基礎(chǔ)工程第1講 緒 論

基礎(chǔ)工程貴州省喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治重點實驗室喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點實驗室國土資源部喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治重點實驗室第一講緒論彭雄武

angelxys_pxw@163.coQ93731347貴州大學(xué)本課程的目的和任務(wù)？土力學(xué)的基本概念和基本原理地基基礎(chǔ)設(shè)計問題本課程的目的和任務(wù)？本課程的目的和任務(wù)？土力學(xué)的基本概念和基本原理本課程的主要內(nèi)容？

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)計和施工技術(shù)知識，分析和解決工業(yè)與民用建筑中一般地基基礎(chǔ)設(shè)計問題。經(jīng)典土力學(xué)的三大定律莫爾-庫侖(Mohr-Coulomb)強度理論

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);=c+tan

太沙基(Terzaghi)滲流固結(jié)理論(一維)u=u(z,t)達西(Darcy’sLaw)定律v=ki土的三類工程問題強度（穩(wěn)定）問題變形問題滲流問題基礎(chǔ)工程面對的三類工程問題強度（穩(wěn)定）問題變形問題地基—基礎(chǔ)—上部結(jié)構(gòu)共同作用主要教學(xué)內(nèi)容第1講緒論第2講地基勘察第3講天然地基上的淺基礎(chǔ)第4講柱下條形基礎(chǔ)等連續(xù)基礎(chǔ)第5講樁基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)第6講地基處理===時間允許第7講特殊土地基基坑支護、支擋工程-----《邊坡工程》課程中講述本課程使用教材:《基礎(chǔ)工程》（第2版）趙明華主編，高等教育出版社，2010（2013年重印）推薦教材：[1]《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》（第5版）陳希哲主編，清華大學(xué)出版社,2013[2]《基礎(chǔ)工程設(shè)計原理》白曉紅主編，科學(xué)出版社，2005[3]《基礎(chǔ)工程》（第二版）周景星主編，清華大學(xué)出版社，2007[4]《地基與基礎(chǔ)》（第三版）顧曉魯主編，中國建筑工業(yè)出版社，2003第1章緒論一、地基及基礎(chǔ)的概念二、本學(xué)科的發(fā)展概況三、基礎(chǔ)工程學(xué)科地位四、本學(xué)科的方向五、本課程的特點和學(xué)習(xí)要求一、地基及基礎(chǔ)的概念建筑物上部結(jié)構(gòu)（superstructure

）基礎(chǔ)（foundation）地基（foundationsoil）基礎(chǔ)工程學(xué)研究的對象是地基與基礎(chǔ)問題。

基

礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)地基上部結(jié)構(gòu)內(nèi)涵豐富---房屋建筑、橋梁及其他構(gòu)筑物。一個完整的建筑體系包含了上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三個部分。它們有著各自的功能。上部結(jié)構(gòu)是完成設(shè)計預(yù)定功能的主體結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)—房屋—貴陽中天會展中心索風(fēng)營水電站位于貴州省中部黔西縣、修文縣交界的烏江中游六廣河段，為烏江干流規(guī)劃梯級電站的第二級。距貴陽市直線距離54千米。上部結(jié)構(gòu)—電力—發(fā)耳電廠1.地基的定義地基:直接承受建筑物荷載的地層（巖層和土層）。2.地基的分類天然地基地基天然地基人工地基土質(zhì)地基巖體地基特殊土地基濕陷性黃土地基膨脹土地基凍土地基紅粘土地基天然地基（naturalfoundation）:

當(dāng)選定合適的基礎(chǔ)形式后，若地基不加處理就可以滿足設(shè)計要求的，稱為天然地基。人工地基（artificialfoundation）:

當(dāng)?shù)鼗鶑姸炔蛔慊驂嚎s性很大而不能滿足設(shè)計要求時，則需要對地基進行處理，經(jīng)過人工處理后的地基則稱為人工地基。與地基有關(guān)的概念持力層：地基的功能是承受建筑物的荷載并保持建筑物穩(wěn)定。受建筑物影響最大的那一部分地基稱為地基持力層（bearingstratum）（也稱為主要受力層）；下臥層：位于持力層之下的地基稱為下臥層（substratum）。特別地，當(dāng)下臥層的土性明顯比持力層軟弱時則將該層稱為軟弱下臥層。

地基應(yīng)具有足夠的強度

地基在建筑物荷載作用下有足夠的承載力，并在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備。

地基應(yīng)滿足變形要求

保證地基的變形值不超過建筑物正常使用要求的范圍。地基的基本特點

1）

隱蔽性；

2）

離散性；

3）

低強度；

4）

變形復(fù)雜強度條件變形條件1.基礎(chǔ)的定義基礎(chǔ):建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。2.基礎(chǔ)分類淺基礎(chǔ)（shallowfoundation）:

通常把埋置深度較淺（一般淺于5m），且施工簡單的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。深基礎(chǔ)（deepfoundation）

:

若淺層土質(zhì)不良，須將基礎(chǔ)埋置在較深的好土層上，且需要借助于特殊施工方法的基礎(chǔ)，則稱為深基礎(chǔ)?；A(chǔ)淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ)獨立基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)十字交叉基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)箱型基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)沉井、沉箱基礎(chǔ)地下連續(xù)墻基礎(chǔ)柱下獨立基礎(chǔ)墻下獨立基礎(chǔ)獨立基礎(chǔ)

柱下條形基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)

十字交叉基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)

箱形基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)

江陰長江公路大橋是一座懸索橋。既然是懸索橋，南北兩岸就必須有系鋼索的錨碇。沉井平面長69m，寬51m，下沉深度為58m，相當(dāng)于九個半籃球場那么大的20層高樓埋進地底下。沉箱基礎(chǔ)

錢塘江大橋（1934~1937）（1）隱蔽性基礎(chǔ)位于地下，也具有隱蔽性，同時基礎(chǔ)的施工環(huán)境一般較差，所以其施工質(zhì)量通常較難控制，容易成為建筑體系中的薄弱環(huán)節(jié)。另外，由于地基基礎(chǔ)都具有隱蔽性，發(fā)生問題時不易發(fā)現(xiàn)，糾正起來也十分困難?；A(chǔ)工程的各個環(huán)節(jié)（勘察、設(shè)計、施工和檢測）均將直接影響建筑物的安全、經(jīng)濟和正常使用。所以在工程中必須重視并嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量。只有深入地了解和掌握地基情況，經(jīng)過精心設(shè)計與施工、檢測，才能保證基礎(chǔ)工程的經(jīng)濟合理與安全可靠。

基礎(chǔ)的特點

比薩斜塔比薩大教堂的鐘樓，8層圓柱形建筑，白色大理石砌成，塔高54.5米，1173年開始建設(shè)。1370年完工時塔頂中心點已偏離垂直中心線2.1米，1990年1月起斜塔全部關(guān)閉，塔身重心線已偏離10％。經(jīng)過11年的糾傾工作，2001年12月15日向游人重新開放，比薩斜塔被扳“正”0.44米，目前還傾斜4.5米，基本恢復(fù)到18世紀(jì)末的水平。

蘇州虎丘建于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年歷史?；⑶鹚鼗鶠榉圪|(zhì)粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，西南薄，東北厚。塔身落在人工塊石填土層上，由于地基的不均勻沉降。塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線達2.3m，塔傾斜后，使東北部位應(yīng)力集中，超過磚體抗壓強度而壓裂。1956年,蘇州市政府邀請古建筑專家采用鐵箍灌漿辦法，加固修整；1981年開始，對該塔又進行了歷時6年全面的整修，加固地基、補作基礎(chǔ)、修繕?biāo)w、復(fù)建塔座，終于保住了這座古塔。但由于底層塔身發(fā)生多條裂縫，成為危險建筑，一九七五年開始，虎丘塔便已關(guān)閉，不再允許游客進入。大樓倒塌（臺灣88水災(zāi)）“樓歪歪”2009年7月中旬，成都市校園春天小區(qū)6號樓和7號樓之間

樓房傾斜主要是沒有按照設(shè)計和規(guī)范設(shè)置排水溝，加上暴雨導(dǎo)致地面積水，引起地基土軟化，最后導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)沉降。

“樓脆脆”

土方在樓房北側(cè)短時間內(nèi)快速堆積，加之樓房前方由于開挖基坑出現(xiàn)臨空面，導(dǎo)致樓房產(chǎn)生10厘米左右的位移，對PHC樁(預(yù)應(yīng)力高強混凝土)產(chǎn)生很大的偏心彎矩，最終破壞樁基，引起樓房整體倒覆。清鎮(zhèn)市紅楓湖鎮(zhèn)扁山村地基沉陷（2）造價高

基礎(chǔ)工程造價在整個工程造價中占有相當(dāng)大的比例。對常規(guī)鋼筋砼結(jié)構(gòu)和一般地質(zhì)條件而言，采用條基或筏基的多層建筑，其基礎(chǔ)工程的費用約占建筑總費用的20％，有的甚至高達30％。施工工期約占建筑總工期的20％～25％，一般的樁基與之相近。對于高層建筑，其地基基礎(chǔ)工程造價、設(shè)計要求和施工難度會進一步提高。社會發(fā)展對基礎(chǔ)工程提出越來越高的要求。隨著建筑業(yè)的發(fā)展和土地資源的有限性，應(yīng)充分利用各種不良地基、少占耕地、最大限度地提高土地利用率?；A(chǔ)目前是作為一種特殊的結(jié)構(gòu)從上部結(jié)構(gòu)分出單獨研究。why？(1)基礎(chǔ)與地基土的關(guān)系比上部結(jié)構(gòu)密切得多。在設(shè)計中，除考慮上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載、基礎(chǔ)的材料和結(jié)構(gòu)形式外，還必須考慮地基土的強度和變形特性，而常規(guī)的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計往往不考慮后者。(2)基礎(chǔ)施工有專門的技術(shù)和方法，包括基坑開挖、施工降水、樁基礎(chǔ)和其它深基礎(chǔ)的專項技術(shù)、各類地基處理技術(shù)等?；A(chǔ)施工受自然條件和環(huán)境條件的影響要比上部結(jié)構(gòu)大得多。（3）基礎(chǔ)有獨特的功能和構(gòu)造要求。例如地下室的功能和抗浮防滲要求、抗變形和抗震構(gòu)造、特殊土地基上的構(gòu)造等。

建筑物的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三部分，功能不同，研究方法各異，但它們又是建筑物的有機組成部分，缺一不可、彼此聯(lián)系、相互制約。所以，科學(xué)的、理想的方法是將三部分統(tǒng)一起來進行設(shè)計計算。依目前的理論水平，還很難做到這一點。盡管如此，我們在處理地基基礎(chǔ)問題時，頭腦里一定要有地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)相互作用的整體概念，盡可能全面地加以考慮。基礎(chǔ)工程設(shè)計必須滿足的基本條件

建筑物的建造使地基中原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，所以地基基礎(chǔ)的設(shè)計必須滿足：

a.作用于地基的荷載不超過地基的承載能力（地基土的強度問題）；

b.控制基礎(chǔ)沉降使之不超過允許值（地基土的變形問題）。土力學(xué)所要研究的兩大基本問題是土體的變形和強度。本學(xué)科發(fā)展概況

作為工程技術(shù)，基礎(chǔ)工程是一項古老的工藝。如前所述，只要建造建筑物，注定離不開地基和基礎(chǔ)，因此，作為一項工程技術(shù)，基礎(chǔ)工程的歷史源遠流長。但人們只能依賴于實踐經(jīng)驗的不斷積累和能工巧匠的技藝更新來發(fā)展這項技術(shù)。

最近幾十年來，由于土木工程建設(shè)的需要，特別是計算機和計算理論的發(fā)展及其在土木工程中的應(yīng)用，使得基礎(chǔ)工程，無論是設(shè)計理論，還是施工技術(shù)都得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的基礎(chǔ)形式。

深、大、復(fù)合型方向發(fā)展：超長樁、巨型鋼筋混凝土浮運沉井、大型盾構(gòu)、頂管、地下連續(xù)墻等。

地基基礎(chǔ)形式多樣化(尤其在地基處理技術(shù)中)：強夯、深層攪拌樁、樹根樁、復(fù)合樁基、錨桿、加筋土等。

新型基礎(chǔ)材料不斷涌現(xiàn)：最初的磚、石到混凝土、鋼，以及到現(xiàn)在的水泥土、PHC樁、混凝土管樁、土工織物合成類材料等。由于基礎(chǔ)工程的復(fù)雜性(地質(zhì)條件，隱蔽工程)，目前基礎(chǔ)工程領(lǐng)域還有許多問題需要進一步研究和探討。基礎(chǔ)工程的學(xué)科地位

1.基礎(chǔ)工程學(xué)是以土力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、建筑材料等學(xué)科的專業(yè)知識，研究在各種荷載及其組合和工程地質(zhì)條件下地基基礎(chǔ)受力、變形和穩(wěn)定性狀的規(guī)律以及各種地基基礎(chǔ)的設(shè)計、施工、檢測與維護的專門學(xué)科。

2.基礎(chǔ)工程學(xué)既是土木工程學(xué)科中巖土工程和結(jié)構(gòu)工程兩個