土力學(xué)與地基基礎(chǔ)教案

《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》項(xiàng)目一：學(xué)會判斷土的物理性質(zhì)，并根據(jù)土的物理性質(zhì)對土進(jìn)行分類。教學(xué)目標(biāo)：讓學(xué)生了解土的三相組成，理解土的級配，學(xué)會對工程土的分類，并培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合實(shí)際工程分析問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：土的物理性質(zhì)指標(biāo)，判斷土的物理狀態(tài)，工程土的分類。教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)一：掌握土的物理性質(zhì)指標(biāo)某土樣經(jīng)試驗(yàn)測得體積為100cm3，濕土質(zhì)量為187g，烘干后，干土質(zhì)量為167g。若土粒的相對密度Gs為2.66，確定該土樣的含水量ω、密度ρ、重度g、干重度gd、孔隙比e、飽和重度gsat和有效重度￠g。土的三相比例指標(biāo)固相液相氣相不同成分和結(jié)構(gòu)的土中，土的三相之間具有不同的比例。土的三相組成的重量和體積之間的比例關(guān)系不同，則土的重量性質(zhì)(輕、重情況)、含水性(含水程度)和孔隙性(密實(shí)程度)等基本物理性質(zhì)各不相同，并隨著各種條件的變化而改變。例如對同一成分和結(jié)構(gòu)的土，地下水位的升高或降低，都將改變土中水的含量；經(jīng)過壓實(shí)，其孔隙體積將減小。這些情況都可以通過相應(yīng)指標(biāo)的具體數(shù)字反映出來。表示土的三相比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)，亦即土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，包括土的顆粒比重、重度、含水量、飽和度、孔隙比和孔隙率等。顆粒比重G：土粒重量與同體積4攝氏度時(shí)水的重量之比，在數(shù)值上等于單位體積土粒（固體部分）的重量。ds可用比重瓶法測定,但由于變化幅度不大（2.6~2.8),通?？砂唇?jīng)驗(yàn)數(shù)值選用，如下表。土粒比重參考值土的名稱砂土粉土粘性土粉質(zhì)粘土粘土土粒比重2.65-22.692.70-22.712.72-22.732.74-22.76重度：單位體積土的重量。密度：單位體積土的質(zhì)量。含水量w：土中水的重量與土粒重量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。含水量是標(biāo)志土的濕度的一個(gè)重要物理指標(biāo)，一般用烘箱法測定。飽和度Sr：土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比。砂土根據(jù)飽和度的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)。Sr￡50為稍濕；50<Sr￡80很濕;Sr>80飽和?？紫侗萫：孔隙體積與土粒體積（固體部分）之比?？紫堵蕁：孔隙體積與總體積之比。土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密實(shí)程度的重要物理性質(zhì)指標(biāo)，e或n越大，土越疏松，反之土越密實(shí)。一般e<0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。任務(wù)二、判斷土的物理狀態(tài)某砂土試樣,試驗(yàn)測定土粒相對密度Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂樣最密實(shí)狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量ms1=1.62kg,最疏松狀態(tài)時(shí)稱得干砂質(zhì)量ms2=1.45kg。確定此砂土的相對密度Dr,并判斷砂土所處的密實(shí)狀態(tài)。砂土屬于無粘性土無粘性土包括:碎石土、砂土、粉土無粘性土的緊密狀態(tài)是判定其工程性質(zhì)的重要指標(biāo)，綜合反映了無粘性土顆粒的巖石和礦物組成、粒度組成、顆粒形狀和排列等對其工程性質(zhì)的影響。決定無粘性土緊密狀態(tài)的因素受荷歷史：年代較老，有超壓密歷史的，密實(shí)度大形成環(huán)境：洪積、坡積比沖積、冰積、海積的密實(shí)度小顆粒組成：粗、不均勻，密實(shí)度大礦物成分及顆粒形狀：片狀云母與柱狀、粒狀顆粒組成比，密實(shí)度小。無粘性土緊密狀態(tài)指標(biāo)及其確定方法（1）天然孔隙比：砂土的承載力不論其顆粒組成的粗細(xì)，均隨著天然孔隙比的減小而顯著增大。通過測天然重度，換算天然孔隙比天然重度測定方法：地下水位以上濕砂：環(huán)刀法地下水位以上干砂：灌砂法（注水法）無粘性土緊密狀態(tài)指標(biāo)及其確定方法（2）相對密度：天然孔隙比作為砂土密實(shí)狀態(tài)的分類指標(biāo)缺乏概括性，因土的密實(shí)度還與砂粒的形狀、粒徑級配等有關(guān)。例：疏松、級配良好的砂土孔隙比，比緊密、顆粒均勻的砂土孔隙比小。相對密度更有代表性。對碎石土，通過觀察，根據(jù)骨架顆粒含量和排列、可挖性、可鉆性將其密實(shí)度劃分為密實(shí)、中密、稍密。對于砂土的密實(shí)度可用天然孔隙比衡量。一般e小于0.6，屬密實(shí)的砂土，是良好的天然地基，當(dāng)e大于0.95時(shí)，為松散狀態(tài)，不宜作天然地基。但未考慮土顆粒級配的影響。若考慮級配因素，可采用相對密實(shí)度Dr來表示砂土的密實(shí)度：按Dr值可將砂土的密實(shí)狀態(tài)劃分如下三類：13Dr>0.67密實(shí)的0.673Dr>0.33中密的0.333Dr>0松散的砂土在天然狀下的孔隙比：砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比相對密實(shí)度中密狀態(tài)相對密實(shí)度中密狀態(tài)經(jīng)判斷屬于中密狀態(tài)有ABC三種土樣，它們的天然含水率W、液限Wl及塑限Wp如表1列，判斷它們的稠度狀態(tài)。稠度是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力,是粘性土最主要的物理狀態(tài)特征塑限ωP塑限ωP液限ωLω00流動狀態(tài)可塑狀態(tài)固態(tài)或半固態(tài)流動狀態(tài)可塑狀態(tài)固態(tài)或半固態(tài)粘性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為土的稠度界限粘性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為土的稠度界限液塑限測定根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》液塑限測定根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL237-007-1999)規(guī)定，采用液塑限聯(lián)合測定儀進(jìn)行測定。塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍說明：塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力,即與土中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多,塑性指數(shù)就越高說明：說明：塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力,即與土中粘粒含量有關(guān)。粘粒含量越多,塑性指數(shù)就越高說明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對關(guān)系。當(dāng)IL≤0時(shí),ω≤ωP,土處于堅(jiān)硬狀態(tài);當(dāng)IL＞1時(shí),ω＞ωL,土處于流動狀態(tài)。根據(jù)IL值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)狀態(tài)液性指數(shù)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)液性指數(shù)IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比說明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對關(guān)系。當(dāng)IL≤0時(shí),ω≤ωP,土處于堅(jiān)硬狀態(tài);當(dāng)IL＞1時(shí),ω＞ωL,土處于流動狀態(tài)。根據(jù)IL值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)流動狀態(tài);可塑狀態(tài)流動狀態(tài);可塑狀態(tài);固態(tài)。粘性土軟硬狀態(tài)的劃分=（40.4-25.4）/（47.9-25.4）=0.67屬可塑狀態(tài)其余結(jié)果及狀態(tài)判斷如表1所示表1、土樣試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果土樣號天然含水率（%）液限（%）塑限（%）塑性指數(shù)液性指數(shù)稠度狀態(tài)A40.047.925.422.50.67可塑B34.533.221.112.11.11流塑C23.231.221.010.20.22硬塑任務(wù)三：地基土（巖）的工程分類下圖為某三種土A、B、C的顆粒級配曲線,試按《地基規(guī)范》分類法確定三種土的名稱。本節(jié)的分類方法為《地基規(guī)范》分類法巖石1、定義：顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體。⑴按堅(jiān)固性分為：硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石。⑵按巖石風(fēng)化程度分為：微風(fēng)化、中等風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化。⑶按成因分為：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖。碎石土1、定義：粒徑d>2mm的顆粒含量超過全重50%的土。2、分類依據(jù)：土的粒組含量及顆粒形狀。顆粒粒徑級配曲線縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比,橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑(對數(shù)坐標(biāo)）曲率系數(shù)C曲率系數(shù)Cc描述顆粒級配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況。工程上常用不均勻系數(shù)Cu描述顆粒級配的不均勻程度dd10、d30、d60小于某粒徑的土粒含量為10%、30%和60%時(shí)所對應(yīng)的粒徑CCu愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把Cu＜5的土視為級配不良的土；Cu＞10的土視為級配良好的土對于礫類土或砂類土，同時(shí)滿足對于礫類土或砂類土，同時(shí)滿足Cu≥5和Cc=1-3，定名為良好級配砂或良好級配礫。砂土1、定義：粒徑d>2mm的顆粒含量不超過全重的50%，且粒徑d>0.075mm的顆粒超過全重50%的土。2、分類依據(jù)：粒組含量。33、定名：：礫砂、粗粗砂、中砂砂、細(xì)砂、粉粉砂。44、密實(shí)度度：密實(shí)、中中密、稍密密、松散四四狀態(tài)。55、工程性性質(zhì)：礫砂砂、粗砂、中中砂一般為為良好地基基；細(xì)砂、粉粉砂具體分分析。A土:從A土土級配曲線線查得,粒徑小于于2mm的占占總土質(zhì)量量的67%%、粒徑小小于0.0075mmm占總土質(zhì)質(zhì)量的211%,滿足粒徑徑大于2mmm的不超超過50%%,粒徑大于于0.0775mm的的超過500%的要求,該土屬于于砂土；又由于粒粒徑大于22mm的占占總土質(zhì)量量的33%%,滿足粒徑徑大于2mmm占總土土質(zhì)量255%～50%的要要求,故此土應(yīng)應(yīng)命名為礫礫土粉土11、定義：：粒徑d>0..075mmm的顆粒含含量不超過過全重50%，且Ip≤10的土。22、組成：：一般為砂砂粒、粉粒粒、粘粒的的混合體。33、分類：：根據(jù)粒徑徑d<0..005mmm的顆粒含含量是否超超過全重10%，分為粘粘質(zhì)粉土、砂砂質(zhì)粉土。44、密實(shí)度度：根據(jù)e大小分為為密實(shí)(e<00.65))、中密(0.665≤e<0..85)、稍密(e≥0.855)。55、濕度:由Sr分為稍濕濕、很濕、飽飽和。或由由含水量分分為稍濕、濕濕、很濕。6、工程性性質(zhì)：密實(shí)實(shí)粉土為良良好的天然然地基；e>1為松散狀狀態(tài)，屬軟軟弱地基；；飽和稍密密粉土，地地震時(shí)易產(chǎn)產(chǎn)生液化，為為不良地基基。B土:粒徑大大于2mmm的沒有,粒徑大于于0.0775mm占占總土質(zhì)量量的52%%,屬于砂土土。按砂土土分類表分分類,此土應(yīng)命命名為粉砂砂.C土:粒徑大大于2mmm的占總土土質(zhì)量的667%,粒徑大于于20mmm的占總土土質(zhì)量的113%,按碎石土土分類表可可得,該土應(yīng)命命名為圓礫礫或角礫。砂土的分類土的名稱顆粒級配礫砂粒徑大于2mmm的顆粒粒含量占全全重25％～50％粗砂粒徑大于0..5mm的的顆粒含量量超過全重重50％中砂粒徑大于0..25mmm的顆粒含含量超過全全重50％細(xì)砂粒徑大于0..075mmm的顆粒粒含量超過過全重855％粉砂粒徑大于0..075mmm的顆粒粒含量超過過全重500％碎石土的分類類土的名稱顆粒形狀顆粒級配漂石圓形及亞圓形形為主粒徑大于2000mm的的顆粒含量量超過全重重50％塊石棱角形為主卵石圓形及亞圓形形為主粒徑大于200mm的顆顆粒含量超超過全重550％碎石棱角形為主圓礫圓形及亞圓形形為主粒徑大于2mmm的顆粒粒含量超過過全重500％角礫棱角形為主項(xiàng)目二：通過過地基應(yīng)力力的計(jì)算對對地基進(jìn)行行強(qiáng)度與穩(wěn)穩(wěn)定性分析析教學(xué)目標(biāo)：讓讓學(xué)生學(xué)會會地基附加加壓力的計(jì)計(jì)算方法，通通過計(jì)算進(jìn)進(jìn)一步理解解基底壓力力，培養(yǎng)學(xué)學(xué)生分析問問題的能力力教學(xué)重點(diǎn)：自自重應(yīng)力、地地基附加應(yīng)應(yīng)力的計(jì)算算教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)一：計(jì)算算自重應(yīng)力力一地基由多層土組成，地質(zhì)剖面如下圖所示，試計(jì)算并繪制自重應(yīng)力一地基由多層土組成，地質(zhì)剖面如下圖所示，試計(jì)算并繪制自重應(yīng)力σcz沿深度的分布圖豎向自重應(yīng)力天然地面豎向自重應(yīng)力天然地面天然地面czcxcycxcy11111111zzzczzσczzzσczσczσcz=zσcz=z土體中任意深度處的豎向自重應(yīng)力等于單位面積上土柱的有效重量成層土的自重應(yīng)力計(jì)算ini成層土的自重應(yīng)力計(jì)算iniinnczhhhh12211說明：1.地下水位以上土層采用天然重度，地下水位以下土層采用浮重度2.非均質(zhì)土中自重應(yīng)力沿深度呈折線分布天然地面h1h2h3321水位面h1h2h33211h11h1+2h21h1+2h2+3h3任務(wù)二：計(jì)算算地基中的的附加應(yīng)力力某條形地基，如下圖所示?；A(chǔ)上作用荷載某條形地基，如下圖所示。基礎(chǔ)上作用荷載F=400kN/m，M=20kN.m，試求基礎(chǔ)中點(diǎn)下的附加應(yīng)力，并繪制附加應(yīng)力分布圖2mFM0＝2mFM0＝18.5kN/m30.1m1.5m共分為四個(gè)步步驟分析步驟I1.基底壓力力計(jì)算此種情況屬于于偏心受壓壓，先按偏偏心受壓的的情況進(jìn)行行基底壓力力計(jì)算?；讐毫Γ航ńㄖ锷喜坎拷Y(jié)構(gòu)荷載載和基礎(chǔ)自自重通過基基礎(chǔ)傳遞給給地基，作作用于基礎(chǔ)礎(chǔ)底面?zhèn)髦林恋鼗膯螁挝幻娣e壓壓力偏心荷載作用下的基底壓力F+G偏心荷載作用下的基底壓力F+GeF+GeelbelbpmaxpminpmaxpminWMAGFppminmax作用于基礎(chǔ)底面形心上的力矩M=()·e基礎(chǔ)底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6leblGFpp61minmaxF+G步驟二：2、基底附加加壓力計(jì)算算基底附加壓力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的壓力稱為基底附加壓力，即導(dǎo)致地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力的那部分基底壓力FF基底附加壓力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的壓力稱為基底附加壓力，即導(dǎo)致地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力的那部分基底壓力FFd實(shí)際情況基底附加壓力在數(shù)值上等于基底壓力扣除基底標(biāo)高處原有土體的自重應(yīng)力ddpp00dpp00基底壓力呈梯形分布時(shí)，基底附加壓力dpppp0minmaxmin0max0基底附加壓力自重應(yīng)力步驟三：3、基底中點(diǎn)點(diǎn)下附加壓壓力計(jì)算分析步驟分析步驟Ⅲ:3.基底中點(diǎn)下附加壓力計(jì)算2mF=400kN/mM=20kN?m0.1m1.5m0＝18.5kN/m3179.4kPa112.6kPa292.0kPa112.6kPa步驟四：4、繪制分布布曲線分析步驟Ⅳ:2m分析步驟Ⅳ:2mF=400kN/mM=20kN?m0.1m1.5m0＝18.5kN/m3202.2kPa193.7kPa165.7kPa111.2kPa80.9kPa62.3kPa地基附加應(yīng)力分布曲線1m1m2m2m2m項(xiàng)目三：掌握握地基變形形的計(jì)算教學(xué)目標(biāo)：使使學(xué)生掌握握地基變形形的幾種計(jì)計(jì)算方法教學(xué)重點(diǎn)：分分層法及規(guī)規(guī)范法計(jì)算算地基變形形。教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)一：研究究土的壓宿宿性大小及及其特征在某一工地上上用環(huán)刀取取一土樣，放放回試驗(yàn)室室通過試驗(yàn)驗(yàn)研究土體體的壓縮性性。一、做壓縮試試驗(yàn)環(huán)塞石環(huán)塞石刀座土樣注意：土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形1.壓縮儀示意圖2.e-2.e-p曲線研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vv＝e0Vs＝1H0Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變形量為s，整個(gè)過程中土粒體積和底面積不變土粒高度在受壓前后不變整理其中根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線pee0eppee-p曲線二、壓縮性指標(biāo)壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高根據(jù)壓縮曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)1.壓縮系數(shù)a2.壓縮模量Es3.變形模量E0曲線A曲線B曲線A壓縮性＞曲線B壓縮性1.壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓1.壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓應(yīng)力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△e利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓縮性高低在壓縮曲線中，實(shí)際采用割線斜率表示土的壓縮性《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評價(jià)土的壓縮性a1-2＜0.1MPa-1低壓縮性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中壓縮性土a1-2≥0.5MPa-1高壓縮性土2.2.壓縮模量Es土在側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量說明：土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)a成反比，Es愈大，a愈小，土的壓縮性愈低3.變形模量E0土在無側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。變形模量與壓縮模量之間關(guān)系其中土的泊松比，一般0～0.5之間任務(wù)二：計(jì)算算地基最終終沉降量某廠房柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸為某廠房柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸為4m×4m，埋深d＝1.0m，地基為粉質(zhì)粘土，地下水位距天然地面3.4m。上部荷重傳至基礎(chǔ)頂面F＝1440kN,土的天然重度＝16.0kN/m3,飽和重度sat＝17.2kN/m3，有關(guān)計(jì)算資料如下圖。試分別用分層總和法和規(guī)范法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降（已知fk=94kPa）3.4md=1mb=4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96eσ一、分層總和和法計(jì)算分層總和法1.基本假設(shè)設(shè)地基是均質(zhì)、各各向同性的的半無限線線性變形體體，可按彈彈性理論計(jì)計(jì)算土中應(yīng)應(yīng)力.在壓力作作用下，地地基土不產(chǎn)產(chǎn)生側(cè)向變變形，可采采用側(cè)限條條件下的壓壓縮性指標(biāo)標(biāo)。2.單一壓縮縮土層的沉沉降計(jì)算在一定均勻厚厚度土層上上施加連續(xù)續(xù)均布荷載載，豎向應(yīng)應(yīng)力增加，孔孔隙比相應(yīng)應(yīng)減小，土土層產(chǎn)生壓壓縮變形，沒沒有側(cè)向變變形。為了彌補(bǔ)假定定所引起誤誤差，取基基底中心點(diǎn)點(diǎn)下的附加加應(yīng)力進(jìn)行行計(jì)算，以以基底中點(diǎn)點(diǎn)的沉降代代表基礎(chǔ)的的平均沉降降pp∞∞可壓縮土層H1H0s土層豎向應(yīng)力由p1可壓縮土層H1H0s土層豎向應(yīng)力由p1增加到p2，引起孔隙比從e1減小到e2，豎向應(yīng)力增量為△p由于所以3.3.單向壓縮分層總和法分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各個(gè)分層土的壓縮變形量△si,基礎(chǔ)的平均沉降量s等于△si的總和i第i層土的壓縮應(yīng)變4.4.單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟e1i———由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比e2i———由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比i土的壓縮應(yīng)變1.繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線2.確定地基沉降計(jì)算深度3.確定沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層界面4.計(jì)算各分層沉降量5.計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為20％處，即σz=0.2σc處的深度作為沉降計(jì)算深度的下限確定地基分層1.不同土層的分界面與地下水位面為天然層面2.每層厚度hi≤0.4b計(jì)算各分層沉降量根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、e-p壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量對于軟土，應(yīng)該取σz=0.2σc處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí)，計(jì)算至基巖表面為止計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量d地基沉降計(jì)算深度σc線σz線A.分層總和法計(jì)算1.A.分層總和法計(jì)算1.計(jì)算分層厚度每層厚度hi＜0.4b=1.6m，地下水位以上分兩層，各1.2m，地下水位以下按1.6m分層2.計(jì)算地基土的自重應(yīng)力自重應(yīng)力從天然地面起算，z的取值從基底面起算z(m)σc(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.計(jì)算基底壓力4.計(jì)算基底附加壓力F=1440kN5.計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)下地基中附加應(yīng)力用角點(diǎn)法計(jì)算，過基底中點(diǎn)將荷載面四等分，計(jì)算邊長l5.計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)下地基中附加應(yīng)力用角點(diǎn)法計(jì)算，過基底中點(diǎn)將荷載面四等分，計(jì)算邊長l=b=2m，σz=4Kcp0,Kc由表確定z(m)z/bKcσz(kPa)σc(kPa)σz/σczn(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.確定沉降計(jì)算深度zn根據(jù)σz=0.2σc的確定原則，由計(jì)算結(jié)果，取zn=7.2m7.最終沉降計(jì)算根據(jù)e-σ曲線，計(jì)算各層的沉降量規(guī)范法由《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2002）提出分層總和法的的另一種形形式沿用分層總和和法的假設(shè)設(shè)，并引入入平均附加加應(yīng)力系數(shù)數(shù)和地基沉沉降計(jì)算經(jīng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)均質(zhì)地基土，在在側(cè)限條件件下，壓縮縮模量Ess不隨深度度而變，從從基底至深深度z的壓縮量量為附加應(yīng)力面積積利用附加應(yīng)力面積利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，第I層沉降量為：根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度znzi△zzi-1534612b12345612ip0i-1p0p0p0第n層第i層ziAiAi-1地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)i、i-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面為止當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1～30m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡化公式計(jì)算為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s，可以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降量修正公式B.《規(guī)范》法法計(jì)算1.σc、σz分布及p0計(jì)算值見見分層總和和法計(jì)算過過程2.確定沉沉降計(jì)算深深度zn=b(22.5－0.4lnnb)=77.8m3.確定各各層Esii4.根據(jù)計(jì)計(jì)算尺寸，查查表得到平平均附加應(yīng)應(yīng)力系數(shù)5、列表進(jìn)行行各沉降量量計(jì)算zz(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9z(m)0.25000.24230.21490.17460.14330.12050.113600.29080.51580.69840.80250.867608861izi-i-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.0185si(kPa)7448△s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.66.沉降修正正系數(shù)js根據(jù)Es==6.0MMPa，fk=pp0，查查表得到y(tǒng)ys=11.17.基礎(chǔ)最終終沉降量s=yss￠=61..2mm項(xiàng)目四：計(jì)算算地基承載載力教學(xué)目標(biāo)：通通過研究土土體的強(qiáng)度度理論了解解地基變形形的三個(gè)階階段，能夠夠按照極限限荷載確定定地基極限限承載力。教學(xué)重點(diǎn)：確確定地基極極限承載力力。教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)一：計(jì)算算土體抗剪剪強(qiáng)度及極極限平衡條條件地基中某一單單元土體上上的大主應(yīng)應(yīng)力為430kkPa，小主應(yīng)應(yīng)力為200kkPa。通過試試驗(yàn)測得土土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)cc=15kPa，j=20o。試問①該單元土土體處于何何種狀態(tài)？？②單元土體體最大剪應(yīng)應(yīng)力出現(xiàn)在在哪個(gè)面上上，是否會會沿剪應(yīng)力力最大的面面發(fā)生剪破破？土的抗剪強(qiáng)度度1、抗剪強(qiáng)度度:土體抵抗抗剪切破壞壞的極限能能力，是土土的重要力力學(xué)性質(zhì)指指標(biāo)。工程中的地基基承載力、擋擋土墻土壓壓力、土坡坡穩(wěn)定等問問題都與土土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度直接相相關(guān)。因此此，土的強(qiáng)強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上上就是土的的抗剪強(qiáng)度度。2、直剪試驗(yàn)驗(yàn)與庫倫定定律無無粘性土粘性土3、抗剪強(qiáng)度度的來源：：1）無粘性土土：來源于于土粒間的的摩擦力（內(nèi)內(nèi)摩擦力）。包包括：a.一部部分由于土土顆粒粗糙糙產(chǎn)生的表表面摩擦力力；b.另一部部分是粗顆顆粒之間互互相鑲嵌，聯(lián)聯(lián)鎖作用產(chǎn)產(chǎn)生的咬合合力。2）粘性土：：除內(nèi)摩擦擦力外，還還有內(nèi)聚力力。內(nèi)聚力主要來來源于：土土顆粒之間間的電分子子吸引力和和土中膠結(jié)結(jié)物質(zhì)（eeg.硅、鐵鐵物質(zhì)和碳碳酸鹽等）對對土粒的膠膠結(jié)作用。4、影響土的的抗剪強(qiáng)度度的因素：：1）土的物理理化學(xué)性質(zhì)質(zhì)的影響a..土粒的礦礦物成分、顆顆粒形狀與與級配的影影響。b..土的原始始密度的影影響。c..土的含水水量的影響響。d..土的結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響。2）孔隙水壓壓力的影響響工程上，根據(jù)據(jù)實(shí)際地質(zhì)質(zhì)情況和孔孔隙水壓力力消散程度度，采用三三種不同方方法。a.排排水剪；bb.不排水水剪；c..固結(jié)不排排水剪。二、土的極限限平衡理論論1、土體中任任一點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)假定土層為均均勻、連續(xù)續(xù)的半空間間材料，研研究地面以以下任一深深度處M點(diǎn)的應(yīng)力力狀態(tài)。2、莫爾—庫庫倫強(qiáng)度理理論莫爾提出材料料的破壞是是剪切破壞壞，當(dāng)任一一平面上的的剪應(yīng)力等等于材料的的抗剪強(qiáng)度度時(shí)該點(diǎn)就就發(fā)生破壞壞，并提出出在破壞面面上的剪應(yīng)應(yīng)力是該面面上法向應(yīng)應(yīng)力的函數(shù)數(shù)，即：是是一條曲線線，稱為莫莫爾包線（抗抗剪強(qiáng)度包包線），如如右圖實(shí)線線，通常用用一直線代代替，該直直線方程就就是庫倫公公式表示的的方程。由由庫倫公式式表示莫爾爾包線的強(qiáng)強(qiáng)度理論稱稱為莫爾—庫倫強(qiáng)度度理論。3、土的極限限平衡條件件如果給定了土土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度參數(shù)jj和c以及土中中某點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)，則則可將抗剪剪強(qiáng)度包線線與莫爾應(yīng)應(yīng)力圓畫在在同一張坐坐標(biāo)圖上。它它們之間的的關(guān)系有三三種情況：：（1）莫爾圓圓位于抗剪剪強(qiáng)度包線線下方（圓圓1），說明明該點(diǎn)在任任何平面上上的剪應(yīng)力力都小于土土所能發(fā)揮揮的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度，因此此不會發(fā)生生剪切破壞壞；（2）圓3實(shí)實(shí)際上不存存在；（3）圓2，說說明在A點(diǎn)所代表表的平面上上剪應(yīng)力正正好等于抗抗剪強(qiáng)度，該點(diǎn)處于于極限平衡衡狀態(tài)。根據(jù)極限應(yīng)力力圓與抗剪剪強(qiáng)度包線線相切的幾幾何關(guān)系，可可建立以下下極限平衡衡條件：在本例中，已已知s1=4300kPa，s3=2000kPa，c=15kkPa，j=20oo1.計(jì)算法計(jì)算結(jié)果表明明：s1f大于該該單元土體體實(shí)際大主主應(yīng)力s1，實(shí)際應(yīng)應(yīng)力圓半徑徑小于極限限應(yīng)力圓半半徑，所以以，該單元元土體處于于彈性平衡衡狀態(tài)計(jì)算結(jié)果表明明：s3f小于該單單元土體實(shí)實(shí)際小主應(yīng)應(yīng)力s3，實(shí)際應(yīng)應(yīng)力圓半徑徑小于極限限應(yīng)力圓半半徑，所以，該該單元土體體處于彈性性平衡狀態(tài)態(tài)在剪切面上庫侖定律由于τ<τff，所以，該該單元土體體處于彈性性平衡狀態(tài)態(tài)2.圖解法c11f3f實(shí)際應(yīng)力圓極限應(yīng)力圓最大剪應(yīng)力與主應(yīng)力作用面成45o最大剪應(yīng)力面上的法向應(yīng)力庫侖定律因此任務(wù)二：研究究排水條件件與試驗(yàn)成成果的關(guān)系系對某種飽和粘粘性土做固固結(jié)不排水水試驗(yàn)，三三個(gè)試樣破破壞時(shí)的大大、小主應(yīng)應(yīng)力和孔隙隙水壓力列列于表中，試試用作圖法法確定土的的強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)ccu、jcu和c￠、j周圍壓力s33/kPPas1/kPPauf/kkPa60143231002204015031367抗剪強(qiáng)度的試試驗(yàn)方法有有多種，室室內(nèi)試驗(yàn)常常用的有：：直接剪切切試驗(yàn)、三三軸壓縮試試驗(yàn)和無側(cè)側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度試驗(yàn)；；現(xiàn)場原位位測試的有有十字板剪剪切試驗(yàn)、大大型直接剪剪切試驗(yàn)等等。00u3121ufc在試驗(yàn)中如果分別量測試樣破壞時(shí)的孔隙水壓力，試驗(yàn)結(jié)果可以用有效應(yīng)力整理，結(jié)果表明，三個(gè)試件只能得到同一個(gè)有效應(yīng)力圓，并且有效應(yīng)力圓的直徑與三個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相等，即：fucBA313131310u3121ufc在試驗(yàn)中如果分別量測試樣破壞時(shí)的孔隙水壓力，試驗(yàn)結(jié)果可以用有效應(yīng)力整理，結(jié)果表明，三個(gè)試件只能得到同一個(gè)有效應(yīng)力圓，并且有效應(yīng)力圓的直徑與三個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相等，即：fucBA31313131固結(jié)不排水抗抗剪強(qiáng)度分兩種情況討討論：一種種是試樣所所受到的周周圍壓力σ3大于前期期固結(jié)壓力力Pc，屬正常常固結(jié)狀態(tài)態(tài)的試樣；；如果σ3小于Pc，則屬于于超固結(jié)試試樣?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)標(biāo)的選擇首先要根據(jù)工工程問題的的性質(zhì)確定定分析方法法，進(jìn)而決決定采用總總應(yīng)力或有有效應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)，然然后選擇測測試方法。一一般認(rèn)為，由由三軸固結(jié)結(jié)不排水試試驗(yàn)確定的的有效應(yīng)力力強(qiáng)度參數(shù)數(shù)和宜用于于分析地基基的長期穩(wěn)穩(wěn)定性（如如土坡的長長期穩(wěn)定分分析，估計(jì)計(jì)擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)的長期土土壓力等）；；而對于飽飽和粘性土土的短期穩(wěn)穩(wěn)定問題，則則宜采用不不固結(jié)不排排水試驗(yàn)的的強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)，即，以以總應(yīng)力法法分析。一一般工程問問題多采用用總應(yīng)力法法分析，其其指標(biāo)和測測試方法大大致如下：：若建筑物物施工速度度較快，而而地基土的的透水性和和排水條件件不良時(shí)，可可采用三軸軸儀不固結(jié)結(jié)不排水試試驗(yàn)或直剪剪儀快剪試試驗(yàn)的結(jié)果果；如果地地基荷載增增長速率較較慢，地基基透水性不不太?。ㄈ缛绲退苄缘牡恼惩粒┮砸约芭潘畻l條件又較佳佳時(shí)（如粘粘土中夾砂砂層），則則可采用固固結(jié)排水或或慢剪試驗(yàn)驗(yàn)；如介于于上述兩種種情況之間間，可用固固結(jié)不排水水或固結(jié)快快剪試驗(yàn)結(jié)結(jié)果。無粘性土的抗抗剪強(qiáng)度下圖表示不同同初始空隙隙比的同一一種砂土在在相同周圍圍壓力下受受剪時(shí)的應(yīng)應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)關(guān)系和體積積變化。由由圖可見，密密實(shí)的緊砂砂初始孔隙隙比較小，其其應(yīng)力---應(yīng)變關(guān)系系有明顯的的峰值，超超過峰值后后，隨應(yīng)變變的增加應(yīng)應(yīng)力逐漸降降低，呈應(yīng)應(yīng)變軟化型型，其體積積變化是開開始稍有減減小，繼而而增加（剪剪脹），這這是由于較較密的砂土土顆粒之間間排列比較較緊密，剪剪切時(shí)顆粒粒之間產(chǎn)生生相對滾動動，土顆粒粒之間的位位置重新排排列的結(jié)果果。松砂的的強(qiáng)度隨軸軸向壓力的的增加而增增大，應(yīng)力力--應(yīng)變關(guān)關(guān)系呈應(yīng)變變硬化型，對對同一種土土，緊砂和和松砂的強(qiáng)強(qiáng)度最終趨趨向同一值值。松砂受受剪其體積積減少（剪剪縮），在在高周圍壓壓力下，不不論砂土的的松緊如何何，受剪時(shí)時(shí)都將減縮縮。由不同初始空空隙比的試試樣在同一一壓力下進(jìn)進(jìn)行剪切試試驗(yàn)，可以以得出初始始孔隙比與與體積變化化之間的關(guān)關(guān)系，如下下圖所示，相相應(yīng)于體積積變化為零零的初始孔孔隙比稱為為臨界孔隙隙比。在三三軸試驗(yàn)中中，臨界孔孔隙比是與與側(cè)壓力有有關(guān)的，不不同的可以以得出不同同的值。當(dāng)飽和松砂受受到動荷載載作用（例例如地震），由由于孔隙水水來不及排排出，孔隙隙水壓力不不斷增加，就就有可能使使有效壓力力降低到零零，因而使使砂土象流流體那樣完完全失去抗抗剪強(qiáng)度，這這種現(xiàn)象稱稱為砂土的的液化，因因此，臨界界孔隙比對對研究砂土土液化也具具有重要意意義。無粘粘性土的抗抗剪強(qiáng)度決決定于有效效法向應(yīng)力力和內(nèi)摩擦擦角。密實(shí)實(shí)砂土的內(nèi)內(nèi)摩擦角與與初始孔隙隙比、土粒粒表面的粗粗糙度以及及顆粒級配配等因素有有關(guān)。初始始孔隙比小小、土粒表表面粗糙、級級配良好的的砂，其內(nèi)內(nèi)摩擦角較較大。按比例繪出三個(gè)總應(yīng)力極限應(yīng)力圓，如圖所示，再繪出總應(yīng)力強(qiáng)度包線按由1′按比例繪出三個(gè)總應(yīng)力極限應(yīng)力圓，如圖所示，再繪出總應(yīng)力強(qiáng)度包線按由1′=1-uf，3′=3-uf，將總應(yīng)力圓在水平軸上左移相應(yīng)的uf即得3個(gè)有效應(yīng)力極限莫爾圓，如圖中虛線圓，再繪出有效應(yīng)力強(qiáng)度包線cccu根據(jù)強(qiáng)度包線得到：ccu=10kPa，cu=18oc=6kPa，、=27ocu(kPa)100(kPa)100300200400某條形基礎(chǔ)，寬寬度b=3..0米，埋深d=1..5米。地基基土的重度度γ=18..6KN//m3,沾聚力C=166Kpa，內(nèi)摩擦擦角φ=200.按太沙基基公式確定定地基的極極限承載力力。如果安安全系數(shù)K=2..5，則地基基承載力設(shè)設(shè)計(jì)值是多多少？太沙基極限承承載力理論論P(yáng)PaabccddⅠⅡⅡⅢ45o＋/245o－/2Ⅲ底面粗糙，基基底與土之之間有較大大的摩擦力力，能阻止止基底土發(fā)發(fā)生剪切位位移，基底底以下土不不會發(fā)生破破壞，處于于彈性平衡衡狀態(tài)Ⅰ區(qū)：彈性壓壓密區(qū)(彈性核)Ⅱ區(qū)：普朗特特爾區(qū)，邊邊界是對數(shù)數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動朗朗肯區(qū)，s1水平向，破破裂面與水水平面成45o－j/2太沙基理論的極限承載力理論解太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與有關(guān)，太沙基給出關(guān)系曲線，可以根據(jù)相關(guān)曲線得到上式適用于條形基礎(chǔ)整體剪切破壞情況，對于局部剪切破壞，將c和tan均降低1/3方形基礎(chǔ)局部剪切破壞時(shí)地基極限承載力Nr、Nq、Nc為局部剪切破壞時(shí)承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關(guān)曲線得到對于方形和圓形基礎(chǔ)，太沙基提出采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正后的公式圓形基礎(chǔ)PPbccddⅠⅡⅡ45o＋/245o－/2ⅢⅢ將無限長，底面光滑的荷載板至于無質(zhì)量的土(＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時(shí)，塑性區(qū)分成五個(gè)區(qū)Ⅰ區(qū)：主動朗肯區(qū)，1豎直向，破裂面與水平面成45o＋/2Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－/2由由φ=2200，查圖4.22得Nc=115,Nqq=6.55,Nr=3..5所以，Pu==16×115+188.6×11.5×66.5+00.5×118.6××3.0××3.5==519KKpaF=519//2.5==208Kpa某矩矩形基礎(chǔ)，寬寬度b=3米，長度l=4米，埋置置濃度d=2米，地基基土為飽和和軟粘土，重重度為18KKN/m33,Cu==14KKpa.φu=0.試按斯肯肯普頓公式式確定地基基極限承載載力。普朗特爾極限限承載力理理論1920年，普普朗特爾根根據(jù)塑性理理論，在研研究剛性物物體壓入均均勻、各向向同性、較較軟的無重重量介質(zhì)時(shí)時(shí)，導(dǎo)出達(dá)達(dá)到破壞時(shí)時(shí)的滑動面面形狀及極極限承載力力公式普朗特爾理論論的極限承承載力理論論解當(dāng)基礎(chǔ)有埋深深d時(shí)Pu=5Cuu(1+00.2b//l)(11+0.22d/b))+γ0d=1227Kppa項(xiàng)目五：土坡坡穩(wěn)定性分分析教學(xué)目標(biāo)：使使學(xué)生掌握握無粘性土土及粘性土土的穩(wěn)定性性分析、擋擋土墻的設(shè)設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)：無無粘性土及及粘性土的的穩(wěn)定性分分析、擋土土墻的設(shè)計(jì)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)一：無粘粘性土土坡坡穩(wěn)定性分分析均質(zhì)無粘性土土坡，其飽和重度均質(zhì)無粘性土土坡，其飽和重度sat=20.0kN/m3,內(nèi)摩擦角=30°,若要求該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.20，在干坡情況下以及坡面有順坡滲流時(shí)其坡角應(yīng)為多少度？WTTN干坡或完全浸水情況順坡出流情況滲流作用的土坡穩(wěn)定比無滲流作用的土坡穩(wěn)定，坡角要小得多WTTNJ一、一般情況下的無粘性土土坡TT均質(zhì)的一、一般情況下的無粘性土土坡TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的單元體穩(wěn)定T>T土坡整體穩(wěn)定NWWTTWTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的比值安全系數(shù)二、有滲流作用時(shí)的無粘性土土坡分析二、有滲流作用時(shí)的無粘性土土坡分析穩(wěn)定條件：T>T+JWTTNJ順坡出流情況:/sat≈1/2，坡面有順坡滲流作用時(shí)，無粘性土土坡穩(wěn)定安全系數(shù)將近降低一半任務(wù)二：粘性性土土坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析某土坡如圖所所示。已知知土坡高度度H=6m，坡角b=55°，土的重重度g=18..6kN//m3，內(nèi)摩擦擦角j=12°，粘聚力力c=16..7kPaa。試用條條分法驗(yàn)算算土坡的穩(wěn)穩(wěn)定安全系系數(shù)一、瑞典圓弧滑動法一、瑞典圓弧滑動法NfWROBd假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比飽和粘土，不排水剪條件下，u＝0，τf＝cuCA二、條分法對于外形復(fù)雜雜、j>0的粘性土土土坡，土土體分層情情況時(shí)，要要確定滑動動土體的重重量及其重重心位置比比較困難，而而且抗剪強(qiáng)強(qiáng)度的分布布不同，一一般采用條條分法分析析條分法分析步驟條分法分析步驟IabcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條3.每個(gè)土條的受力分析cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)條分法分析步驟Ⅱ4.滑動面的總滑動力矩條分法分析步驟Ⅱ4.滑動面的總滑動力矩5.滑動面的總抗滑力矩6.確定安全系數(shù)abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)分析分析:①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓?、趯⒒瑒油馏w分成若干土條，對土條編號③量出各土條中心高度hi、寬度bi，列表計(jì)算sini、cosi以及土條重Wi，計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù)④對圓心O選不同半徑，得到O對應(yīng)的最小安全系數(shù)；⑤在可能滑動范圍內(nèi)，選取其它圓心O1，O2，O3，…，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，即為該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓弧計(jì)算①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓弧取圓心O，取半徑R=8.35m②將滑動土體分成若干土條，對土條編號③列表計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù)0.601.802.853.754.103.051.501111111.1511.1633.4853.0169.7576.2656.7327.9011.032.148.559.4158.3336.6212.671234567編號中心高度(m)條寬(m)條重WikN/mβ1(o)Wisini9.516.523.831.640.149.863.0Wicosi1.849.5121.3936.5549.1243.3324.86合計(jì)186.60258.63一簡單土坡jj=15°°,c=122.0kPPa,g=17..8kN//m3，若坡高高為5m,試確定安安全系數(shù)為為1.2時(shí)的穩(wěn)定定坡角。若若坡角為60°，試確定定安全系數(shù)數(shù)為1.5時(shí)的最大大坡高泰勒圖表法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和泰勒圖表法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和、重度、土坡的尺寸坡角和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達(dá)影響因素的相互關(guān)系穩(wěn)定數(shù)土坡的臨界高度或極限高度根據(jù)不同的繪出與Ns的關(guān)系曲線泰勒圖表法適宜解決簡單土坡穩(wěn)定分析的問題：①已知坡角及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定的坡高H②已知坡高H及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定的坡角③已知坡角、坡高H及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定安全系數(shù)Fs①在穩(wěn)定坡角角時(shí)的臨界界高度：Hcrr=KH=11.2×5=6mm由j=155°,Nss=8..9查圖得穩(wěn)穩(wěn)定坡角bb=577°②由b=660°，j=15°查圖得泰泰勒穩(wěn)定數(shù)數(shù)Ns為8.6求得坡高Hccr=5..80m,,穩(wěn)定安全全系數(shù)為1.5時(shí)的最大大坡高Hmmax為任務(wù)三：擋土土墻設(shè)計(jì)某擋土墻高55m，墻背背垂直光滑滑，填土表表面作用有有均布荷載載，γ=188kN/mm3，φ=30°，c1=0。采用用MU300毛石M5混合砂砂漿砌筑，基基底摩擦系數(shù)μ=0.55，砌體重重度γ=222kN/mm3。試設(shè)計(jì)擋土墻構(gòu)構(gòu)造尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)條件件，應(yīng)用朗朗肯理論計(jì)計(jì)算：朗肯土壓力理理論基本假定：把把擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)物的墻體體視為半無無限土體的的一個(gè)部分分。最簡單條件：：1、墻是剛性性的且墻背背是豎直平平面2、填土面水水平，且與與墻頂齊平平3、假定墻背背光滑即墻墻和土之間間無摩擦力力。一、靜止土壓壓力公式：：E0=1/22（ξrz）z=1//2ξrz2主動土壓力公公式： m=tgg（45-分析：（1）砂性性土：C=0，pa=rzmm2（2）粘性性土：z=0時(shí)，pa=-2ccmz=H時(shí)，pa=rHmm2—2Cm pa==0時(shí)，z= KN/mm α：為最大主主應(yīng)力面與與滑裂面之之間的夾角角。三、被動土壓壓力：由φ查表求得得（1）砂性土土： KN/mm（2）粘性土土： KN/mm①根據(jù)構(gòu)造要要求擬定斷斷面尺寸：：墻頂寬度：00.8m≥H/12((0.5mm)墻底寬度：33.0m≈H/3~H/2②取1m墻長長為計(jì)算單單元計(jì)算自自重：G1=0.55×3.00×1.00×22==33kNN0.8m4.5m0.5m4.5m0.5mG1G2G3G43.0m1.7m0.8m0.2m0.3mG2=1/22×1.7×4.5×1.0×22==84.115kNG3=0.88×4.5×1.0×22==79.22kNG4=0.22×4.5×1.0×18=116.2kkNG=G1+G2+G3+G4=2112.555kN③取1m墻長長為計(jì)算單單元計(jì)算土土壓力：Ea1=0..67×5=3..3kN//mEa2=1//2×(30.667-0..67=775kN//m④抗滑移驗(yàn)算算：⑤抗傾覆驗(yàn)算算：故墻體穩(wěn)定性性合格，尺尺寸設(shè)計(jì)合合理。 項(xiàng)目六：掌握握淺基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：使使學(xué)生掌握握淺基礎(chǔ)的的設(shè)計(jì)方法法教學(xué)重點(diǎn)：擴(kuò)擴(kuò)展基礎(chǔ)的的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)一：確定定基礎(chǔ)底面面尺寸某柱下單獨(dú)基基礎(chǔ)，荷載載與地基情情況如圖示示，試確定定基礎(chǔ)底面面尺寸。FFk=800kNGkVk=15kN±0.00－0.380013003500Mk=200kN·m填土γ=16Es=2.5Mpa粘土γ=18.5kN/m3Es=10MPafak=175kPa（ηb=0.3、ηd=1.6）淤泥質(zhì)土w=45%Es=2.0Mpafak=85kPa（ηb=0、ηd=1.0）中心荷載作用用下的基礎(chǔ)礎(chǔ)ppkpk≤faFklGkb基礎(chǔ)底面dd要求基底面積條形基礎(chǔ)：取條形基礎(chǔ)：取l=1m或一個(gè)開間為計(jì)算單元矩形基礎(chǔ)：取l/b=n(1.5~2.0)l=n·b方形基礎(chǔ)：l=b偏心荷載作用下的基礎(chǔ)偏心荷載作用下的基礎(chǔ)pkmaxpkminddFkGkMkVklbe偏心荷載下基基礎(chǔ)底面積積確定步驟驟（試算法法）：1.假定基基礎(chǔ)底寬bb≤3m進(jìn)行承載載力修正，初初步確定承承載力特征征值；2.按中心心受壓估算算基底面積積A0，考慮慮偏心影響響將A0擴(kuò)大10%~40%；pk≤fa3.承載力力驗(yàn)算：取取l/b==n(1.5pk≤fappkmax≤1.2fa軟弱下臥層承載力驗(yàn)算軟弱下臥層承載力驗(yàn)算當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時(shí)，下臥層頂面的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和不超過下臥層的承載力：pcz---軟弱下臥層頂面處自重應(yīng)力；faz---軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。pz---軟弱下臥層頂面附加應(yīng)力；p0θpczpzzdθPz---按按壓力擴(kuò)散散角法簡化化計(jì)算（合合力相等原原則）條形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)：對本例中①選選擇持力層層，如圖示示。②求修正后的的地基承載載力特征值值：假定b≤3mm，則③初步估算基基底面積首先按軸心受受壓估算A0考慮偏心影響響，將A0增大18%%，則A=1.188A0=11.18××4.8==5.6m2，取l/b=22.0得：：b=1.77m，l=3.44m。④驗(yàn)算地基承承載力∑M=2000+15××0.8==212kkN·mpkmax==232..4kPaa≤1.2fa=2334.6kkPapk=(pkkmax++pkminn)/2==167..5kPaa≤fa=1995.488kPa滿足要求，故故基底尺寸寸b=1.77m，l=3.44m合適。⑤軟弱下臥層層驗(yàn)算下臥層地基承承載力特征征值修正下臥層埋深：：d+z==4.8mm下臥層頂面上上土的加權(quán)權(quán)平均重度度：下臥層頂面處處自重應(yīng)力力pcz=γmmzdz=177.82××4.8=85..5kPaa確定壓力擴(kuò)散散角Es1/EEs2=110/2==5，z/b==1.755＞0.5，則則θ=25°計(jì)算基底平均均壓力和土土的自重壓壓力pk=(FFk+Gk)/AA=(8000+1667.622)/(33.4×1.7))=1677.4kPPapcz1==γ1d=166×1.3==20.88kPa下臥層頂面處處的附加壓壓力驗(yàn)算下臥層承承載力pz+ppcz==111..1kPaa＜faz=1161.66kPa滿足要求求。任務(wù)二：無筋筋擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)某綜合樓3770承重外外墻，荷載載與地基情情況如圖示示，試設(shè)計(jì)計(jì)此墻基礎(chǔ)礎(chǔ)。FFk=280kN/m±0.00－0.751700填土γ=17kN/m3fak=130kPa370無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)允許寬高比：：[b2/H0]=ttanα其值與基底壓壓力、材料料質(zhì)量有關(guān)關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高度度：無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法法與步驟1、選擇持力力層、確定定埋深；2、確定基底底尺寸；3、選擇材料料類型；4、首先按允允許寬高比比要求確定定基礎(chǔ)理論論要求的最最小總高度度；5、按構(gòu)造要要求由基底底向上逐級級縮小尺寸寸，確定每每一級臺階階的寬度與與高度。（一般基礎(chǔ)頂頂面應(yīng)低于于室外地面面0.1mm，否則應(yīng)應(yīng)修改尺寸寸或埋深，允許情況下也可將基礎(chǔ)上部做墻體處理。）①確定基礎(chǔ)類類型：根據(jù)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)形式、荷荷載及地基基情況，初初步擬設(shè)計(jì)計(jì)為無筋擴(kuò)擴(kuò)展毛石基基礎(chǔ)，材料質(zhì)量要求：：毛石≥MU220砂漿≥M55②確定基礎(chǔ)最最小埋深，選選擇持力層層。根據(jù)地質(zhì)資料料，w＞wp+9，屬強(qiáng)強(qiáng)凍賬土，影響系數(shù)：ψψzs=11.00((類別)，ψzw=00.85((凍脹性)，ψza=11.00((環(huán)境)凍土允許殘留留深度：hmax==0.0mm設(shè)計(jì)凍深：zd=z0·ψzs·ψzw·ψza=11.35mm設(shè)計(jì)要求最小小埋深：選擇持力層、確確定基礎(chǔ)埋埋深：根據(jù)據(jù)地質(zhì)條件件，選黏土層為持持力層，基基礎(chǔ)埋深d=1.770m③求修正后的的地基承載載力特征值值：假定b≤3mm，則：④確定基底面面寬度：取取l=1m設(shè)計(jì)取基底寬寬度：b=1.8mm⑤確定基礎(chǔ)允允許寬高比比：pk=(FFk+Gk)/AA=1977.05kkPa＜200kkPa基礎(chǔ)允許寬高高比：[b2/H0]=ttanα=1:11.5⑥按允許寬高高比及構(gòu)造造要求設(shè)計(jì)計(jì)基礎(chǔ)剖面面尺寸：毛石基礎(chǔ)需臺臺階數(shù)：n=(b－bb0)／(2×200))=3.5575基礎(chǔ)剖面設(shè)計(jì)計(jì)為四級臺臺階：每階高度h==400每階寬度b1=1155b2=2000b3=2000b4=2000驗(yàn)算：2000/4000＜1/11.5滿足要求⑦⑦繪基礎(chǔ)施工圖±0.00－0.7518009009002450240400400400400185185－2.45任務(wù)三：擴(kuò)展展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)試設(shè)計(jì)某教學(xué)學(xué)樓3700承重外墻墻鋼筋砼基基礎(chǔ)，荷載載標(biāo)準(zhǔn)值FFk=2440kN//m，設(shè)計(jì)計(jì)值F=3000kN/mm，埋深1..3m，地地基fa=1555kN//m2(修修正值)。50506050502000250100120φ14@120－0.45±0.001300φ6@200墻下鋼筋砼條條形基礎(chǔ)的的底板厚度度和配筋計(jì)計(jì)算（一）中心受受壓基礎(chǔ)受力分析1、倒置懸臂臂梁；2、受地基凈凈反力作用用；3、危險(xiǎn)截面面：墻根部部Ⅰ-Ⅰ面彎矩矩與剪力最最大。地基凈反力：：pj上部結(jié)構(gòu)荷載載設(shè)計(jì)值FF在基底底產(chǎn)生的反反力。