基础工程第一章绪论与基础知识

1、基础工程第一章绪论与基础知识 基础工程 土木工程专业 基础工程第一章绪论与基础知识2 参考文献参考文献 华南理工大学等四校，地基及基础第三版，中国建筑工业出版社 陈希哲编著，土力学地基基础第三版，清华大学出版社 吴湘兴主编，建筑地基基础第一版，华南理工大学出版社 周汉荣主编，土力学地基与基础第二版，武汉理工大学出版社 王成华主编，基础工程学第一版，天津大学出版社 王协群、章宝华主编，基础工程学第一版，北京大学出版社 张季容等，简明建筑基础计算与设计手册 ，中国建筑工业出版社 顾宝和等，岩土工程设计安全度2009年3月第一版，中国计划出版社 建筑地基基础设计规范GB50007-2002 建筑桩基

2、技术规范JGJ94-2008 高层建筑箱形和筏形基础技术规范JGJ 6-99 岩土工程勘察规范 GB50021-2001 建筑抗震设计规范GB50011-2010 基础工程第一章绪论与基础知识3 本课程的主要内容本课程的主要内容 第第 1 1 章章 绪论绪论 第第 2 2 章章 浅基础浅基础 第第 3 3 章章 连续基础连续基础 第第 4 4 章章 桩基础桩基础 第第 5 5 章章 地基处理地基处理 第第 6 6 章章 土工合成材料土工合成材料 第第 7 7 章章 挡土墙挡土墙 第第 8 8 章章 基坑工程基坑工程 第第 9 9 章章 特殊土地基特殊土地基 第第 10 10 章章 动力机器基础

3、与地基基础抗震动力机器基础与地基基础抗震 基础工程第一章绪论与基础知识4 1.1 1.1 概概 述述 一、地基基础的基本概念一、地基基础的基本概念 二、地基基础设计的基本条件二、地基基础设计的基本条件 三、地基基础的重要性三、地基基础的重要性 1.2 1.2 本学科的发展概况本学科的发展概况 1.3 1.3 本课程主要内容本课程主要内容 1.4 1.4 本课程的特点和学习要求本课程的特点和学习要求 第第1 1章章 绪论绪论 基础工程第一章绪论与基础知识5 一、一、地基基础的地基基础的基本概念基本概念 1.1 概概 述述 基础工程第一章绪论与基础知识6 基基 础础 上部结构上部结构 地地 基基

4、建筑物三部分示意图建筑物三部分示意图 基础工程第一章绪论与基础知识7 下卧层 D 埋深D q = D 均布荷载 持力层（受力层） 地基地基 基础F F G G 主 要 受 力 层 地基与基础的概念 基础工程第一章绪论与基础知识8 地基地基(subgrade，foundation soils)：建筑物的全部荷载都由它下面的地：建筑物的全部荷载都由它下面的地 层来承担，受建筑物影响的那一部分地层就称为地基。层来承担，受建筑物影响的那一部分地层就称为地基。 按地基性质分：土基、岩基按地基性质分：土基、岩基 按处置方式分：按处置方式分： 天然地基（未经处理）天然地基（未经处理） 人工地基（经过处理）人

5、工地基（经过处理） 根据地基与基础的接触关系，地基中的地层分为覆盖层覆盖层、持力层持力层和 下卧层下卧层。 1)地基持力层地基持力层是直接承托基础底面的地层。地基基础设计时，通常 应选择强度较高、变形较小、稳定性较强的地层作为地基的持力层。 2)覆盖层覆盖层是位于持力层以上的所有地层。 3)下卧层下卧层是位于持力层以下的地层。可分为软弱下卧层软弱下卧层和刚性下卧刚性下卧 层层。 基础工程第一章绪论与基础知识9 地基的类型地基的类型 一般土质地基一般土质地基 特殊土质地基特殊土质地基 土质地基土质地基岩石地基岩石地基土岩组合地基土岩组合地基 天然地基天然地基 换填地基换填地基 强夯地基强夯地基

6、压实地基压实地基 灌浆地基灌浆地基 复合地基复合地基 人工地基人工地基 地基地基 基础工程第一章绪论与基础知识10 基础的类型基础的类型 柱柱下下独独立立基基础础 墙墙下下条条形形基基础础 刚刚性性基基础础 （无无筋筋扩扩展展基基础础） 柱柱下下独独立立基基础础 墙墙下下条条形形基基础础 钢钢筋筋混混凝凝土土 扩扩展展基基础础 柱柱下下条条形形基基础础 筏筏板板基基础础 箱箱形形基基础础 浅浅基基础础 桩桩基基础础 沉沉井井基基础础 沉沉箱箱基基础础 地地下下连连续续墙墙基基础础 组组合合型型深深基基础础 深深基基础础 基基础础 5m=5m=5m 基础基础(foundationfoundati

7、on) ：将建筑物的各种作用传递到地基的那：将建筑物的各种作用传递到地基的那 部分结构。部分结构。 基础工程第一章绪论与基础知识11 为保证建筑物的功能需要和安全使用的目的，地基、基础在设为保证建筑物的功能需要和安全使用的目的，地基、基础在设 计计算中必须满足以下条件：计计算中必须满足以下条件： 1 1）地基应具有足够的强度，满足变形与稳定性要求）地基应具有足够的强度，满足变形与稳定性要求 地基在建筑物荷载作用下有足够的承载力，并在防止整体破地基在建筑物荷载作用下有足够的承载力，并在防止整体破 坏方面有足够的安全储备；保证地基的变形值不超过建筑物正坏方面有足够的安全储备；保证地基的变形值不超过

8、建筑物正 常使用要求的范围；保证地基的稳定性。常使用要求的范围；保证地基的稳定性。 2 2）基础应具有足够的强度、刚度和耐久性）基础应具有足够的强度、刚度和耐久性 基础结构本身应满足强度、变形和耐久性的要求。基础结构本身应满足强度、变形和耐久性的要求。 二、地基与基础设计的基本条件二、地基与基础设计的基本条件 基础工程第一章绪论与基础知识12 基础成功例子基础成功例子 赵州桥 距今有1400多年的历史 自重为2800吨的赵州 桥，而它的根基只 是有五层石条砌成高 1.55米的桥台，直接 建在自然砂石上。 经历了10次水灾，8次战 乱和多次地震，特别是 1966年邢台发生的7.6级 地震，邢台距

9、这里有40 多公里 1991年9月，赵州 桥被美国土木工程师学 会选定取为第十二个 “国际土木工程里碑”， 并在桥北端东侧建造了 “国际土木工程历史古 迹”铜牌纪念碑。 基础工程第一章绪论与基础知识13 101101大厦大厦 被称为被称为“台北新地标台北新地标” ” 19981998年年1 1 月动工，主体工程于月动工，主体工程于20032003年年1010月完月完 工。有世界最大且最重的工。有世界最大且最重的“风阻风阻 尼器尼器”，还有两台世界最高速的，还有两台世界最高速的 电梯，。电梯，。 工程条件工程条件 必须同时考虑基础土壤的软弱必须同时考虑基础土壤的软弱 工程特性、强烈的台风与地震作

10、工程特性、强烈的台风与地震作 用等不利因素。用等不利因素。 地层调查地层调查: :略略 基础方案（桩筏基础）基础方案（桩筏基础） 基础板为基础板为3.04.7m3.04.7m厚的钢筋混厚的钢筋混 凝土实心板，板下配置凝土实心板，板下配置380380根根1 1 500 mm500 mm、平均入岩深度、平均入岩深度23.3 m23.3 m的基的基 桩（主楼部分）；上部结构主要桩（主楼部分）；上部结构主要 由巨柱、核心系统与外伸桁架等由巨柱、核心系统与外伸桁架等 成，从地基处理和构造设计上确成，从地基处理和构造设计上确 保了超高层大楼的安全可靠度保了超高层大楼的安全可靠度 基础工程第一章绪论与基础知

11、识14 广州建筑物坍塌 基础工程第一章绪论与基础知识15 基础工程第一章绪论与基础知识16 基础工程第一章绪论与基础知识17 建筑物墙体开裂 基础工程第一章绪论与基础知识18 加拿大Transcona 谷仓，建于1913年。 基础工程第一章绪论与基础知识19 加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 事故：事故： 19131913年年9 9月装谷物，月装谷物，1010月月1717日日 装了装了3182231822谷物时，谷物时， 1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm 2424小时倾斜小时倾斜26265353 西端下沉西端下沉7.32m7.32m 东端上抬东端上抬1.52m1.

12、52m 上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损 概况：长概况：长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565个圆筒仓。个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚钢混筏板基础，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 19111911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。 基础工程第一章绪论与基础知识20 加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 原因：原因： 地基土事先未进行调查，据地基土事先未进行调查，据 邻近结构物基槽开挖取土试邻近结构物基槽开挖取土试 验结果，计算地基承载力应验结果，计算地基承载力应

13、用到此谷仓。用到此谷仓。19521952年经勘察年经勘察 试验与计算，地基实际承载试验与计算，地基实际承载 力力（193.8-276.6193.8-276.6）kPakPa远小远小 于谷仓破坏时发生的基底压于谷仓破坏时发生的基底压 力力329.4kPa 329.4kPa 。因此，。因此， 谷仓地基因超载发生强度破谷仓地基因超载发生强度破 坏而滑动。坏而滑动。 处理：处理： 事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩， 使用使用388388个个50t50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正 过来，但其位置比原来

14、降低了米。过来，但其位置比原来降低了米。 基础工程第一章绪论与基础知识21 意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔 基础工程第一章绪论与基础知识22 比萨斜塔 目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m1.80m， 塔顶离中心线已达塔顶离中心线已达5.27m5.27m，倾斜，倾斜5.55.5 13601360：再复工，至：再复工，至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8 层，高度为层，高度为55m55m 12721272：复工，经：复工，经6 6年，至年，至7 7层，高层，高48m48m，再，再 停工停工 11781178：至：至4 4层中，高约层中，高约29

15、m29m，因倾斜停工，因倾斜停工 11731173：动工：动工 原因：原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土 层，强度较低，变形较大。层，强度较低，变形较大。 1590: 1590: 伽利伽利 略在此塔做略在此塔做 落体实验落体实验 基础工程第一章绪论与基础知识23 比萨斜塔 1838-18391838-1839：挖环形基坑卸载 1933-19351933-1935：基坑防水处理 基础环灌浆加固 19901990年年1 1月月: : 封闭 19921992年年7 7月：月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地 基处理 目目 前前: : 已向游人开放。 处理措

16、施 基础工程第一章绪论与基础知识24 上海展览中心馆 19541954：开工，沉降：开工，沉降60cm60cm 19571957：沉降最大：沉降最大146.55cm146.55cm， 最小最小122.8cm122.8cm 1979:1979:沉降沉降160cm160cm 淤泥质粘土淤泥质粘土, ,箱形基础箱形基础 基础工程第一章绪论与基础知识25虎丘塔 苏州虎丘塔，建于公元 959961年期间，7级8 角形砖塔，塔底直径 13.66m，高47.5m。塔顶 1957年位移1.7m，1978 年2.3m。重心偏离基础 轴线0.924m。 虎丘塔 基础工程第一章绪论与基础知识26 地基土为世界罕见的

17、软弱土，层厚达25m。因此，墨西哥城艺术宫墨西哥城艺术宫 严重下沉，沉降量竟高达4m。临近的公路下沉2m，公路路面至艺 术宫门前高差达2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术 宫。这是地基沉降最严重的典型实例。 基础工程第一章绪论与基础知识27 墨西哥博物馆不均匀沉降不均匀沉降 基础工程第一章绪论与基础知识28 重 庆 武 隆 滑 坡 基础工程第一章绪论与基础知识29 19721972年年7 7月某日清晨，香港宝城路附月某日清晨，香港宝城路附 近，两万立方米残积土从山坡上下滑，近，两万立方米残积土从山坡上下滑， 巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅- - 宝城大厦

18、，顷刻间宝城大厦被冲毁倒宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒 塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住 宅。死亡宅。死亡7 7人。人。 原因：原因： 山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大 大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑 动。动。 基础工程第一章绪论与基础知识30 Early 1972 Early 1972 滑坡前滑坡前 June 1972 June 1972 滑坡后滑坡后 基础工程第一章绪论与基础知识31 美国，Califor

19、nia, La Conchita，1995。 基础工程第一章绪论与基础知识32 1.2 1.2 本课程的特点和学习要求本课程的特点和学习要求 1 1、先修课程：本课程应在学完建筑力学、建筑材料、土力、先修课程：本课程应在学完建筑力学、建筑材料、土力 学、混凝土结构设计原理等课程的基础上进行学习。学、混凝土结构设计原理等课程的基础上进行学习。 2 2、特点：本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等、特点：本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等 几个学科领域，内容广泛，综合性很强。综合性、理论几个学科领域，内容广泛，综合性很强。综合性、理论 性和实践性性和实践性 3 3、学习要求：牢固掌握土

20、力学中的基本概念和基本原理，、学习要求：牢固掌握土力学中的基本概念和基本原理， 做到能够应用这些基本概念和基本原理，结合有关建筑做到能够应用这些基本概念和基本原理，结合有关建筑 结构理论和施工知识，理论联系实际，根据相关规范进结构理论和施工知识，理论联系实际，根据相关规范进 行地基基础工程的设计与计算，分析和解决地基基础问行地基基础工程的设计与计算，分析和解决地基基础问 题。题。 基础工程第一章绪论与基础知识33 1.3 1.3 本学科发展概况本学科发展概况 作为工程技术，基础工程是一项古老的工艺。如前所述，作为工程技术，基础工程是一项古老的工艺。如前所述， 只要建造建筑物，注定离不开地基和基

21、础。因此，作为一项只要建造建筑物，注定离不开地基和基础。因此，作为一项 工程技术，基础工程的历史源远流长。但过去人们只能依赖工程技术，基础工程的历史源远流长。但过去人们只能依赖 于实践经验的不断积累和能工巧匠的技艺更新来发展这项技于实践经验的不断积累和能工巧匠的技艺更新来发展这项技 术，囿于当时生产力发展水平，基础工程还未能提炼成为系术，囿于当时生产力发展水平，基础工程还未能提炼成为系 统的科学理论。统的科学理论。 作为应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。作为应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。 基础工程第一章绪论与基础知识34 17731773年法国的库仑（年法国的库仑（CoulombC

22、oulomb）发表著名的砂土抗剪强度公式，提出土）发表著名的砂土抗剪强度公式，提出土 压力计算滑楔理论压力计算滑楔理论; ; 18571857年英国的朗肯（年英国的朗肯（RankineRankine）提出朗肯土压力理论）提出朗肯土压力理论; ; 18851885年法国的布辛奈斯克（年法国的布辛奈斯克（BoussinesqBoussinesq）得出半无限弹性体在竖向集中力）得出半无限弹性体在竖向集中力 作用下的应力与变形的理论解答作用下的应力与变形的理论解答; ; 19221922年瑞典的费兰纽斯（年瑞典的费兰纽斯（FelleniusFellenius）提出土坡稳定分析方法）提出土坡稳定分析方法; ; 19251925年美国太沙基（年美国太沙基（TerzaghiTerzaghi）的）的土力学土力学专著问世专著问世