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1、地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程竇竇 麗麗 然然緒緒 論論n土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念n與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問(wèn)題與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問(wèn)題n本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)建議本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)建議n學(xué)科的發(fā)展簡(jiǎn)況學(xué)科的發(fā)展簡(jiǎn)況一、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念一、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念1、土：土是地表巖石經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)和沉土是地表巖石經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)和沉積等物理、化學(xué)、生物風(fēng)化作用，逐漸破碎成細(xì)積等物理、化學(xué)、生物風(fēng)化作用，逐漸破碎成細(xì)小礦物顆粒和巖石碎屑，而形成的松散堆積物。小礦物顆粒和巖石碎屑，而形成的松散堆積物。土在工程中的應(yīng)用土在工程中的應(yīng)用 （1）作為建筑物地基）作為建筑物

2、地基 （2）作為建筑材料）作為建筑材料 （3）建筑物周?chē)h(huán)境）建筑物周?chē)h(huán)境2、土力學(xué)：是一門(mén)研究土體的科學(xué)，研究土的應(yīng)力、土力學(xué)：是一門(mén)研究土體的科學(xué)，研究土的應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、穩(wěn)定、滲透特性及其隨時(shí)間的變化應(yīng)變、強(qiáng)度、穩(wěn)定、滲透特性及其隨時(shí)間的變化規(guī)律的學(xué)科。規(guī)律的學(xué)科。4、基礎(chǔ)：將結(jié)構(gòu)物所承受的各種作用傳遞、基礎(chǔ)：將結(jié)構(gòu)物所承受的各種作用傳遞 到地基上的到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分結(jié)構(gòu)組成部分。按埋深按埋深分為：分為：淺基礎(chǔ)：埋深?。ê奢d小、土質(zhì)好）淺基礎(chǔ)：埋深?。ê奢d小、土質(zhì)好）深基礎(chǔ)：埋深大（荷載大、土質(zhì)差）深基礎(chǔ)：埋深大（荷載大、土質(zhì)差）3、地基：建筑物建在土層上，受建筑物荷載、地基：建

3、筑物建在土層上，受建筑物荷載 影響的那一部分地層稱(chēng)為地基。影響的那一部分地層稱(chēng)為地基。地基分類(lèi)：地基分類(lèi)：天然地基：天然地基：地基土未經(jīng)加固處理，直接支承建筑物的。地基土未經(jīng)加固處理，直接支承建筑物的。人工地基：人工地基：天然地基不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，對(duì)地基天然地基不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，對(duì)地基進(jìn)行人工加固處理的。進(jìn)行人工加固處理的。人工地基：經(jīng)過(guò)地基處理，加固上部土層，人工地基：經(jīng)過(guò)地基處理，加固上部土層，提高承載力。提高承載力。軟土軟土淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)n獨(dú)立基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)n十字交叉基礎(chǔ)十字交叉基礎(chǔ)縱向條形基礎(chǔ)縱向條形基礎(chǔ)橫向條形基礎(chǔ)橫向條形基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)新加坡發(fā)展銀行新

4、加坡發(fā)展銀行,四墩四墩,每每墩直徑墩直徑7.3m將荷載傳遞到下部好土層將荷載傳遞到下部好土層,承載力高承載力高大直徑鉆孔樁大直徑鉆孔樁風(fēng)化砂巖及粉砂巖風(fēng)化砂巖及粉砂巖部分風(fēng)化及部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥巖不風(fēng)化泥巖樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)下臥層下臥層地基與基礎(chǔ)地基與基礎(chǔ)D埋深埋深D q=D q=D D均布荷載均布荷載持力層（受力層）持力層（受力層）地地基基基礎(chǔ)FG主要受力層基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基地基持力層持力層下臥層下臥層軟弱下臥層軟弱下臥層地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本條件：地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本條件：(1)強(qiáng)度：要求作用于地基的荷載不超過(guò)地強(qiáng)度：要求作用于地基的荷載不超過(guò)地基的承載能力，保證地基在防止整體破基的承載能力，保證地

5、基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲(chǔ)備；壞方面有足夠的安全儲(chǔ)備；(2)變形：控制基礎(chǔ)沉降使之不超過(guò)地基變形：控制基礎(chǔ)沉降使之不超過(guò)地基的變形允許值，保證建筑物不因地基變的變形允許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。形而損壞或者影響其正常使用。課程內(nèi)容課程內(nèi)容n第一章第一章 土的物理性能及工程分類(lèi)土的物理性能及工程分類(lèi)n第二章第二章 土中應(yīng)力分布及計(jì)算土中應(yīng)力分布及計(jì)算 n第三章第三章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 n第四章第四章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度 n第五章第五章 土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算 n第六章第六章 土坡穩(wěn)定分析土坡穩(wěn)定分析 n第七章第七章 地基的承載

6、力地基的承載力 n第八章第八章 天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì) n第九章第九章 樁基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)與深基礎(chǔ) 5、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的關(guān)系、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的關(guān)系建筑物上部建筑物上部結(jié)構(gòu)的安全結(jié)構(gòu)的安全基礎(chǔ)的安全、基礎(chǔ)的安全、耐久耐久基礎(chǔ)的強(qiáng)度基礎(chǔ)的強(qiáng)度地基強(qiáng)度、地基強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定變形和穩(wěn)定土力學(xué)知識(shí)土力學(xué)知識(shí) 二、與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問(wèn)題與地基基礎(chǔ)有關(guān)的工程問(wèn)題（一）變形問(wèn)題（一）變形問(wèn)題1、意大利比薩斜塔、意大利比薩斜塔 舉世聞名的意大利比薩斜塔舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個(gè)典型實(shí)例。因地基土層就是一個(gè)典型實(shí)例。因地基土層強(qiáng)度差，塔基的基礎(chǔ)深度不夠，強(qiáng)度差，塔基的基礎(chǔ)深

7、度不夠，再加上用大理石砌筑，塔身非常再加上用大理石砌筑，塔身非常重，重，1.421.42萬(wàn)噸。萬(wàn)噸。500500多年來(lái)以每年多年來(lái)以每年傾斜傾斜1cm 1cm 的速度增加，比薩斜塔的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開(kāi)垂直線(xiàn)的水向南傾斜，塔頂離開(kāi)垂直線(xiàn)的水平距離已達(dá)平距離已達(dá)5 527m27m，比薩塔的傾比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。斜歸因于它的地基不均勻沉降。比薩斜塔全景比薩斜塔全景 2、蘇州市虎丘塔：蘇州市虎丘塔：虎丘塔位于蘇州市落成于宋朝?；⑶鹚挥谔K州市落成于宋朝。1980年虎丘塔現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，當(dāng)時(shí)年虎丘塔現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，當(dāng)時(shí)由于全塔向東北方向嚴(yán)重傾斜，由于全塔向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離

8、中心線(xiàn)達(dá)塔頂離中心線(xiàn)達(dá)231m，底層，底層塔身發(fā)生不少裂縫。塔身發(fā)生不少裂縫?；⑶鹚鼗鶠槿斯さ鼗?，由大虎丘塔地基為人工地基，由大塊石組成，塊石最大粒徑達(dá)塊石組成，塊石最大粒徑達(dá)1m。人工塊石填土層厚人工塊石填土層厚12m，西南，西南薄，東北厚。下為粉質(zhì)粘土，呈薄，東北厚。下為粉質(zhì)粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，東北厚。東北厚。地基履蓋層相差懸殊。地基履蓋層相差懸殊。（二）強(qiáng)度問(wèn)題（地基滑動(dòng)）（二）強(qiáng)度問(wèn)題（地基滑動(dòng)）1、加拿大特朗斯康谷倉(cāng)、加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 加加拿拿大大特特朗朗斯斯康康谷谷倉(cāng)倉(cāng)嚴(yán)嚴(yán)重重傾傾倒倒，是是地地基基整整體體滑滑動(dòng)動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度度破破壞壞的的

9、典典型型工工程實(shí)例。程實(shí)例。1941年年建建成成的的加加拿拿大大特特朗朗斯斯康康谷谷倉(cāng)倉(cāng)，由由于于事事前前不不了了解解基基礎(chǔ)礎(chǔ)下下埋埋藏藏厚厚達(dá)達(dá)15m的的軟軟粘粘土土層層，初初次次貯貯存存谷谷物物時(shí)時(shí)，就就倒倒塌塌了了，地地基基發(fā)發(fā)生生了了整整體體滑滑動(dòng)動(dòng)，建建筑筑物物失失穩(wěn)穩(wěn)，好好在在谷谷倉(cāng)倉(cāng)整整體體性性強(qiáng)強(qiáng)，谷谷倉(cāng)倉(cāng)完完好好無(wú)無(wú)損損，事事后后在在主主體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)下下做做了了70多多個(gè)個(gè)支支承承在在基基巖巖上上的的砼砼墩墩，用用了了388個(gè)個(gè)500KN的的千斤頂，才將谷倉(cāng)扶正，但其標(biāo)高比原來(lái)降低了千斤頂，才將谷倉(cāng)扶正，但其標(biāo)高比原來(lái)降低了4m。（三）滲透問(wèn)題（三）滲透問(wèn)題 19631963

10、年年，意意大大利利265m265m高高的的瓦瓦昂昂拱拱壩壩上上游游托托克克山山左左岸岸發(fā)發(fā)生生大大規(guī)規(guī)模模的的滑滑坡坡，滑滑坡坡體體從從大大壩壩附附近近的的上上游游擴(kuò)擴(kuò)展展長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)達(dá)1800m1800m，并并橫橫跨跨峽峽谷谷滑滑移移300300400m400m，估估計(jì)計(jì)有有2 23 3億億立立方方米米的的巖巖塊塊滑滑入入水水庫(kù)庫(kù)，沖沖到到對(duì)對(duì)岸岸形形成成100100150m150m高高的的巖巖堆堆，致致使使庫(kù)庫(kù)水水漫漫過(guò)過(guò)壩壩頂頂，沖沖毀毀了了下下游游的的朗朗格格羅羅尼尼鎮(zhèn)鎮(zhèn)，死死亡亡約約25002500人，但大壩卻未遭破壞。人，但大壩卻未遭破壞。19981998年年長(zhǎng)長(zhǎng)江江全全流流域域特特大大

11、洪洪水水時(shí)時(shí)，萬(wàn)萬(wàn)里里長(zhǎng)長(zhǎng)江江堤堤防防經(jīng)經(jīng)受受了了嚴(yán)嚴(yán)峻峻的的考考驗(yàn)驗(yàn)，一一些些地地方方的的大大堤堤垮垮塌塌，大大堤堤地地基基發(fā)發(fā)生生嚴(yán)嚴(yán)重重管管涌涌，洪洪水水淹淹沒(méi)沒(méi)了了大大片片土土地地，人人民民生生命命財(cái)財(cái)產(chǎn)產(chǎn)遭遭受受巨巨大大的的威威脅脅。僅僅湖湖北北省省沿沿江江段段就就查查出出49744974處處險(xiǎn)險(xiǎn)情情，其其中中重重點(diǎn)點(diǎn)險(xiǎn)險(xiǎn)情情540540處處中中，有有320320處處屬屬地地基基險(xiǎn)險(xiǎn)情情；潰潰口口性性險(xiǎn)險(xiǎn)情情3434處處中中，除除3 3處處是是涵涵閘險(xiǎn)情外，其余都是地基和堤身的險(xiǎn)情。閘險(xiǎn)情外，其余都是地基和堤身的險(xiǎn)情。趙州橋趙州橋建于隋代的河北趙州橋建于隋代的河北趙州橋基礎(chǔ)建在粉土層

12、上，容基礎(chǔ)建在粉土層上，容許承載力許承載力550KPa,550KPa,反算反算基底壓力基底壓力500-600KPa.500-600KPa.三、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)建議三、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)建議內(nèi)容：內(nèi)容：1 1、土的基本性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)；土的基本性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)；2 2、土體受力后的變形與穩(wěn)定性問(wèn)題；、土體受力后的變形與穩(wěn)定性問(wèn)題；3 3、工程應(yīng)用的要求和措施，主要是地基設(shè)計(jì)與處理。、工程應(yīng)用的要求和措施，主要是地基設(shè)計(jì)與處理。學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)建議1、理論學(xué)習(xí)：掌握理論公式的意義和應(yīng)用條件，明確、理論學(xué)習(xí)：掌握理論公式的意義和應(yīng)用條件，明確理論的假定條件，掌握理論的適用范圍；

13、理論的假定條件，掌握理論的適用范圍；2、試驗(yàn)：了解土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的基本手段，、試驗(yàn)：了解土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的基本手段，重點(diǎn)掌握基本的土工試驗(yàn)技術(shù)，盡可能多動(dòng)手操作，重點(diǎn)掌握基本的土工試驗(yàn)技術(shù)，盡可能多動(dòng)手操作，從實(shí)踐中獲取知識(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)；從實(shí)踐中獲取知識(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)；3、經(jīng)驗(yàn)在工程應(yīng)用中是必不可少的，工程技術(shù)人員要、經(jīng)驗(yàn)在工程應(yīng)用中是必不可少的，工程技術(shù)人員要不斷從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便能切合實(shí)際地解決工程不斷從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便能切合實(shí)際地解決工程實(shí)際問(wèn)題。實(shí)際問(wèn)題。n正確理解概念，掌握基本原理，正確理解概念，掌握基本原理，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)計(jì)算，重在工程應(yīng)用學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)計(jì)算，重在工程應(yīng)用 四、

14、學(xué)科發(fā)展歷史四、學(xué)科發(fā)展歷史土力學(xué)是利用力學(xué)知識(shí)和土工試驗(yàn)技術(shù)來(lái)研究土的土力學(xué)是利用力學(xué)知識(shí)和土工試驗(yàn)技術(shù)來(lái)研究土的強(qiáng)度、變形及其規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。它既是一強(qiáng)度、變形及其規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。它既是一 門(mén)古門(mén)古老的工程技術(shù)，又是一門(mén)年輕的應(yīng)用科學(xué)。古人老的工程技術(shù)，又是一門(mén)年輕的應(yīng)用科學(xué)。古人興建的大型水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大運(yùn)興建的大型水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大運(yùn)河、橋梁等，都為本學(xué)科的發(fā)展積累了豐富的經(jīng)河、橋梁等，都為本學(xué)科的發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，奠定了經(jīng)典土力學(xué)的基礎(chǔ)。然而，這些僅限驗(yàn)，奠定了經(jīng)典土力學(xué)的基礎(chǔ)。然而，這些僅限于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，未能形成系統(tǒng)的理論。土力學(xué)于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，未能

15、形成系統(tǒng)的理論。土力學(xué)的系統(tǒng)理論始于的系統(tǒng)理論始于18世紀(jì)興起工業(yè)革命的歐洲。經(jīng)世紀(jì)興起工業(yè)革命的歐洲。經(jīng)過(guò)過(guò)17、18世紀(jì)很多學(xué)者的研究，初步奠定了土力世紀(jì)很多學(xué)者的研究，初步奠定了土力學(xué)的理論基礎(chǔ)。學(xué)的理論基礎(chǔ)。n1773年法國(guó)庫(kù)侖根據(jù)試驗(yàn)，創(chuàng)立了著名的土年法國(guó)庫(kù)侖根據(jù)試驗(yàn)，創(chuàng)立了著名的土的抗剪強(qiáng)度庫(kù)侖定律和土壓力理論。的抗剪強(qiáng)度庫(kù)侖定律和土壓力理論。n1857年英國(guó)朗肯提出又一種土壓力理論。年英國(guó)朗肯提出又一種土壓力理論。n1885年法國(guó)布辛奈斯克求得半無(wú)限空間彈性年法國(guó)布辛奈斯克求得半無(wú)限空間彈性體，在豎向集中力作用下，全部體，在豎向集中力作用下，全部6個(gè)應(yīng)力分個(gè)應(yīng)力分量和量和3個(gè)變形

16、量的理論解。個(gè)變形量的理論解。n1922年瑞典費(fèi)倫紐斯為解決鐵路滑坡，完善年瑞典費(fèi)倫紐斯為解決鐵路滑坡，完善了土坡穩(wěn)定分析圓弧法。了土坡穩(wěn)定分析圓弧法。n1925年美國(guó)著名科學(xué)家、土力學(xué)奠基人太沙年美國(guó)著名科學(xué)家、土力學(xué)奠基人太沙基歸納前人的成就，發(fā)表了基歸納前人的成就，發(fā)表了土力學(xué)土力學(xué) 一書(shū)，一書(shū)，比較系統(tǒng)地介紹了土力學(xué)的基本內(nèi)容，土力比較系統(tǒng)地介紹了土力學(xué)的基本內(nèi)容，土力學(xué)才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。學(xué)才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。四、學(xué)科發(fā)展歷史四、學(xué)科發(fā)展歷史20世紀(jì)世紀(jì)60年代后期，由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)、年代后期，由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)、計(jì)算方法的改進(jìn)與測(cè)度技術(shù)的發(fā)憤以計(jì)算方法的改進(jìn)與測(cè)度技術(shù)的發(fā)憤以及本構(gòu)模型的建立等，迎來(lái)了土力學(xué)及本構(gòu)模型的建立等，迎來(lái)了土力學(xué)發(fā)展的新時(shí)期。現(xiàn)代土力學(xué)主要表現(xiàn)發(fā)展的新時(shí)期?，F(xiàn)代土力學(xué)主要表現(xiàn)為一個(gè)模型（即本構(gòu)模型）、三個(gè)理為一個(gè)模型（即本構(gòu)模型）、三個(gè)理論（即非飽和土的固結(jié)理論、液化破論（即非飽和土的固結(jié)理論、液化破壞理論和逐漸破壞理論）、四個(gè)分支壞理論和逐漸破壞理論）、四個(gè)分支（即理論土力學(xué)、計(jì)算土力學(xué)、實(shí)驗(yàn)（即理論土力學(xué)、計(jì)算土力學(xué)、實(shí)驗(yàn)土力學(xué)和應(yīng)用土力學(xué)）