土力學(xué)與砌體結(jié)構(gòu) 第1章 緒論

第一章緒論1.1本課程的內(nèi)容和作用1.2本學(xué)科發(fā)展概況1.3本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求1.1本課程的內(nèi)容和作用1.1.1、學(xué)科與實(shí)踐地基基礎(chǔ)是建筑物的根本，又屬于地下隱蔽工程，一旦發(fā)生事故難以補(bǔ)救。有時(shí)會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。此外基礎(chǔ)工程的費(fèi)用可占建筑物總造價(jià)的10%~30%。建筑工程的實(shí)踐中出現(xiàn)了很多事故，遇到了很多問(wèn)題。對(duì)這些問(wèn)題的研究解決以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的積累就形成了本門(mén)課程。讓我們從以下工程事故的介紹中對(duì)本課程的內(nèi)容和作用進(jìn)行初步的了解。

建筑物傾斜（1）意大利比薩斜塔：

1173年9月動(dòng)工，至1178年建至第四層中部，高度約29米時(shí)，因塔身明顯傾斜而停工。94年后，于1272年復(fù)工，經(jīng)6年時(shí)間，建完第7層，高48米，再次停工中斷82年。于1360年再?gòu)?fù)工，至1370年竣工。全塔共8層，高度為55米。比薩斜塔塔身為圓筒形，1-6層為優(yōu)質(zhì)大理石砌成，頂部7-8層采用磚和輕石料。1590年伽利略做落體實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)建了物理學(xué)上著名的落體定律。地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層。目前塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80米，塔頂偏離中心線已達(dá)5.27米，傾斜5.50，1990年1月14日被封閉。（2）蘇州虎丘塔

此塔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），距今已有1036。全塔7層，高47.5米。平面呈八角形。青磚砌筑。

1980年時(shí)，塔身已向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線已達(dá)2.31米。底層塔身出現(xiàn)不少裂縫。

寶塔傾斜為地基覆蓋層相差懸殊等原因造成。2.建筑地基嚴(yán)重下沉造成建筑地基嚴(yán)重下沉的因素很多，就地基而言，多為高壓縮性軟弱土。會(huì)造成室內(nèi)外連接困難及交通不便，內(nèi)外網(wǎng)管道也會(huì)造成破壞。3.建筑物墻體開(kāi)裂持力層土質(zhì)壓縮性相差懸殊或不同類(lèi)型基礎(chǔ)基底壓力相差較大，引起不均勻沉降，導(dǎo)致墻體開(kāi)裂。相鄰荷載影響亦可引起附加應(yīng)力增加，導(dǎo)致地基下沉，墻體開(kāi)裂。4.建筑物基礎(chǔ)開(kāi)裂地基壓縮性相差懸殊，導(dǎo)致基礎(chǔ)底板斷裂。5.建筑物地基熔蝕引起地基塌陷6.建筑物地基滑動(dòng)右圖是加拿大特朗斯康谷倉(cāng)地基破壞情況。該谷倉(cāng)建于1911年，1913年秋完工，9月裝谷。10月17日發(fā)現(xiàn)1小時(shí)內(nèi)豎向沉降達(dá)30.5cm，結(jié)構(gòu)物向西傾斜并在24小時(shí)內(nèi)傾倒。谷倉(cāng)西端下沉7.32m，東端上抬1.52m，倉(cāng)身傾斜27度。事故原因?yàn)楣葌}(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。7.建筑物地基液化失效地震引起砂土地基液化，喪失地基承載力。（1）日本新瀉：1964年，7.5級(jí)地震。（2）唐山地震液化“砂火山”口液化噴水冒砂后景象液化造成地基沉陷,房屋嚴(yán)重裂縫液化造成地基沉陷,

房屋嚴(yán)重裂縫液化后汽車(chē)陷入土中8.土坡滑動(dòng)斷層所造成的邊坡滑動(dòng)使民宅橫向移動(dòng)10m,垂直落差約6m巴東崖崩造成房屋墻體開(kāi)裂姊歸縣邊坡治理1.1.2、本門(mén)課程的知識(shí)構(gòu)架1.1本課程的內(nèi)容和作用本門(mén)課程包含土力學(xué)基本理論、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原理和經(jīng)驗(yàn)兩部分。應(yīng)注意相互之間的關(guān)系（1）

地基基礎(chǔ)

a.

地基與基礎(chǔ)的區(qū)別：基礎(chǔ)：建筑物最底下擴(kuò)大的這一部分。地基：承受由基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的土層（或巖層）。持力層：位于基礎(chǔ)底面下的第一層土。下臥層：持力層下的土層。1.1本課程的內(nèi)容和作用

b.地基的分類(lèi)：按地質(zhì)情況分：土基、巖基。按設(shè)計(jì)施工情況分：天然地基：不需處理而直接利用的地基。人工地基：經(jīng)過(guò)人工處理而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的地基。（2）土力學(xué)a.

土的特點(diǎn)：碎散性、壓縮性、固體顆粒間的相對(duì)移動(dòng)性及透水性。連續(xù)介質(zhì)的固體材料。b.

土的用途：作為地基；作為建筑材料（e.g.路基，堤坎）

c.

土力學(xué)的研究對(duì)象：研究土的本構(gòu)關(guān)系以及土與結(jié)構(gòu)物相互作用的規(guī)律。

土的本構(gòu)關(guān)系：即土的應(yīng)力——應(yīng)變——強(qiáng)度——時(shí)間四變量之間的內(nèi)在聯(lián)系。1.1本課程的內(nèi)容和作用（3）地基設(shè)計(jì)中，必須滿足的兩個(gè)技術(shù)條件：1、地基的變形條件：（沉降量、沉降差、傾斜、局部?jī)A斜）保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。s[s]

2、地基的強(qiáng)度條件：要求作用于地基的荷載不超過(guò)地基的承載力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲(chǔ)備。pf

（4）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，必須滿足的兩個(gè)技術(shù)條件：

基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。

1.2本學(xué)科發(fā)展概況

地基及基礎(chǔ)既是一項(xiàng)古老的工程技術(shù)，又是一門(mén)年輕的應(yīng)用科學(xué)。窮本溯源，世界文化古國(guó)的遠(yuǎn)古先民，在史前的建筑活動(dòng)中，就已創(chuàng)造了自己的地基基礎(chǔ)工藝，我國(guó)西安半坡新村新石器時(shí)代遺址的考古發(fā)掘，都發(fā)現(xiàn)有土臺(tái)和石礎(chǔ)。舉世文明的長(zhǎng)城、大運(yùn)河、蜿蜒萬(wàn)里，如不處理好有關(guān)巖土問(wèn)題，哪能穿越各種地質(zhì)條件的廣闊地區(qū)，而被譽(yù)為亙古奇觀。1.2本學(xué)科發(fā)展概況1.2本學(xué)科發(fā)展概況1.2本學(xué)科發(fā)展概況

作為本學(xué)科理論基礎(chǔ)的土力學(xué)的發(fā)端，始于18世紀(jì)興起了工業(yè)革命的歐洲。1773年，法國(guó)的庫(kù)倫（Coulomb）根據(jù)試驗(yàn)創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式，提出了計(jì)算擋土墻土壓力理論。90余年后，英國(guó)的朗肯（Rankine,1869）又從另一途徑提出了擋土墻土壓力理論。法國(guó)的布辛奈斯克（Boussinesq,1885）求得了彈性半空間在豎向集中力作用下的應(yīng)力和變形的理論解答。1922年，瑞典人費(fèi)倫紐斯（Fellenius）,土坡穩(wěn)定分析法。這些古老的理論和方法，直到今天，仍不失其理論和實(shí)用的價(jià)值。1.2本學(xué)科發(fā)展概況1.2本學(xué)科發(fā)展概況1.2本學(xué)科發(fā)展概況

1925年，美國(guó)的太沙基(Terzaghi)發(fā)表了《土力學(xué)》專(zhuān)著，接著，于1929年又發(fā)表了《工程地質(zhì)學(xué)》。這些比較系統(tǒng)完整的科學(xué)著作的出現(xiàn)，帶動(dòng)了各國(guó)學(xué)者對(duì)本學(xué)科各方面的探索。時(shí)至今日，土建、水利、橋隧、道路、港口、海洋等有關(guān)工程中，以巖土體的利用、改造與整治問(wèn)題為研究對(duì)象的科技領(lǐng)域，因其區(qū)別于結(jié)構(gòu)工程的特殊性和各專(zhuān)業(yè)巖土問(wèn)題的共同性，已融為一個(gè)自成體系的新專(zhuān)業(yè)——“巖土工程”（GeotechnicalEngineering）。1.3本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求本課程涉及工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工幾個(gè)學(xué)