岩土工程课件0绪论

岩土工程概论本课程介绍岩土工程的基本概念、原理和方法。重点讲解土力学和岩体力学的基础知识，以及工程应用。岩土工程概述山区道路建设岩土工程在山区道路建设中发挥着重要作用，涉及边坡稳定性分析、地基处理等。高层建筑高层建筑的基础设计、地基承载力评估、桩基施工等都需要岩土工程的专业知识。水利工程大坝的建设涉及岩土工程勘察、地质分析、水库渗漏治理等。隧道工程隧道工程需要岩土工程进行地质勘察、岩体稳定性分析、衬砌设计等。岩土工程学科发展历程1古代古代人类就利用土和岩石建造房屋、道路、桥梁和水利设施。2近代18世纪，随着工业革命的兴起，对岩土工程的需求增加，并逐渐形成学科。3现代20世纪以来，岩土工程迅速发展，在基础设施建设、能源开发、环境保护等领域发挥重要作用。岩土工程的工作对象及研究内容11.岩石和土岩土工程主要研究岩石和土的力学性质。22.地基基础研究地基的承载力、变形特性和稳定性。33.边坡稳定性分析边坡的稳定性，提出防止边坡滑坡的措施。44.土工合成材料研究土工合成材料在岩土工程中的应用。岩土工程的重要性岩土工程与人类的生活息息相关，是基础设施建设、能源开发、环境保护等领域的重要保障。它在保障工程安全、提高工程效益、保护生态环境等方面发挥着不可替代的作用。岩土工程的分支基础工程基础工程是岩土工程的重要分支之一，涉及地基处理、浅基础和深基础的设计与施工。边坡工程边坡工程关注边坡稳定性分析、设计和施工，确保边坡的稳定性，防止滑坡等灾害的发生。地下工程地下工程涉及隧道、地下室、地铁等地下空间的建设，需要考虑岩土力学特性和地下水的影响。岩土工程勘察岩土工程勘察为工程建设提供岩土参数和地质资料，是工程设计和施工的基础。岩土工程基本概念地基建筑物或构筑物下方直接与土体接触的部位。岩土自然界中形成的岩石和土体的总称。基础将上部结构的荷载传递给地基的结构。荷载作用在地基或基础上的外力。岩石和土的定义岩石岩石是由一种或多种矿物组成的固体集合体，具有相对固定的化学成分和物理性质，在地质作用下形成的。土土是由岩石经风化、搬运、沉积等作用形成的松散的、非固结的矿物颗粒集合体，通常是指粒径小于2毫米的物质。岩石和土的特点岩石岩石具有较高的强度和刚度，能够承受较大的压力和荷载。岩石的结构和成分对其强度和变形特性有很大影响。例如，花岗岩是一种坚硬的岩石，而页岩则比较软。土土是由岩石风化或分解形成的，具有较低的强度和刚度。土的性质受其颗粒大小、形状、矿物成分和含水量等因素的影响。例如，粘土具有较高的塑性和压缩性，而砂土则比较疏松。岩石和土的区别岩石和土的主要区别在于它们的强度、刚度和变形特性。岩石一般具有较高的强度和刚度，而土则比较柔软和易于变形。岩石和土的分类岩石分类按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。按结构分为块状岩、层状岩、片状岩。土的分类按粒径分为卵石、砂土、粉土、粘土。按成因分为残积土、坡积土、冲积土、洪积土等。岩土工程勘察的目的和内容11.确定地基承载力建筑物基础应能承受建筑物的荷载，避免出现地基沉降或破坏。22.了解地基土的性质不同的土体性质决定了地基的承载力、压缩性、稳定性等。33.预计地基沉降量沉降量过大可能导致建筑物开裂、倾斜或地面不均匀沉降。44.选择合适的施工方法不同的土体性质决定了施工方法，例如开挖、打桩等。岩土工程勘察的步骤场地踏勘熟悉场地情况，了解地质环境、工程特点，选择勘察点位。钻探取样获取地下土层信息，进行岩土类型、物理力学性质等测试。室内试验对钻探得到的土样进行详细的物理力学性质试验，分析岩土特性。资料整理整理分析试验结果，编写岩土工程勘察报告，提供工程设计所需基础资料。荷载和应力的概念荷载荷载是指作用于结构或基础上的外力。结构自重使用荷载风荷载地震荷载应力应力是指作用于物体内部的内力在物体横截面上分布的程度。应力可以是正应力或剪应力。应力分析的基本原理应力分析是岩土工程的基础，用于理解地基和结构物在荷载作用下的力学行为。应力分析基于弹性力学和塑性力学的理论，通过数学模型计算地基和结构物的内部应力分布。应力分析结果以应力图、应力路径等形式展现，为地基承载力、稳定性评估提供依据。应力状态的表示方法箭头表示法箭头表示法直观地展示了应力的大小和方向。圆圈表示法圆圈表示法利用圆的大小和方向来描述应力状态。莫尔圆莫尔圆是一种图形化的工具，可以帮助我们分析和理解应力状态。应力圆的概念及应用摩尔圆应力圆，又称摩尔圆，是用来图形化表示应力状态的一种方法。图形表示应力圆可以清晰地展示正应力与剪应力的关系，帮助理解应力状态变化。工程应用在岩土工程中，应力圆可用于分析岩土体受力情况，评估其稳定性。地基承载力及其计算方法地基承载力是指地基土在一定沉降量下所能承受的最大压力计算方法根据地基土的性质、埋深、荷载类型等因素，采用不同的计算方法常用方法极限承载力计算法、容许承载力计算法、经验公式法等地基变形及其计算方法地基变形是土体在荷载作用下发生的形变，是评价地基承载力、稳定性和安全性的一项重要指标。常见的变形类型包括沉降、倾斜、水平位移等，影响因素包括荷载大小、土体性质、地下水位、地基深度等。1沉降基础下沉2倾斜基础倾斜3水平位移基础水平移动基础工程概述基础工程基础工程是建筑物或构筑物的主要组成部分，它将上部结构的荷载传递到地基。良好的基础工程保证结构的安全，延长使用寿命，降低工程造价。基础工程类型浅基础深基础特殊基础基础工程的类型根据地基土的承载力、荷载大小和结构形式进行选择。浅基础设计原则及方法1地基承载力浅基础设计首先要考虑地基承载力，确保基础能够安全可靠地承载上部结构荷载。2基础尺寸根据地基承载力和上部结构荷载计算确定基础的尺寸，确保基础能够承受荷载并保持稳定。3基础形式根据地基条件和上部结构特点选择合适的浅基础形式，例如条形基础、独立基础、筏形基础等。4基础深度浅基础埋深应满足冻胀、地基沉降和抗浮的要求。桩基础设计原则及方法承载力桩基础承载力主要取决于桩的材料、尺寸、形状和周围土层的性质。沉降量桩基础沉降量应满足建筑物沉降控制的要求，确保建筑物结构的安全和使用功能。稳定性桩基础应具有足够的稳定性，防止因地基土的强度不足或其他因素导致桩基础的倾斜或破坏。经济性桩基础设计应综合考虑工程成本、施工难度和工期，选择经济合理的桩基础方案。锚固技术在工程中的应用边坡支护锚固技术在边坡工程中广泛应用，可以有效提高边坡的稳定性。例如，岩质边坡锚固可以防止坡体滑塌，土壤边坡锚固可以控制坡面侵蚀。隧道工程锚固技术可以用于加固隧道围岩，防止岩体坍塌。例如，采用锚索或锚杆来支撑隧道洞口，可以提高隧道结构的稳定性和安全性。基础工程锚固技术可以用于加固基础，例如在软弱地基上建设高层建筑时，可以采用锚固技术来提高基础的承载力。边坡稳定性分析与设计边坡稳定性分析边坡稳定性分析主要采用极限平衡法、数值计算法和物理模拟法等方法，以评估边坡失稳的可能性。边坡稳定性设计边坡稳定性设计主要包括边坡坡度设计、防护措施设计和排水措施设计，以确保边坡的长期稳定。边坡稳定性监测边坡稳定性监测主要是通过对边坡的变形、位移和渗透情况进行监测，以及时发现边坡失稳的征兆。土壤抗剪性及其评价抗剪强度土壤抗剪强度是衡量土壤抵抗剪切破坏的能力。抗剪强度受多种因素影响，包括土壤类型、含水量、有效应力等。评价方法常用方法包括室内试验和现场试验。室内试验包括直剪试验、三轴压缩试验等。现场试验包括标准贯入试验、十字板剪切试验等。岩土工程中常见问题及其防治地基基础开裂不均匀沉降、冻胀作用、地基土强度不足，造成基础开裂。边坡失稳降雨、地震、开挖，引起边坡失稳，造成坍塌、滑坡。施工质量问题施工工艺不规范，材料质量不合格，导致工程质量问题。工程机械故障机械设备老化、维护保养不当，造成机械故障，影响工程进度。岩土工程中质量控制要点11.材料质量控制严格把控材料质量，确保其符合设计要求。22.施工工艺控制严格执行施工规范，确保施工过程符合标准。33.设备管理定期维护保养设备，确保其正常运行。44.过程检验在施工过程中进行定期检验，及时发现问题并进行处理。岩土工程设计与施工标准国家标准例如，《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，以及《土工试验方法标准》GB/T50123-1999等，为岩土工程设计和施工提供了基本规范和技术要求。行业标准例如，《公路工程地质勘察规范》JTJ201-91，以及《水利水电工程地质勘察规范》SL192-2015等，针对不同行业领域的特点制定了更具体的标准。地方标准地方政府会根据当地实际情况制定地方标准，补充国家标准和行业标准的不足，保障区域内岩土工程建设的安全性。规范细则除了标准规范外，还有一些设计和施工细则，如《岩土工程勘察质量评定标准》DZ/T0287-2015，进一步细化了工程建设过程中的具体要求。典型工程案例及分析本节将介绍一些典型岩土工程案例，例如高速公路、高层建筑、水利工程等。通过分析这些案例，可以更好地理解岩土工程的设计和施工过程，并掌握一些关键技术要点。同时，我们也会分析一些工程中出现的典型问题，如地基沉降、边坡失稳、土体液化等，并探讨相应的防治措施。岩土工程发展趋势数字岩土模型结合计算机技术和数值模拟方