土力学与地基基础教案 课件

1、土力学与地基基础,教,案,建筑之家,整理,绪,论,土力学及其相关学科,0 -1,土力学与基础工程,一土力学及基础工程的基本概念,1,土力学,土力学是从力学与工程的角度研究土的一门学科,即：土力学是利用力学的一般原理，研究土的物理,化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因,素作用下工程性质的应用科学。它主要研究土的应,力、变形与强度、稳定性。也研究土,结相互作,用的规律，也是工程力学的一个分支,2,基础工程,基础工程学涵盖各种类型建筑物、构筑物的各类基础,及地基处理的设计与施工技术，其研究领域非常广泛,基础工程服务于各种类型建筑物与结构物，包括建筑,工程、桥梁工程、水工建筑物、港工建筑物、海

2、上平,台等各种陆上、水上、水下和地下的结构物。基础工,程的研究内容包括,浅基础,深基础和桩基础,地基处,理、支挡结构物、基坑工程以及现场监测技术、地基,与基础的共同作用分析技术等，几乎囊括了所有与土,有关的结构工程的设计、计算技术，以及实施设计意,图的施工技术和施工组织管理,3,土的定义,土是矿物或岩石碎屑物构成的松软集合体。是岩石,经过风化、剥蚀、搬运沉积等过程后，形成的各种,松散的沉积物。在建筑工程中称之为“土”。这是,土的狭义概念。广义的概念也包括岩石在内,4,建筑物的地基,受建筑物影响的那部分地层称为地基。地基又分为,天然地基、人工地基两类,5,基础,由于土的强度低，压缩性大，故上部结

3、构的荷载不能,通过墙、柱直接传递给地基，必须在墙、柱与地基的,接触处适当扩大尺寸，作为建筑物的下部结构。从而,把建筑物荷载分散后再传给地基。因此，与地基接触,的具有较大尺寸的建筑物的下部结构称为基础,6,地基基础必须保证的两个条件,1,要保证作用在地基上的荷载不超过地基,的承载能力，保证地基具有足够的防止整体破,坏的安全储备。即,pf,p,max,1.2f,2,控制基础沉降，使之不超过地基的允许,变形值。保证建筑物不因地基变形而损坏或影,响正常使用,二、课程的特点、内容及要求,1,土力学是以土的三相系为研究对象的,2,地基土质条件不依人们的愿望来选择,一旦建筑场地确定，是没有选择余地的，我们必

4、须根据地基的土质条件进行合理的,设计、处理、使之满足上部结构对地基的要求,3,地基与基础属于隐蔽工程，对其技术要求高。对其勘察设计及施工要给予充分,的重视，因为一旦出问题，很难补救，损失巨大。一般地基基础的工程造价约占土,建总造价的,20,左右,4,课程内容多，涉及范围广,土力学以材力、结力、弹力知识为基础，同时还涉及到一些工程地质学、土质学的,知识。因此，给学习本门课程造成一定困难,5,这是一门理论性、实践性均很强的课程。其内容很广，主要介绍土的物理、力,学性质、地基的应力计算、沉降计算及固结理论、土的抗剪强度以及土压力理论等,内容,三、地基基础的重要性,地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽

5、,工程，它的勘察、设计和施工质量直接关系到,建筑物的安危。事实上，并不是每个基础工程,设计都是成功的。许多建筑物的工程质量事故,是由于地基基础事故造成的。而且，一旦造成,事故，很难补救，损失极大。因此，工程技术,人员必须对地基基础问题给予足够的重视。以,高度的责任感和科学态度，对待工程的地基基,础问题,意大利比萨斜塔,举世闻名的意大利比萨斜塔是建筑物倾斜的典,型实例,不均匀沉降造成的严重倾斜,苏州市虎丘塔,建筑物地基滑动,加拿大特朗斯康谷仓,1,概述,加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长,59.44,m,宽,23.47,m,高,31.0m,容积,36368,m,3,谷仓为圆筒仓，每排,13,个圆筒

6、仓，共,5,排,65,个圆筒仓组成。谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚,61cm,基础埋深,3 66m,谷仓于,1911,年开始施工,1913,年秋完工。谷仓自重,20000t,相当于装满谷物后满载总重量的,42 5,1913,年,9,月起往谷仓,装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布,10,月当谷仓装了,31822m,3,谷物时，发现,1,小时内垂直沉降达,30.5cm,结构物向,西倾斜，并在,24,小时间谷仓倾倒，倾斜度离垂线达,26,o,53,谷仓西,端下沉,7 32m,东端上抬,1.52m,0,2,岩土工程及其相关学科,一岩土工程的定义,岩,土,工,程,一,词,译,自,GeoteClinipe

7、,或,Geotechnical,Engineering,早期曾译为“土工学”，后译为“岩土工,程”，这比前者的涵义更为广泛和确切。自,1979,年,12,月,我国岩土工程学报创刊以来的,20,多年来，岩土工,程的学科术语已为我国工程技术界所普遍接受，成为技,术交流的通用术语，并已有一些以岩土工程命名的标准,规范颁布，如岩土工程勘察规范等，岩土工程学,科已被确认为土木工程学科的一个重要分支学科,中华人民共和国国家标准岩土工程基本术语标准,GB/T50279-98,的颁布使岩土工程一词成为法定的术,语。在岩土工程基本术语标准中将岩土工程定义为,土木工程中涉及岩石、土的利用、处理或改良的科学,技术”

8、，这是高度概括的一种提法,综合各家思想，岩土工程可定义为,岩土工程就是根据工程地质、土力学及岩体力学,理论、观点与方法，为了整治、利用和改造岩土,体，使其为实现某项工程目的服务而进行的系统,工作。即：岩土工程学科是以岩体、土体的利用,改造与整治问题为研究对象的科技领域。可以概,括为,三个层次,1,岩土工程是以土力学与基础工程、岩石力学与工程为基础，并和工程,地质学密切结合的综合性学科,由于岩土工程涉及土和岩石两种性质不同的材料，解决土和岩石的工程,问题不仅需要应用数学和力学，而且还需要运用地质学的知识，因此岩,土工程并不是一门单一的学科，任何单一学科都不足以覆盖岩土工程丰,富的内涵,2,岩土工

9、程以岩石和土的利用、整治或改造作为研究内容,有许多学科都以土或岩石作为其研究对象，例如，地质学、土壤学等,其研究内容各不相同；岩土工程研究土和岩石并不是从地学或农业的角,度，而是从工学的角度，以工程为目的研究岩石和土的工程性质。当岩,土的工程性质或岩上环境不能满足工程要求时，就需要采取工程措施对,岩土进行整治和改造，不仅涉及对岩土性质的认识，而且需要研究如何,采用有效的、经济的方法实现工程目的,3,岩土工程服务于各类主体工程的勘察、设计与施工的全过程，是这些,主体工程的组成部分,二岩土工程的发展,岩土工程学是土木工程的重要分支，是一门涵盖工程地质、土力学、岩,石力学、基础工程和地下工程的综合性

10、学科，是在,20,世纪发展并不断成,熟起来的,1925,年太沙基出版了第一部经典著作土力学，被公认为,是近代土力学的开端,第二次世界大战以后，许多国家都致力于振兴经济，大规模的工程建设,实践推动了土力学的进步，岩石力学也相应地在这个时期形成与发展,因而，推动了以土力学和岩石力学为基础理论的基础工程和地下工程的,设计理论与施工技术的发展,1948,年英国岩土工程杂志创刊及以后,1974,年美国土木工程师协会的土力学与基础工程杂志更名为岩土,工程杂志，被视为岩土工程学科逐步得到工程界和学术界公认的标志,在新中国成立以来的,50,多年中，我国岩土工程建设事业从小到大，得到,了迅速的发展，在现代化建设

11、中发挥了重要作用，取得了许多重大的技,术成果。特别在,1979,年创刊了岩土工程学报和,1982,年相继创刊岩,石力学与工程学报以来的,20,多年中，我国岩土力学与工程界,的学术水平和技术成就更为举世所瞩目，在国际交流中获得了同行的普,遍赞誉,三岩土工程及相关学科,岩土工程的基本学科包括土力学与基础工程学,岩石力学与工程以及工程地质学等,土力学又分为不同的分支，从不同的研究角度,形成不同的分支。有的以土的类型划分；有的以,研究方法划分；有的以土的特性划分。近,20,年,在土力学领域中，形成了土动力学、计算土力学,实验土力学、非饱和土力学、冻土力学以及随机,土力学等分支学科,基础工程学涵盖各种类

12、型建筑物、构筑物的各类基础,及地基处理的设计与施工技术，其研究领域非常广泛,基础工程服务于各种类型建筑物与结构物，包括建筑,工程、桥梁工程、水工建筑物、港工建筑物、海上平,台等各种陆上、水上、水下和地下的结构物。以土作,为材料的工程和以土作为结构物环境的工程，如堤坝,土中隧道等的设计与施工方法，也是土力学与基础工,程基本原理的具体应用基础工程的研究内容包括浅基,础、深基础和桩基础、地基处理、支挡结构物、基坑,工程以及现场监测技术、地基与基础的共同作用分析,技术等，几乎囊括了所有与土有关的结构工程的设计,计算技术，以及实施设计意图的施工技术和施工组织,管理,四岩土工程在经济建设与社会发,展中的作

13、用,现代的经济建设和社会发展离不开对岩土的整治、利用和改造。岩,土工程是建设工程成败的关键，为社会可持续发展提供必要的保证,由岩层和土层所构成的广袤大地是工程建设的基地，是建筑物的地,基，是地下建筑的环境，为土工构筑物提供填筑材料，因此岩层和,土层的构造与工程性质直接影响工程建设的质量与造价，对岩土条,件认识的偏差可能会导致巨大的损失或事故。人类在与大自然斗争,的历史长河中，从正、反两个方面学会了认识岩土、利用岩土和改,造岩土的本领，也逐步懂得了岩土工程的作用与重要性，在工程实,践的推动下，对岩土工程的研究和应用日益发展,1959,年法国,67m,高的马尔帕塞薄拱坝因坝基失稳而毁于一旦，死亡,

14、380,人,4,年后，意大利,265m,高的瓦昂拱坝上游托克山左岸发生大规,模的滑坡，滑坡体从大坝附近的上游扩展长达,1800m,并横跨峡谷,滑移,300,400m,估计有,2,3,亿立方米的岩块滑入水库，冲到对岸,形成,100,150m,高的岩堆，致使库水漫过坝顶，冲毁了下游的朗格,罗尼镇，死亡约,2500,人，但大坝却未遭破坏,这两起震惊世界的特,大灾害给人们敲响了警钟，在岩石工程中必须重视岩石力学,1975,年,8,月，淮河板桥石漫滩水库因老化而垮坝决口，狂泻的大水夺走了万余条猝不及防的性命,垮坝的重大事故提醒人们,必须重视对岩土工程结构物生命周期与老化规律的研究,1985,年,6,月,

15、12,日凌晨，在长江西陵峡上段，兵书宝剑峡出口处发生总体积为,2,10,7,m3,的新摊滑坡,新滩古镇滑入长江，古镇全部被毁。由于自,1968,年以来对该滑坡进行了深入的研究与地表位移,的长期监测，在滑坡发生以前及时发出临滑警报，由于紧急疏散人员而全镇,1371,人无一伤亡,这一大灾无人员伤亡的事例说明只要,重视岩土工程工作，加强监测和预报，地质灾害是可以预,测、预报，可以减少损失的,2019,年,12,月，武汉市整体爆破一幢,18,层的高层建筑。该建住高度,65,5m,采用,336,根锤击沉管扩,底灌注桩，桩长,17,5m,桩端进入中密粉细砂持力层,l,4m,爆破拆除的原因是该高层建筑结构,

16、到顶后,3,个月内产生很大的倾斜，顶部水平位移达,2884mm,倾斜超过,5,且发展速度很快，如,不及时拆除，有整体倾覆的危险。这一桩基失稳的,事故告诉人们采用桩基础并不是万无一失的,应当重视桩基础安全度的研究,2019,年,9,月，海口市经受,12,级飓风袭击，伴有,400mm,以上的大暴雨，在滨海大道旁的某商住小区,内，一座停工中的体积达,30000m,3,的巨型地下室突然窜出地面,5,6m,整体倾斜，犹如平地出现,一艘水泥船，停泊在两幢高楼的中间。虽然经过降水、牵引、归位等工程措施处理，但因地下,室两端高差仍有,900mm,无法扶正，且顶板和外墙均已开裂，不能继续利用而报废,这一典型的,倾覆失稳的事故再次告诫人们，粘性土中的巨大浮力不容忽视,2019,年长江全流域特大洪水时，万里长江堤防经受了严峻的考验，一