1《土力学与地基基础》1-2章教案解

第一章绪论教学目的：教学重点与难点：教学重点:土力学与地基根底的根本概念教学难点：地基根底埋深等概念的理解上教学方法：课堂讲授法、多媒体教学法教学时间：2课时教学内容：一、根本概念：1、关于土的概念矿物颗粒和岩石碎屑，是各种矿物颗粒的松散集合体。1〕散体性多孔性多样性易变性1〕作为建筑物地基2〕作为建筑材料3〕建筑物四周环境2、土力学：争论土的特性以及土体在各种荷载作用下的性状的一门力学分支。3、地基与根底的概念、根底：定义：建筑物的下部构造，将建筑物的荷载传给地基，起着中间的连接作用。〔是建筑物的一局部〕分类：按埋深可分为：浅根底：承受一般的施工方法和施工机械〔例如挖槽、排水〔5m。埋深较小。深根底：需借助特别施工方法的根底〔埋置浓度超过5m。桩根底、地下连续墙地基〔变形〕所不行〔〔地层〕持力层：直接与根底接触，并承受压力的土层下卧层：持力层下受建筑物荷载影响范围内的土层。分类：自然地基：在自然土层上修建，土层要符合修建建筑物的要求〔强度条件、变形条件〕二、重要性：地基和根底是建筑物的根本，又位于地面以下，属地下隐蔽工程。它的勘察、设-１-2理都很困难，甚至不行挽救。〔一〕1、意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔深度不够，再加上用大理石砌筑，塔身格外重，1.42万吨。500多年来以每年倾1cm比萨塔的倾斜归因于它的地基不均匀沉降。2、苏州市虎丘塔：〔公961年1000多年悠久历史。2．31m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危急建筑而封闭、停顿开放。虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达1000mm。人工块石填薄，东北厚。塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。3、上海锦江饭店14m厚的淤泥质软粘土，600mm。19576月展览馆1465.5mm1228mm。19577月，后可以连续使用(均匀沉降)。〔二〕强度问题1、加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓严峻倾倒，是地基整体滑动强度破坏的典型工程实例。194116m的软粘土层，初次贮存谷物时，就倒塌了，地基发生了整体滑动，建筑物失稳，好在谷仓整体性强，谷仓完好无损，事后在主体构造下做了70多个支承在基岩上的4m。〔三〕渗透问题1963265m高的瓦昂拱坝上游托克100－150m高的岩堆，致使库水漫过坝顶，冲垮了下游的朗格罗尼镇，死亡约2500人，但大坝却未遭破坏。540320处属地基险情；溃口性险情343处是涵闸险情外，其余都是地基和堤身的险情。1998年长江全540320处属地基险情；343处是涵闸险情外，其余都是地基和堤身的险情。四、土力学争论内容与学习建议1、土力学的主要内容有以下几局部内容：二是土体受力后的变形与稳定性问题；三是工程应用的要求和措施，主要是地基设计与处理等。四是把握自然地基上一般浅根底的简洁设计方法或验算方法〔GB50007—2023〕2、学习建议土力学的学习包括理论、试验和阅历。适用范围；尽可能多动手操作，从实践中猎取学问，积存阅历；能切合实际地解决工程实际问题。五、土力学进展历史水利工程、宫殿、庙宇、堤坝、大水道、桥梁等，都为本学科的进展积存了丰富的阅历，奠定了古典土力学的根底。然而，这些仅限于工程实践阅历，未能形成17、181925年美国著名科学家、土力学奠基人太沙基归纳前人的成就，发表了《土力学》一书，比较〔即本构模型、三个理论〔即非饱和土的固结理论、液化破坏理论和渐渐破坏理论、四个分支〔即理论土力学、计算土力学、试验土力学和应用土力学。其中，理解决，青年学生作为祖国的栋梁，将要肩负起历史的重任。解一些具体的实例，如由于根底地基引起的一些破坏。作业：预习下节内容。教学目的：了解地质作用的概念、地质年月的概念。理解第四纪沉积物类型及其工程特点。了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透性、渗流力、流土、管涌等概念。教学重点与难点：教学重点:土的定义和地下水的分类教学难点:地质相对年月的划分。教学方法：课堂讲授法、多媒体教学法教学时间：2课时一、概述〔一〕地质作用〔土与岩石〕的成分、分布厚度及特性取决于地质作用。构成自然地基的物质是地壳中的岩石和土。地壳厚度为30~80km为地质作用，可分为内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用动〔构造运动〕和变质作用。外力地质作用由太阳辐射能和地球重力位能引起。如昼夜和季节气温变化，雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对母岩产生的风化、剥蚀、搬运与沉积作用。〔二〕地质年月的工程性质越好。地球形成至今大约有60亿年的历史，在这漫长的地质年月里，地壳经受了一系列简单的演化过程，形成了各种类型的地质构造和地貌以及简单多样的岩石和土。二、第四纪沉积物通常所说的土为生代第四纪更世〔100万年世Q、中更世〔Q、晚更世〔Q，其后为全世〔Q。经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积物，即土。依据搬运和沉积的状况不同，可分为以下几种类型：残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。不同成因类型的第四纪沉积物，各具有肯定的分布规律和工程地质特性。〔一〕残积物定义：残留在原地未被搬运的那一局部原岩风化产物。与下卧基岩全都。分布：残积物主要分布在岩石出露地表，经受猛烈风化作用的山区、丘陵地带与剥蚀平原。沉降和土坡稳定性问题。〔二〕坡积物移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。近积存物土质疏松，压缩性较大。〔三〕定义：由暴雨或大量融雪突然集聚而成的临时性山洪急流，具有很大的剥蚀、形成洪积层。离山渐远，颗粒变细，分布范围渐渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为洪积锥〔扇。由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。〔四〕蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。物是形成于河谷内的沉积物，可分为平原河谷冲积层和山区河谷冲积层等。三、地下水地下水：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。地下水化学成分及其对混凝土的腐蚀性等。〔一〕地下水分类按埋藏条件不同，分为三类：给，有季节性。潜水：埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重的风化层中。水面标高称为地下水位。承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间，完全布满的有压地下水。通常存压水的动态变化受局部气候因素影响不明显。〔二〕地下水对工程的影响D应小于地下水位深度hw。施工排水：当地下水位高，根底埋深D大于地下水位深度时，基槽开挖与根底井点降低地下水位法。地下水位升降：湿陷性黄土、膨胀土遇水时；地下水位大幅下降时。地下室防水。地下水水质侵蚀性。空心构造物浮起。承压水冲破基槽。〔三〕土的渗透性土的渗透性概念地下水通过土颗粒之间的孔隙流淌，土体可被水透过的性质称为土的透水性。它说明水通过孔隙的难易程度。的涌水量，选择排水措施等均应用渗透性指标。土的渗透性规律〔1〕渗透试验与达西定律法国学者达西〔Darcy,H.〕1856年做砂土的渗透试验，觉察达西定律。v=k×iq——单位时间内通过砂层渗流出的水量；i=h/L——水力坡降；v——渗透速度，cm/s；k——土的渗透系数，cm/s。影响土渗透性因素：1〕土孔隙大小。土粒的大小、外形、级配以及颗粒的排列和土的构造等。地下水温度、密度及其粘滞性〔即内摩阻力。地下水的饱和度。动水力GD〔kN/m3〕力。与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。静水力：静水作用在水下物体上的力。〔四〕渗流破坏及防治措施当水流自下而上流淌时，动水力方向与重力方向相反，使土颗粒悬浮。当动水力等于或大于土的浮重度时，土粒之间毫无压力，土随水流淌。防治流砂的原则：〔1〕削减或消退坑内外地下水的水头差。〔2) 增长渗流路径。〔3) 在向上渗流出口处地表用透水材料掩盖压重以平衡动水力。管涌在渗流逸出处，也可能发生在土体内部。防治管涌的措施主要有：降低水力坡降，如打板桩。基坑开挖防渗措施工程降水承受明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位设置板桩力坡降。水下挖掘砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进展挖掘。教学小结：本章内容是分析与解决地基根底工程问题时所需的根本学问，主要是学生们对概念的理解。1—10题。土的三相组成3.2土的物理性质指标教学目的：把握土的三相组成的根本概念〔如土的粒组、颗粒级配。理解并把握土的物理性质指标、物理状态指标的含义以及指标的测定方法。了解土的压实特性，把握土的压实标准。把握地基土的工程分类。教学重点与难点：教学重点:土的物理性质指标及地基土的工程分类教学难点:土的物理状态指标的测定方法教学方法：课堂讲授法、多媒体教学法教学时间：2课时教学内容：一、土的三相组成〔一〕土的固体颗粒土粒的矿物成分原生矿物：母岩经物理风化而成。eg.石英、云母、长石。其成分与母岩一样，分为单矿物颗粒，多矿物颗粒。次生矿物：母岩经化学风化而成。eg.高岭石、伊里石、蒙脱石。其成分与母岩不同，为一种矿物颗粒，主要是黏土矿物。D<0.005mm。砂粒大局部是母岩中的单矿物颗粒，如如石英、云母、长石。MgCO3、CaCO3等难溶盐的粒。次生矿物。土颗粒的大小和外形,相近，性质相像的颗粒划归为一组，称为粒组。(碎石)颗粒、圆砾〔角砾〕颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。土的颗粒级配〔粒径级配〕〔土粒总量的百分数〕来表示，称为土的颗粒级配。用途：这是打算无粘性土工程性质的主要因素，是确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。粒径分析方法〔1〕筛分法：粒径>0.075mm。〔2〕比重计法或移液管法：粒径<0.075mm。颗分曲线：依据颗分试验成果，可以绘制颗粒级配曲线，如以下图。级配良好的判别：由曲线的坡度大致可判别土的均匀程度，如曲线较陡，则殊，土粒不均匀，即级配良好。〔二〕土中的水和气土中水：结合水：强结合水:没有传递静水压力和溶解盐类的力量,不受重力作用。种状态。自由水：毛细水：存在地下水位以有 考虑建筑防潮重力水：存在地下水位以下 对施工、土的力学性质影响最大。土中气体：开敞气体：对土无影响。封闭气体：使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的进展。〔三〕土的构造和构造土的构造单粒构造：严密状 自然地基疏松状------人工地基蜂窝构造絮状构造：人工地基------存在空隙 需进展人工处理土的构造土的构造分为层理构造、分散构造和裂隙构造。二、土的物理性质指标〔一〕土的三相草图右侧表示三相组成的体积关系；左侧表示三相组成的质量关系；〔二〕由试验直接测定的指标〔3个〕ρ和重力密度γρ=m/V;γ=ρg式中:g10m/s2。1.60～2.20g/cm3之间。测定方法:环刀法和灌水法。环刀法适用于黏性土、粉土与砂土；灌水法适用于卵石、砾石与原状砂。土粒比重〔土粒相对密度〕dsd ssd ssmVs wsw式中：ρw=1g/cm3。取值：在有阅历的地区可按阅历值选用。一般砂土为2.65~2.69，粉土为2.70~2.712.72~2.75。测定方法：有比重瓶法和阅历法。土的含水量w土中水的质量与土粒质量之比