工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)0緒論課件

1、1工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)建工學(xué)院主講人 楊旭姣Engineering geology and foundations1工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)Engineering g2/75課程性質(zhì)與教學(xué)目的工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)課程是土木工程管理專(zhuān)業(yè)（工程項(xiàng)目管理方向）四年制本科生選修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心基礎(chǔ)課，它是由兩門(mén)相互獨(dú)立而相互交叉的學(xué)科綜合而成的。本課程的目的是通過(guò)教學(xué)使學(xué)生了解工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容和工作方法；學(xué)習(xí)土力學(xué)的基本知識(shí)；掌握一般地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算原理和構(gòu)造要求；熟悉一般土工試驗(yàn)方法和常見(jiàn)的地基處理方法。2/75課程性質(zhì)與教學(xué)目的工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)課程是土木工3/75緒 論

2、主要內(nèi)容1 本課程的研究?jī)?nèi)容2 地基基礎(chǔ)的重要性3 本課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法3/75緒 論主要內(nèi)容1 本課程的研究?jī)?nèi)容4/751. 工程地質(zhì) Engineering Geology2. 土力學(xué) Soil Mechanics3. 巖土工程勘察 Geotechnical investgation4. 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) foundations design5. 地基處理 ground treatment6. 巖土工程概預(yù)算 budgetary estimate 一.課程內(nèi)容1ke課程內(nèi)容4/751. 工程地質(zhì) Engineering Geolo5/75 基礎(chǔ) 建筑物向地基傳遞荷 載的下部結(jié)構(gòu)。天然地基人工地基淺

3、基礎(chǔ)：埋深5m 地基 承受建筑物荷載的巖土層。 二地基基礎(chǔ)的重要性 2地基基礎(chǔ)的重要性5/75 基礎(chǔ) 建筑物向地基傳遞荷 天然地基淺基礎(chǔ)：埋深基礎(chǔ)工程圖例基礎(chǔ)工程圖例7/75地基與基礎(chǔ)是建筑物的根基，又屬于隱蔽工程，它的勘察、設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物的安危 !地基基礎(chǔ)問(wèn)題往往是影響投資和制約工期的主要因素，約占總造價(jià)和總工期的1/3。軟土和復(fù)雜情況要高于這個(gè)比例。橋梁占50%70%。 7/75地基與基礎(chǔ)是建筑物的根基，又屬于隱蔽工程，它的勘察、8/75 我國(guó)建筑市場(chǎng)問(wèn)題多，豆腐渣工程?；A(chǔ)工程 首當(dāng)其沖, 因?yàn)槭请[蔽工程，偷工減料容易。 18%以上新建工程為不合格工程，一般病害的 機(jī)率為

4、10% - 30% 基礎(chǔ)工程中設(shè)計(jì)失誤40%, 施工問(wèn)題60%,包括 *勘探不清 *地基基礎(chǔ)方案不當(dāng)， *不均勻沉降 *管理混亂：無(wú)照設(shè)計(jì)，偷工減料，層層轉(zhuǎn)包 回扣，技術(shù)力量不足8/75 我國(guó)建筑市場(chǎng)問(wèn)題多，豆腐渣工程?；A(chǔ)工程9/75工程事故有三類(lèi)：1) 規(guī)范允許的破壞，如自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的荷載2) 對(duì)特殊情況的認(rèn)識(shí)不足，基本概念不清楚3) 違背勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理規(guī)范9/75工程事故有三類(lèi)：加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 事故：建成后初次存放谷物時(shí)：1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm24小時(shí)傾斜27西端下沉7.32m 東端上抬1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5

5、m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。 1911年動(dòng)工，1913年完工，自重20000T。工程事故加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 事故：概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，1940年在軟粘土地基上的某水泥倉(cāng)庫(kù)的傾覆地基破壞1940年在軟粘土地基上的某水泥倉(cāng)庫(kù)的傾覆地基破壞比薩斜塔目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m， 塔頂離中心線(xiàn)已達(dá)5.27m，傾斜5.51360：再?gòu)?fù)工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48m，再停工1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工1173：動(dòng)工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強(qiáng)

6、度較低，變形較大。1590: 伽利略在此塔做落體實(shí)驗(yàn) 比薩斜塔目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，原因：11838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月: 封閉1992年7月：加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地 基處理目 前: 已向游人開(kāi)放。 處理措施比薩斜塔1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載處理措施比薩斜塔14/75三種方案都可以,要做方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。雜填土軟土天然地基Natural ground樁基 Pile好土地基處理Ground improvement如何設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)?14/75三種方案都可以,要做方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。雜填土

7、軟土15/75地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足幾個(gè)條件： （1）強(qiáng)度條件(strength)： 設(shè)計(jì)荷載不超過(guò)地基的承載力。 （2）變形條件(deformation): 地基變形量不超過(guò)規(guī)范允許值。 (3)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身?xiàng)l件： 有足夠的強(qiáng)度和剛度。15/75地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足幾個(gè)條件： （1）強(qiáng)度條件(16/75投資風(fēng)險(xiǎn)和效益的綜合考慮開(kāi)挖是否支護(hù),八十年代以來(lái)高層建筑大量修建，深基坑開(kāi)挖比較普遍，開(kāi)挖是否支護(hù)？這類(lèi)問(wèn)題通常是有風(fēng)險(xiǎn)有效益,因?yàn)槭桥R時(shí)工程，投標(biāo)較低，伴以事故發(fā)生，土釘支護(hù)事故率50%工程實(shí)例：1.蘭旗營(yíng)住宅開(kāi)挖九米無(wú)支護(hù)，周?chē)鷽](méi)有建筑物2.穆斯林大廈，采用地下連續(xù)墻和三排錨桿結(jié)合16/75

8、投資風(fēng)險(xiǎn)和效益的綜合考慮17/75穆斯林大廈基坑60cm北京外文書(shū)店穆斯林大廈17/75穆斯林大廈基坑60cm北京外文書(shū)店穆斯林大廈18/75工期節(jié)約工期可以早收益。費(fèi)用與效益綜合考慮。王府井地區(qū)的改造，因?yàn)榇缤链缃?。預(yù)壓固結(jié) 不做砂井，固結(jié)要2年；做砂井，只需要3個(gè)月 18/7519/75 研究土體在工程建筑作用下的應(yīng)力、變形和強(qiáng)度規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。 土力學(xué)是進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。19/75 研究土體在工程建筑作用下的應(yīng)力、變形和強(qiáng)20/75土在工程上的作用：作為建筑物的地基（foundations）作為建筑材料 (construct material)作為建筑物周?chē)慕橘|(zhì)環(huán)境 (ent

9、ironment)20/75土在工程上的作用：作為建筑物的地基（foundat21/75土力學(xué)應(yīng)用地基與基礎(chǔ)21/75土力學(xué)應(yīng)用地基與基礎(chǔ)22/75王府井京廣廣場(chǎng)土力學(xué)應(yīng)用基坑工程22/75王府井京廣廣場(chǎng)土力學(xué)應(yīng)用基坑工程23/75土力學(xué)應(yīng)用地鐵工程23/75土力學(xué)應(yīng)用地鐵工程24/75Hgsfjord crossing Tunnel held down by anchors and tethersLength: 1400 mMax. water depth: 155 mMax. depth to rock: 350 m土力學(xué)應(yīng)用海底隧道24/75Hgsfjord crossing 土力學(xué)應(yīng)用

10、25土力學(xué)應(yīng)用海洋平臺(tái)25土力學(xué)應(yīng)用海洋平臺(tái)26/753.巖土工程 (Geotechnical engineering)1巖土工程的定義： 以土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和地基基礎(chǔ)工程學(xué)為理論基礎(chǔ)，以解決和處理在工程建設(shè)中出現(xiàn)的所有與巖土體有關(guān)的工程技術(shù)問(wèn)題的一門(mén)地質(zhì)和工程緊密結(jié)合的新專(zhuān)業(yè)學(xué)科。 引自巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-94）26/753.巖土工程 (Geotechnical engi27/75概括為三個(gè)層次的含義：巖土工程是以巖土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、地基基礎(chǔ)工程學(xué)為基礎(chǔ)，并與工程密切結(jié)合的綜合性學(xué)科 巖土工程以巖土的利用、整治或改造作為研究?jī)?nèi)容 巖土工程貫穿于各類(lèi)土木工程的勘察、

11、設(shè)計(jì)與施工的全過(guò)程，是土木工程的組成部分 27/75概括為三個(gè)層次的含義：巖土工程是以巖土力學(xué)、工程地28/75工程地質(zhì)是巖土工程分析的條件。巖土力學(xué)是定量評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工是土木工程專(zhuān)業(yè)的工作內(nèi)容。2. 巖土工程相關(guān)學(xué)科之間的關(guān)系28/75工程地質(zhì)是巖土工程分析的條件。2. 巖土工程相關(guān)學(xué)29/75巖土地基工程 巖土邊坡工程巖土支護(hù)工程巖土洞室工程巖土環(huán)境工程3. 巖土工程類(lèi)型29/75巖土地基工程 3. 巖土工程類(lèi)30/754. 巖土工程的工作內(nèi)容巖土工程勘察 巖土工程設(shè)計(jì)巖土工程治理巖土工程監(jiān)測(cè)巖土工程監(jiān)理30/754. 巖土工程的工作內(nèi)容巖土工程勘察 31/755.

12、 巖土工程的工作方法和手段：調(diào)查勘察試驗(yàn)測(cè)定分析計(jì)算方案論證監(jiān)測(cè)控制反演分析修改定案數(shù)學(xué)模擬物理模擬原位測(cè)試31/755. 巖土工程的工作方法和手段：調(diào)查勘察數(shù)學(xué)模擬32/75基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6. 巖土工程工作的一般程序地質(zhì)模型（平、剖面圖）地基巖土體的地質(zhì)特征、地層、巖性、地下水等條件巖土物理力學(xué)性質(zhì)自重應(yīng)力滲流應(yīng)力地基巖土體的強(qiáng)度（承載力）地基巖土體變形量地基的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與計(jì)算處理措施基底壓力巖土體中的附加應(yīng)力巖土體中應(yīng)力強(qiáng)度變形穩(wěn)定性評(píng)價(jià)處理設(shè)計(jì)的荷載（P）、基礎(chǔ)形式6巖土工程一般程序32/75基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6. 巖土工程工作的一般程序地質(zhì)模型（平、33/757. 與巖土相關(guān)的工程問(wèn)題抗剪強(qiáng)度問(wèn)題（穩(wěn)

13、定）變形問(wèn)題滲透與滲透破壞33/757. 與巖土相關(guān)的工程問(wèn)題抗剪強(qiáng)度問(wèn)題（穩(wěn)定）34/75（1）強(qiáng)度問(wèn)題: 天然與人工邊坡的滑坡地基破壞、液化 土壓力與擋土結(jié)構(gòu)破壞基坑與地下工程倒塌34/75（1）強(qiáng)度問(wèn)題: 天然與人工邊坡的滑坡地基破壞、挪威：高靈敏性土的破壞滑坡挪威：高靈敏性土的破壞滑坡香港寶城滑坡 1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層住宅-寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡7人。原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，滲透力使滑動(dòng)力增加，安全系數(shù)下降。香港寶城滑

14、坡 1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立香港1900年建市，1977年成立土力工程署港島1972 Po Shan 滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、20 傷)Po Shan RoadConduit RoadNotewell Road香港1900年建市，1977年成立土力工程署Po Shan Early 1972 滑坡前June 1972 滑坡后Early 1972 滑坡前June 1972 滑坡后39/75 基坑失事的事例廣州京光廣場(chǎng)工程基本情況：長(zhǎng)300m,寬34m,深15m。 D=1.2m。懸臂式護(hù)坡樁。事故情況：先發(fā)生0.51.0m水平位移,凌晨1時(shí), 臨時(shí)工棚傾入坑內(nèi)

15、,3人死亡,17人受傷。原因：懸臂太長(zhǎng),應(yīng)加錨39/75 基坑失事的事例廣州京光廣場(chǎng)廣州京光廣場(chǎng)基坑倒塌廣州京光廣場(chǎng)基坑倒塌京光廣場(chǎng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞京光廣場(chǎng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞42/75 珠海祖國(guó)廣場(chǎng)(與澳門(mén)相對(duì))基坑深16.2m,地下連續(xù)墻,厚80cm.逆作法鋼支撐1998年5月,墻內(nèi)移,鋼支撐變形過(guò)大而崩出;5月6號(hào)下午4:30,倒塌,兩棟樓倒塌進(jìn)基坑,5人受傷.原因:超挖及地下水42/75 珠海祖國(guó)廣場(chǎng)(與澳門(mén)相對(duì))珠海祖國(guó)廣場(chǎng)基坑垮塌淹水珠海祖國(guó)廣場(chǎng)基坑垮塌淹水廣東環(huán)市東路土釘墻塌方廣東環(huán)市東路土釘墻塌方天河北土釘事故天河北土釘事故液化引起的公路破壞液化引起的公路破壞1995年日本阪神

16、地震中的房屋傾斜1995年日本阪神地震中的房屋傾斜阪神地震液化引起的儲(chǔ)油罐傾斜阪神地震液化引起的儲(chǔ)油罐傾斜阪神地震液化引起的河道破裂阪神地震液化引起的河道破裂阪神地震液化引起道路塌陷阪神地震液化引起道路塌陷碼頭擋土墻之后地面由于液化而下沉碼頭擋土墻之后地面由于液化而下沉阪神地震中樁基上房屋周?chē)罘降鼗夯蟮某两第嫔竦卣鹬袠痘戏课葜車(chē)罘降鼗夯蟮某两?999 年9月21日臺(tái)灣大地震液化與地基破壞1999 年9月21日臺(tái)灣大地震液化與地基破壞1999 年9月21日臺(tái)灣大地震地表破壞1999 年9月21日臺(tái)灣大地震地表破壞1999 年9月21日臺(tái)灣大地震引起山體滑坡1999 年9月21日臺(tái)灣

17、大地震引起山體滑坡56/75（2） 變形問(wèn)題沉降與不均勻沉降56/75（2） 變形問(wèn)題沉降與不均勻沉降關(guān)西機(jī)場(chǎng) 世界最大人工島1986年：開(kāi)工1990年：人工島完成1994年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)面積：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m關(guān)西機(jī)場(chǎng)1986年：開(kāi)工關(guān)西機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：5.77.5 m完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計(jì)超填：3m問(wèn)題：沉降大且有不均勻沉降關(guān)西機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：?jiǎn)栴}：蘇州虎丘塔 不均勻沉降造成的嚴(yán)重傾斜 地基嚴(yán)重下沉 - 上海工業(yè)展覽館蘇州虎丘塔 不均勻沉降造地基嚴(yán)重下沉 -墨西哥某宮殿，左部分建于17

18、09年；右部分建于1622年。沉降達(dá)2.2米，存在明顯的沉降差。墨西哥某宮殿，由相鄰建筑物引起的沉降破壞由相鄰建筑物引起的沉降破壞kisskiss63/75（3）滲透破壞問(wèn)題流土、管涌?jī)雒浫芪g 63/75（3）滲透破壞問(wèn)題流土、管涌建于1989年71米高265米長(zhǎng)1993年8月7日垮壩死亡300余人滲透破壞: 青海溝后水庫(kù)的潰口建于1989年滲透破壞: 青海溝后水庫(kù)的潰口1998年長(zhǎng)江大堤1998年長(zhǎng)江大堤武漢丹水池堤防搶險(xiǎn)武漢丹水池堤防搶險(xiǎn)1998洪水1998年洪水中各種險(xiǎn)情6000余處1998洪水1998年洪水中各種險(xiǎn)情6000余處(a)管涌(b)散浸(e)塌坡 (g)漫頂 (c) 滑坡(

19、d) 空洞(f)崩岸隱患與險(xiǎn)情(a)管涌(b)散浸(e)塌坡 (g)漫頂 (c) 滑管涌與流土管涌與流土(a)(a)1998年九江潰堤1998年九江潰堤九江大堤決口潰口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險(xiǎn)情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口又過(guò)20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個(gè)洞，5 m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。 九江大堤決口潰口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)73/751998年石首崩岸73/751998年石首崩岸潰堤：湖北，簰州灣，1998年8月2日潰堤：上海軌道交通四號(hào)線(xiàn)越江隧道工程上海軌道交通四號(hào)線(xiàn)越江隧道工程(一)工程概

20、況 浦東南路站南浦大橋站區(qū)間隧道工程是上海市重大工程項(xiàng)目軌道交通四號(hào)線(xiàn)工程的一個(gè)重要組成部分。浦東南路站到南浦大橋站區(qū)間隧道上行線(xiàn)長(zhǎng)2001M，下行線(xiàn)長(zhǎng)1987M，其中江中段440M。區(qū)間隧道頂最大埋深為37.7M，隧道中心線(xiàn)水平距離為10.984M，隧道最大坡度為3.2%。 (一)工程概況 浦東南路站南浦大橋站區(qū)間隧道工程是 盾構(gòu)從浦東向浦西推進(jìn)，在穿越黃浦江后經(jīng)防汛墻、外馬路、文廟泵站、音像制品批發(fā)交易市場(chǎng)進(jìn)入中山南路，在穿越多稼路后隧道上下行線(xiàn)逐漸由水平同向推進(jìn)轉(zhuǎn)為垂直同向推進(jìn)直至浦西南浦大橋站。 圖中用深顏色表示的就是本次事故的發(fā)生區(qū)域。 風(fēng)井 盾構(gòu)從浦東向浦西推進(jìn)，在穿越黃浦江后經(jīng)防

21、汛墻、外馬路工 程 地 質(zhì)層號(hào)地層名稱(chēng)層厚（M）層底標(biāo)高（MC）人工填土6.39-2.14灰色粘質(zhì)10.5-12.641為色粘土3.50-16.142灰色粉質(zhì)粘土4.50-20.64暗綠-草黃色粉質(zhì)粘土4.30-24.941草黃色砂質(zhì)粉土9.20-34.142草黃色粉砂 從地質(zhì)報(bào)告中可知道在30M深度以下，地層為第七層(1層、2層)，該土層砂性重，透水性好，易液化。聯(lián)絡(luò)通道位于第七土層，同時(shí)該土層為上海第一承壓水層，承壓水最高水位為地面以下7.58M，最高水頭為21.7M。工 程 地 質(zhì)層號(hào)地層名稱(chēng)層厚（M）層底標(biāo)高（MC）人工填(三)參建各方 投 資 單 位建 設(shè) 單 位建設(shè)代理單位設(shè) 計(jì)

22、單 位施工總包單位施工分包單位監(jiān) 理 單 位上海申通集團(tuán)有限公司上海軌道交通明珠線(xiàn)（二期）發(fā)展有限公司上海地鐵建設(shè)有限公司上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院上海隧道工程股份有限公司北京中煤礦山工程公司上海地鐵咨詢(xún)監(jiān)理科技有限公司(三)參建各方 投 資 單 位建 設(shè) 單 (一)險(xiǎn)情情況7月1日 凌晨，聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生流沙涌水，導(dǎo)致隧道上下行線(xiàn)嚴(yán)重積水，進(jìn)泥沙。同時(shí)以風(fēng)井為中心的地面開(kāi)始出現(xiàn)裂縫、沉降。 6：00，音像樓發(fā)生明顯變形，墻面開(kāi)裂，房屋開(kāi)始傾斜。 7：30，地面裂縫明顯加劇，沉降加快。文廟泵站明顯沉降、傾斜，風(fēng)井也明顯沉陷。 9：00音像樓裙房發(fā)生二次突沉，并部分坍塌，大樓繼續(xù)傾斜，墻面開(kāi)裂加劇。 15：