土力學與地基基礎-緒論

本學期學習內(nèi)容緒論第一章工程地質(zhì)第二章土的物理性質(zhì)及工程分類第三章土中應力計算第四章地基的沉降計算第五章土的抗剪強度與地基承載力第六章土壓力與土坡穩(wěn)定第七章淺基礎的常規(guī)設計緒論第一節(jié)地基及基礎的概念第二節(jié)課程介紹、選用教材

第三節(jié)課程特點及學習要求第四節(jié)土力學的發(fā)展概況第五節(jié)與土力學有關的工程問題地面地基基礎上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)就是基礎基礎底面N承擔建筑物的全部荷載,受建筑物影響的地層稱為地基第一節(jié)地基及基礎的概念緒論基礎上部結(jié)構(gòu)地基建筑物三部分示意圖第一節(jié)地基及基礎的概念緒論

建筑物的上部結(jié)構(gòu)、基礎和地基三部分，功能不同，研究方法各異，但它們又是建筑物的有機組成部分，缺一不可、彼此聯(lián)系、相互制約。所以，科學的、理想的方法是將三部分統(tǒng)一起來進行設計計算。依目前的理論水平，還很難做到這一點。盡管如此，我們在處理地基基礎問題時，頭腦里一定要有地基-基礎-上部結(jié)構(gòu)相互作用的整體概念，盡可能全面地加以考慮。地基基礎設計的基本條件

要求作用于地基的荷載不超過地基的承載能力，保證地基不出現(xiàn)整體破壞?？刂苹A沉降，使之不超過地基的變形允許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。第二節(jié)課程介紹、選用教材緒論

建筑物的地基和基礎是建筑物的根本，它們一旦出現(xiàn)問題，建筑物的安全和正常使用必然受到影響。建筑物的事故，絕大多數(shù)都與地基和基礎有關。組成地層的土或巖石是自然界的產(chǎn)物。建筑物建造在地層上面，所以建筑物場地的工程地質(zhì)條件是決定地基基礎設計和施工的先決條件。在土建、水利、橋隧、道路、港口等有關工程中，以巖土體的利用、改造與整治問題為研究對象的科技領域，因其區(qū)別于結(jié)構(gòu)工程的特殊性和各專業(yè)巖土問題的共同性，已發(fā)展融合成為一個自成體系的專業(yè)——“巖土工程”。它的研究方法是由三種基本手段（數(shù)學模擬、物理模擬和原位觀測）綜合而成。

所謂巖土工程，即為土力學、工程地質(zhì)學、水文地質(zhì)學和巖體力學的結(jié)合。第二節(jié)課程介紹、選用教材緒論《土力學與地基基礎》分為土力學和基礎工程學兩大塊。土力學是力學的一個分枝，內(nèi)容的核心是研究土體的應力、變形、強度、滲流及穩(wěn)定性。土力學所要研究的兩大基本問題是土體的變形和強度。土力學是本課程的理論基礎?；A工程學則是運用土力學理論來解決基礎工程問題。研究土的應力、變形、強度和穩(wěn)定以及土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一門力學分支稱為土力學。土力學基礎工程理論基礎工程實踐運用土力學理論來解決基礎工程的實際問題：基礎設計、擋土墻設計、土坡穩(wěn)定分析、地基處理等。

可選用教材：清華大學出版社，陳希哲《土力學地基基礎》中國建筑工業(yè)出版社，華南理工大學等四校主編《地基及基礎》高等教育出版社《土力學與地基基礎》人民交通出版社，洪毓康《土質(zhì)學與土力學》同濟大學出版社，袁聚云、李鏡培及樓曉明《基礎工程設計原理》武漢大學出版社，吳湘興《土力學及地基基礎》全國高等教育自學考試教材第二節(jié)課程介紹、選用教材緒論涉及工程地質(zhì)學、土力學、結(jié)構(gòu)設計和施工等多個學科。重視工程地質(zhì)的基本知識，培養(yǎng)閱讀和使用工程地質(zhì)勘察資料的能力。掌握土的應力、變形，強度和地基計算等土力學基本原理，從而能夠應用這些基本概念和原理，結(jié)合有關建筑結(jié)構(gòu)理論和施工知識，分析和解決地基基礎的實際問題。授課方式主要有：理論課、試驗課、課程設計實踐周。第三節(jié)課程特點及學習要求緒論1.特點：本課程涉及水文地質(zhì)學、工程地質(zhì)學、土力學等幾個學科領域，內(nèi)容廣泛、綜合性強。2.學習要求：牢固掌握土力學中的基本概念和基本原理，做到能夠應用這些基本概念和基本原理，結(jié)合有關建筑結(jié)構(gòu)理論和施工知識，分析和解決地基基礎問題。3.研究方法：理論＋試驗＋經(jīng)驗。（1）古代我國西安半坡村新石器時代遺址和殷墟遺址的考古發(fā)掘，都發(fā)現(xiàn)有土臺和石礎?！疤酶呷摺⒚┐耐岭A”(《韓非子》)地基基礎型式。趙州橋(隋朝，李春)1390年來沉降僅約7.3厘米。開封開寶寺木塔(公元989年)考慮到當?shù)囟辔鞅憋L，便特意使建于飽和土上的塔身稍向西北傾斜，設想在風力的長期斷續(xù)作用下可以漸趨復正。木樁基礎的使用；鄭州超化寺(隋)是在淤泥中打進木樁形成塔基。第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論作為應用科學，基礎工程又是一門年輕的學科。作為本學科理論基礎的土力學的發(fā)展歷史可以劃分為古典土力學和現(xiàn)代土力學兩個階段。人工地基方面：早在秦代修筑馳道時，就已采用了“穩(wěn)以金堆”的路基壓實方法，至今還采用的灰土墊層、石灰樁、瓦渣墊層，撼砂墊層等，都是自古已有的傳統(tǒng)地基處理方法。《營造法式》

（北宋李誡）記載了古代地基基礎的某些具體做法。（2）歐洲1773，法國的C.A．庫倫(Coulomb)根據(jù)試驗創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強度公式，提出了計算擋土墻土壓力的滑楔理論。1869，英國的W．J．M．朗肯(Rankine)又從不同途徑提出了擋土墻土壓力理論。這對后來土體強度理論的發(fā)展起了很大的作用。第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論1885，法國J．布辛奈斯克(Boussinesq)求得了彈性半空間在豎向集中力作用下的應力和變形的理論解答。1922，瑞典W．費蘭紐斯(Fellenius)為解決鐵路坍方問題作出了土坡穩(wěn)定分析法。1925，K．太沙基(Terzaghi)歸納發(fā)展了以往的成就，發(fā)表了《土力學》(Erdbaumechanik)。1929，太沙基與其他作者一起發(fā)表了《工程地質(zhì)學》(Ingenieurgeologie)從五十年代起，現(xiàn)代科技成就尤其是電子技術滲入了土力學及基礎工程的研究領域。第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論土是什么？巖石風化的產(chǎn)物碎散性非連續(xù)介質(zhì)受力以后易變形體積變化主要是孔隙變化剪切變形主要由顆粒相對位移引起強度低土是什么？固相—土骨架液相—水氣相—空氣三相體系多相介質(zhì)受力后由土骨架、孔隙介質(zhì)共同承擔存在復雜的相互作用孔隙流體流動第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論土是什么？自然界的產(chǎn)物自然變異性非均勻性各向異性結(jié)構(gòu)性時空變異性第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論土有什么特點？碎散性三相體系自然變異性力學特性復雜變形特性強度特性滲透特性第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論學科研究對象理論力學質(zhì)點或剛體材料力學單個彈性桿件（桿、軸、梁）連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學若干彈性桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)彈性力學彈性實體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水力學不可壓縮的連續(xù)流體（水）連續(xù)流體土力學天然的三相碎散堆積物碎散材料第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論土力學有什么特點？第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論連續(xù)介質(zhì)力學的基本知識描述碎散體特性的理論土力學土的變形、強度和滲透特性以及與此有關的工程問題第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論土力學有什么特點？第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題加拿大特朗斯康谷倉

概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個圓筒倉。鋼混筏板基礎，厚61cm，埋深3.66m。1911年動工，1913年完工，自重20000T。事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822Ｔ谷物時，1小時豎向沉降達30.5cm24小時傾斜26°53ˊ西端下沉7.32m

東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題加拿大特朗斯康谷倉原因：地基土事先未進行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗結(jié)果，計算地基承載力應用到此谷倉。1952年經(jīng)勘察試驗與計算，地基實際承載力遠小于谷倉破壞時發(fā)生的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動。事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉體逐漸糾正過來，但其位置比原來降低了４米。第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題香港寶城滑坡

1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--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６7人。原因：山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進一步大大降低，使得土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動。第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題香港1900年建市，1977年成立土力工程署

港島1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20傷)第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題June1972滑坡后第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題阪神大地震中地基液化神戶碼頭：地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴重損傷液化：松砂地基在振動荷載作用下喪失強度變成流動狀態(tài)的一種現(xiàn)象第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題神戶碼頭：沉箱式岸墻因砂土地基液化失穩(wěn)滑入海中阪神大地震中地基液化以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關的強度問題第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，

塔頂離中心線已達5.27m，傾斜5.5°1360：再復工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復工，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：動工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強度較低，變形較大。1590:伽利略在此塔做落體實驗比薩斜塔第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題比薩斜塔處理措施1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理基礎環(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行地基處理目前:

已向游人開放。第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論虎丘塔概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7層，高47.5m，塔的平面呈八角形。問題：塔身向東北方向嚴重傾斜，塔頂離中心線已達2.31m，底層塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險建筑物而封閉。原因：坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上，產(chǎn)生不均勻沉降。處理：在塔四周建造一圈樁排式地下連續(xù)墻并對塔周圍與塔基進行鉆孔注漿和打設樹根樁加固塔身，獲得成功。第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題關西機場

世界最大人工島1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機場運營面積：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題關西機場問題：沉降大且有不均勻沉降設計時預測沉降：

5.7－7.5m完成時實際沉降：

8.1m，5cm/月

(1990年)預測主固結(jié)完成：

20年后比設計超填：

3m以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關的變形問題第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩概況：土壩，高90m，長1000m，建于1972-75年，1976年6月失事?lián)p失：直接8000萬美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災2.5萬人，60萬畝土地，32公里鐵路原因：滲透破壞－水力劈裂第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩11：00左右洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩11:30洞口繼續(xù)向上擴大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設施。第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩11：50左右洞口擴大加速，泥水對壩基的沖蝕更加劇烈。第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩11:57壩坡坍塌，泥水狂瀉而下第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論12：00過后坍塌口加寬第四節(jié)土力學的發(fā)展概況緒論為什么學習土力學？大量與土有關的工程問題Teton壩第五節(jié)與土力學有關的工程問題

緒論洪水掃過下游谷底，附近所有設施被徹底