3)

干密度與土的固體顆粒成分和孔隙性有關(guān)，但對于某一種土而言，固體顆粒成分一定，所以干密度反映了土的空隙的多少。量值一般為1.4~1.7g/cm3。（2）土的飽和密度和飽和容重(g/cm3)(KN/m3)土的飽和密度常見值為1.80~2.30g/cm3。31/75PPT課件（kN/m3）(g/cm3)（3）土的浮密度和浮重度32/75PPT課件3.反映土松密程度的指標(biāo)

孔隙比——土中孔隙體積與顆粒體積之比。

孔隙度——土中孔隙體積與土的總體積之比?？紫侗群涂紫抖葲Q定于土顆粒的排列和土所受的壓力砂類土：0.5～1.0；粘性土：0.5～1.2；淤泥土：＞1.5砂類土:25~35%；粘性土:40~70%；淤泥土:>80%33/75PPT課件飽和度——土孔隙中水所占的體積與孔隙體積之比土的飽和度是反映土潮濕程度的物理指標(biāo)

Sr

<50％，屬稍濕；

Sr

=50~80％，屬很濕

Sr

>80％，屬飽和；

Sr

=100％，屬完全飽和4.反映土中含水程度的指標(biāo)土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)9個：直接指標(biāo)3個——試驗獲得間接指標(biāo)6個——用公式計算求得34/75PPT課件繪出土的三相指標(biāo)換算圖1)設(shè)土的體積：則孔隙體積：土的總質(zhì)量：固體的質(zhì)量：水的質(zhì)量：土顆粒的體積：1.3.2三相比例指標(biāo)的換算從w、ρ、G——

繪制土的三相草圖——

指標(biāo)間關(guān)系氣液固VaVw

0體積質(zhì)量35/75PPT課件2）導(dǎo)出指標(biāo)之間的關(guān)系式由含水率公式可得：

ρd

與w、G、ρ的關(guān)系式氣液固VaVw

0體積質(zhì)量

n

與w、G、ρ的關(guān)系式由孔隙率公式可得：

e

與w、G、ρ

的關(guān)系式由孔隙比公式和上式可得：36/75PPT課件[例1]

某原狀土樣的體積為70cm3,濕土質(zhì)量為0.126kg,干土質(zhì)量為0.1043kg,土粒比重為2.68。求土樣的密度、重度、干土密度、干土重度、含水量、孔隙比、飽和土重度及有效重度。37/75PPT課件

【例2】

從某一地下水位以下的粘土層中取出一飽和土樣,測出其含水量w