土力学与基础工程土土力学地基及基础的概念学习教案

1、土力学与基础工程土土力学地基土力学与基础工程土土力学地基(dj)及及基础的概念基础的概念第一页，共32页。 土是岩石经过物理、化学、生物等风土是岩石经过物理、化学、生物等风化作用的产物，是矿物颗粒化作用的产物，是矿物颗粒(kl)组成的组成的集合体。是由固体颗粒集合体。是由固体颗粒(kl)、水和空气、水和空气组成的三相体。组成的三相体。第1页/共32页第二页，共32页。土有以下几个土有以下几个(j )特特性：性：第2页/共32页第三页，共32页。2.土力学的概念土力学的概念 土力学是用力学知识和土工测试技术、研土力学是用力学知识和土工测试技术、研究土的物理力学性质，研究土的变形及强度规究土的物理

2、力学性质，研究土的变形及强度规律的一门学科。律的一门学科。 由于土具有由于土具有(jyu)复杂的工程特性，目前复杂的工程特性，目前在解决土工问题时，是靠现场经验、实验辅助在解决土工问题时，是靠现场经验、实验辅助理论计算。因此在土力学中有大量的经验公式、理论计算。因此在土力学中有大量的经验公式、图表和许多近似计算方法，还不能像其它学科图表和许多近似计算方法，还不能像其它学科一样，有系统的理论和严密的数学公式，土力一样，有系统的理论和严密的数学公式，土力学是来源于实践的学科。学是来源于实践的学科。 第3页/共32页第四页，共32页。 研究岩石力学特性的学科称为岩石力学研究岩石力学特性的学科称为岩石

3、力学;土力学和岩石力学又统称土力学和岩石力学又统称(tngchng)为岩土力学。环境土力学（主要研究环境问题如沙漠土、滑坡、海岸灾害、火山、地震等），海洋土力学（研究海洋采油钻井平台的修建、海底采矿、海岸工程以及水上水下建筑），冻土力学、土动力学。为岩土力学。环境土力学（主要研究环境问题如沙漠土、滑坡、海岸灾害、火山、地震等），海洋土力学（研究海洋采油钻井平台的修建、海底采矿、海岸工程以及水上水下建筑），冻土力学、土动力学。第4页/共32页第五页，共32页。 3.基础 建筑物的下部结构，位于地面下，起着传递上部荷载的作用。 根据(gnj)埋置深度的不同，又分为浅基础和深基础。 当 d5m 或d

4、b（基础宽度）为浅基础。 当d5m或d（45）b为深基础。 浅基础的形式有很多，如单独基础、交叉梁基础、筏板基础 第5页/共32页第六页，共32页。 深基础有桩基础、墩柱基础、沉井深基础有桩基础、墩柱基础、沉井(chn jn)、沉箱基础、地下连续墙桩基等。、沉箱基础、地下连续墙桩基等。 基础的设计，不仅与钢筋混凝土结构学有关，还与力学特别是土力学有密切关系。基础的设计，不仅与钢筋混凝土结构学有关，还与力学特别是土力学有密切关系。第6页/共32页第七页，共32页。第7页/共32页第八页，共32页。独立独立(dl)基础基础动画演示动画演示(ynsh)第8页/共32页第九页，共32页。第9页/共32

5、页第十页，共32页。筏板基础筏板基础(jch)动画演示动画演示(ynsh)第10页/共32页第十一页，共32页。箱形基础(jch)第11页/共32页第十二页，共32页。某一高层某一高层(o cn)(o cn)基础基础CADCAD图图动画演示动画演示(ynsh)第12页/共32页第十三页，共32页。4. 4. 地基地基 支承建筑物的土层支承建筑物的土层(t cn)(t cn)叫地叫地基。基。 未经过加固处理，直接支承基础的未经过加固处理，直接支承基础的土层土层(t cn)(t cn)叫天然地基。叫天然地基。 经过人工加固的地基叫人工地基。经过人工加固的地基叫人工地基。 为了保证建筑物或结构物的正

6、常使为了保证建筑物或结构物的正常使用，对于支承整个建筑荷载的地基应满用，对于支承整个建筑荷载的地基应满足两个条件：足两个条件：1 1作用在地基上的压力不超过地基作用在地基上的压力不超过地基的承载力（强度条件）；的承载力（强度条件）；2 2地基沉降量不允许超过沉降容许地基沉降量不允许超过沉降容许值，以保证建筑物的正常使用。（变形值，以保证建筑物的正常使用。（变形条件）条件）第13页/共32页第十四页，共32页。某一工程(gngchng)地基第14页/共32页第十五页，共32页。第15页/共32页第十六页，共32页。第16页/共32页第十七页，共32页。安全，一旦发生事故又较难挽安全，一旦发生事故

7、又较难挽救处理。其造价一般占土建总救处理。其造价一般占土建总造价的造价的1030%。第17页/共32页第十八页，共32页。课程内容多、涉及的范围广。课程内容多、涉及的范围广。 需要工程地质学、土力学的基本理论。地基需要工程地质学、土力学的基本理论。地基的勘察、基础的设计和施工方面的勘察、基础的设计和施工方面(fngmin)知知识。识。第18页/共32页第十九页，共32页。 全塔总荷重约为全塔总荷重约为145MN，塔身传递，塔身传递(chund)到地基的平到地基的平均压力约均压力约500kPa。目。目前塔北侧沉降量前塔北侧沉降量90cm，南侧沉降量约南侧沉降量约270cm，塔倾斜约塔倾斜约550

8、，十，十分严重。塔顶离开垂直分严重。塔顶离开垂直线的水平距离已达线的水平距离已达527m 第19页/共32页第二十页，共32页。b、建筑物沉降量过大的例子、建筑物沉降量过大的例子 当建筑物地基严重下沉时，不仅可使散水倒坡，雨水当建筑物地基严重下沉时，不仅可使散水倒坡，雨水积聚，而且建筑物与外网之间上下水管、暖气管、照明电积聚，而且建筑物与外网之间上下水管、暖气管、照明电缆、通讯电缆、天然气管道缆、通讯电缆、天然气管道(gundo)都可能断裂。况且，都可能断裂。况且，地基严重沉降时，保持建筑物各部位完全均匀下沉不大可地基严重沉降时，保持建筑物各部位完全均匀下沉不大可能。能。西安大雁塔倾斜西安大雁

9、塔倾斜(qngxi)已达上千毫米已达上千毫米 第20页/共32页第二十一页，共32页。 如上海锦江饭店，高如上海锦江饭店，高15层，层，是上海早期的高层建筑，为接待是上海早期的高层建筑，为接待外宾外宾(wibn)团的高级饭店。地团的高级饭店。地基是深厚的淤泥质土，压缩性大。基是深厚的淤泥质土，压缩性大。刚建成时，从马路进饭店要上几刚建成时，从马路进饭店要上几个台阶，后来由于筑物沉降，从个台阶，后来由于筑物沉降，从马路进饭店要下马路进饭店要下第21页/共32页第二十二页，共32页。本书分两大部分本书分两大部分第一章第六章为土力学部分第一章第六章为土力学部分第七章第十一章为地基第七章第十一章为地基

10、(dj)基础的勘探、设计基础的勘探、设计和施工方法。运用土力学理论解决工程设计的地和施工方法。运用土力学理论解决工程设计的地基基(dj)问题。问题。5个台阶，地基沉降量达个台阶，地基沉降量达150cm。由于锦江饭店上。由于锦江饭店上部结构采用钢结构，虽然地基严重下沉，未发现开部结构采用钢结构，虽然地基严重下沉，未发现开裂事故。但是一层的门窗约一半沉入地面下，一层裂事故。但是一层的门窗约一半沉入地面下，一层房间变成半地下室，无法房间变成半地下室，无法(wf)正常使用。正常使用。第22页/共32页第二十三页，共32页。3、方法、方法 理论实践相结合，因为这门课是实践性很强的理论实践相结合，因为这门

11、课是实践性很强的学科，仅仅有书本上知识还是远远不够的，必须在学科，仅仅有书本上知识还是远远不够的，必须在实践锻炼实践锻炼(dunlin)中才能真正提高。中才能真正提高。三、本学科的发展概况三、本学科的发展概况 国内早期：国内早期： 2、学习、学习(xux)本课程的任务本课程的任务 学习学习(xux)土力学的基本原理和主要概念，运用这些土力学的基本原理和主要概念，运用这些原理和概念并结合建筑结构设计方法和施工知识，会分析原理和概念并结合建筑结构设计方法和施工知识，会分析和计算地基基础问题。和计算地基基础问题。第23页/共32页第二十四页，共32页。都江堰水利工程都江堰水利工程(shulgngch

12、ng)赵州赵州(zho zhu)石拱桥石拱桥隋朝南北隋朝南北(nnbi)大运河大运河万里长城万里长城应县木塔应县木塔故宫故宫 土力学与基础工程既是一门古老的工程技术，由于生产的发展和生活上的需要，人类很早就已创造了自己的地基基础工艺。土力学与基础工程既是一门古老的工程技术，由于生产的发展和生活上的需要，人类很早就已创造了自己的地基基础工艺。第24页/共32页第二十五页，共32页。 国外： 18世纪工业革命以后，大规模的城市建设和水利、铁路的兴建面临着许多与土有关的问题，从而促进了土力学理论(lln)的产生和发展。1773年，法国的库仑(Coulomb)根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公式，提出

13、了计算挡土墙土压力的滑楔理论(lln)。1857年，英国的朗金(Rankine)又从另一途径提出子挡土墙土压力理论(lln)，这对后来土体强度理论(lln)的发展起了很大的促进作用。法国布辛奈斯克(Boussinesq，1885)求得了在弹性半空间表面作用竖向集中力的应力和变形的理论(lln)解答；瑞典费兰纽斯(Fellenius，1922)为解决铁路坍方提出了土坡稳定分析法。第25页/共32页第二十六页，共32页。 通过许多研究者的不懈努力、经验积累，到1925年，美国(mi u)太沙基(Terzaghi)在归纳发展以往成就的基础上，发表了第一本土力学(Erdbaumechanik)专著，1

14、929年又与其他作者一起发表了工程地质学(lngenieurgeologie)。从此土力学与基础工程就作为独立的学科而取得不断的进展。从1936年至今，召开了多届“国际土力学与基础工程学术会议。许多国家和地区也都开展了类似的活动，交流和总结本学科新的研究成果和实践经验，并定期出版土力学与基础工程的杂志刊物，这些对本学科的发展都起到了推动作用。第26页/共32页第二十七页，共32页。 随着电子技术及各种数值计算方法对各学科的逐步渗透，随着电子技术及各种数值计算方法对各学科的逐步渗透，土力学与基础工程土力学与基础工程(gngchng)的各个领域都发生了深刻的的各个领域都发生了深刻的变化，许多复杂的工程变化，许多复杂的工程(gngchng)问题相应得到了解决，问题相应得到了解决，试验技术也日益提高。我们相信，我国土力学与基础工程试验技术也