土力学与地基基础-绪论

本学期学习内容绪论第一章工程地质第二章土的物理性质及工程分类第三章土中应力计算第四章地基的沉降计算第五章土的抗剪强度与地基承载力第六章土压力与土坡稳定第七章浅基础的常规设计绪论第一节地基及基础的概念第二节课程介绍、选用教材

第三节课程特点及学习要求第四节土力学的发展概况第五节与土力学有关的工程问题地面地基基础上部结构下部结构建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础基础底面N承担建筑物的全部荷载,受建筑物影响的地层称为地基第一节地基及基础的概念绪论基础上部结构地基建筑物三部分示意图第一节地基及基础的概念绪论

建筑物的上部结构、基础和地基三部分，功能不同，研究方法各异，但它们又是建筑物的有机组成部分，缺一不可、彼此联系、相互制约。所以，科学的、理想的方法是将三部分统一起来进行设计计算。依目前的理论水平，还很难做到这一点。尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作用的整体概念，尽可能全面地加以考虑。地基基础设计的基本条件

要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基不出现整体破坏。控制基础沉降，使之不超过地基的变形允许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或者影响其正常使用。第二节课程介绍、选用教材绪论

建筑物的地基和基础是建筑物的根本，它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物的事故，绝大多数都与地基和基础有关。组成地层的土或岩石是自然界的产物。建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的工程地质条件是决定地基基础设计和施工的先决条件。在土建、水利、桥隧、道路、港口等有关工程中，以岩土体的利用、改造与整治问题为研究对象的科技领域，因其区别于结构工程的特殊性和各专业岩土问题的共同性，已发展融合成为一个自成体系的专业——“岩土工程”。它的研究方法是由三种基本手段（数学模拟、物理模拟和原位观测）综合而成。

所谓岩土工程，即为土力学、工程地质学、水文地质学和岩体力学的结合。第二节课程介绍、选用教材绪论《土力学与地基基础》分为土力学和基础工程学两大块。土力学是力学的一个分枝，内容的核心是研究土体的应力、变形、强度、渗流及稳定性。土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形和强度。土力学是本课程的理论基础。基础工程学则是运用土力学理论来解决基础工程问题。研究土的应力、变形、强度和稳定以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称为土力学。土力学基础工程理论基础工程实践运用土力学理论来解决基础工程的实际问题：基础设计、挡土墙设计、土坡稳定分析、地基处理等。

可选用教材：清华大学出版社，陈希哲《土力学地基基础》中国建筑工业出版社，华南理工大学等四校主编《地基及基础》高等教育出版社《土力学与地基基础》人民交通出版社，洪毓康《土质学与土力学》同济大学出版社，袁聚云、李镜培及楼晓明《基础工程设计原理》武汉大学出版社，吴湘兴《土力学及地基基础》全国高等教育自学考试教材第二节课程介绍、选用教材绪论涉及工程地质学、土力学、结构设计和施工等多个学科。重视工程地质的基本知识，培养阅读和使用工程地质勘察资料的能力。掌握土的应力、变形，强度和地基计算等土力学基本原理，从而能够应用这些基本概念和原理，结合有关建筑结构理论和施工知识，分析和解决地基基础的实际问题。授课方式主要有：理论课、试验课、课程设计实践周。第三节课程特点及学习要求绪论1.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、综合性强。2.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，结合有关建筑结构理论和施工知识，分析和解决地基基础问题。3.研究方法：理论＋试验＋经验。（1）古代我国西安半坡村新石器时代遗址和殷墟遗址的考古发掘，都发现有土台和石础。“堂高三尺、茅茨土阶”(《韩非子》)地基基础型式。赵州桥(隋朝，李春)1390年来沉降仅约7.3厘米。开封开宝寺木塔(公元989年)考虑到当地多西北风，便特意使建于饱和土上的塔身稍向西北倾斜，设想在风力的长期断续作用下可以渐趋复正。木桩基础的使用；郑州超化寺(隋)是在淤泥中打进木桩形成塔基。第四节土力学的发展概况绪论作为应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。作为本学科理论基础的土力学的发展历史可以划分为古典土力学和现代土力学两个阶段。人工地基方面：早在秦代修筑驰道时，就已采用了“稳以金堆”的路基压实方法，至今还采用的灰土垫层、石灰桩、瓦渣垫层，撼砂垫层等，都是自古已有的传统地基处理方法。《营造法式》

（北宋李诫）记载了古代地基基础的某些具体做法。（2）欧洲1773，法国的C.A．库伦(Coulomb)根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公式，提出了计算挡土墙土压力的滑楔理论。1869，英国的W．J．M．朗肯(Rankine)又从不同途径提出了挡土墙土压力理论。这对后来土体强度理论的发展起了很大的作用。第四节土力学的发展概况绪论1885，法国J．布辛奈斯克(Boussinesq)求得了弹性半空间在竖向集中力作用下的应力和变形的理论解答。1922，瑞典W．费兰纽斯(Fellenius)为解决铁路坍方问题作出了土坡稳定分析法。1925，K．太沙基(Terzaghi)归纳发展了以往的成就，发表了《土力学》(Erdbaumechanik)。1929，太沙基与其他作者一起发表了《工程地质学》(Ingenieurgeologie)从五十年代起，现代科技成就尤其是电子技术渗入了土力学及基础工程的研究领域。第四节土力学的发展概况绪论第五节与土力学有关的工程问题

绪论土是什么？岩石风化的产物碎散性非连续介质受力以后易变形体积变化主要是孔隙变化剪切变形主要由颗粒相对位移引起强度低土是什么？固相—土骨架液相—水气相—空气三相体系多相介质受力后由土骨架、孔隙介质共同承担存在复杂的相互作用孔隙流体流动第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论土是什么？自然界的产物自然变异性非均匀性各向异性结构性时空变异性第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论土有什么特点？碎散性三相体系自然变异性力学特性复杂变形特性强度特性渗透特性第五节与土力学有关的工程问题

绪论学科研究对象理论力学质点或刚体材料力学单个弹性杆件（杆、轴、梁）连续固体结构力学若干弹性杆件组成的杆件结构弹性力学弹性实体结构或板壳结构水力学不可压缩的连续流体（水）连续流体土力学天然的三相碎散堆积物碎散材料第四节土力学的发展概况绪论土力学有什么特点？第五节与土力学有关的工程问题

绪论连续介质力学的基本知识描述碎散体特性的理论土力学土的变形、强度和渗透特性以及与此有关的工程问题第四节土力学的发展概况绪论土力学有什么特点？第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题加拿大特朗斯康谷仓

概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m

东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题加拿大特朗斯康谷仓原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了４米。第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题香港宝城滑坡

1972年7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，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--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宅。死亡６7人。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。第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题香港1900年建市，1977年成立土力工程署

港岛1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20伤)第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题June1972滑坡后第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题阪神大地震中地基液化神户码头：地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题神户码头：沉箱式岸墙因砂土地基液化失稳滑入海中阪神大地震中地基液化以上几个实例可归结为与土有关的强度问题第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，

塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：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。1590:伽利略在此塔做落体实验比萨斜塔第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题比萨斜塔处理措施1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:

封闭1992年7月：

加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:

已向游人开放。第五节与土力学有关的工程问题

绪论虎丘塔概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。处理：在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，获得成功。第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题关西机场

世界最大人工岛1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题关西机场问题：沉降大且有不均匀沉降设计时预测沉降：

5.7－7.5m完成时实际沉降：

8.1m，5cm/月

(1990年)预测主固结完成：

20年后比设计超填：

3m以上几个实例可归结为与土有关的变形问题第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝概况：土坝，高90m，长1000m，建于1972-75年，1976年6月失事损失：直接8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路原因：渗透破坏－水力劈裂第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝11：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。第五节与土力学有关的工程问题

绪论第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝11:57坝坡坍塌，泥水狂泻而下第五节与土力学有关的工程问题

绪论12：00过后坍塌口加宽第四节土力学的发展概况绪论为什么学习土力学？大量与土有关的工程问题Teton坝第五节与土力学有关的工程问题

绪论洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底