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1、Soil Mechanics and Foundation Engineering,地基与基础（第2版）,目 录,1、绪论2、土的物理性质及工程分类3、地基土中的应力计算4、地基的变形5、土的抗剪强度和地基承载力6、土压力与土坡稳定7、建筑场地的工程地质勘察8、浅基础设计9、桩基础与深基础10、基坑围护11、地基处理12、区域性地基,土力学部分,基础工程部分,课程的基本内容与特点,3、相关知识：,土力学部分：主要是土的物理性质、力学性质（土的压缩性、土中应力、变形、土压力、挡土结构及边坡稳定性验算等）。基础工程部分：天然地基浅基础、桩基础设计及 软土地基处理。,本课程是土木工程专业的一门主干专
2、业课程，其任务是保证各类建筑物安全可靠，使用正常，不发生各种地基基础工程质量事故。工程地质、土力学、建筑力学、建筑结构、建筑材料、施 工技术等 地基与基础是属于隐蔽工程（即看不见的结构）因此在学习过程中必须灵活运用相关知识因地制宜进行地基基础设计。,1、基本内容：,2、本课程特点：,本学科发展概况,18世纪 土力学理论的产生和发展1773年 法国的库仑（Coulomb）-砂土抗剪强度理论 与土压力理论1857年 英国朗肯朗肯土压力理论1885年 法国布新奈斯克（Boussinesq）弹性半空间解1925年 美国太沙基土力学专著与有效应力原理,土力学学科发展概况,本学科研究领域,20世纪60年代
3、70年代,区域性土分布和特性,地基处理技术,水利、铁道和矿井等工程建设,70年代80年代,基础工程、围护体系的稳定和变形,复合地基新技术的开发和应用,地基基础施工质量检测及岩土工程测试技术,建筑工程、市政工程和交通工程建设,90年代后,岩土工程计算机分析,岩土工程可靠度分析,环境岩土工程,特殊岩土工程问题,随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进展以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规程日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、经济合理、确保质量提供了理论与实践依据。,近年来,与本课程有关的工程问题,1、土三个方面的应用,
4、2、与土有关的工程,时，发现谷仓 1 小时内竖向沉降达 30.5cm，并向西倾斜，24小时后倾倒，西侧下陷7.32m，东侧抬高1.52m，倾斜27。地基虽破坏，但钢筋混凝土筒仓却安然无恙，后用388个50t千斤顶纠正后继续使用，但位置较原先下降4m。事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，而采用了邻近建筑地基 352kPa 的承载力，事后1952年的勘察试验与计算表明，该地基的实际承载力为193.8 276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。,加拿大Transcona谷仓，南北长59.44m，东西宽23.47m，高31.00m。基础
5、为钢筋混凝土筏板基础，厚2m，埋深3.66m。谷仓1911年动工，1913年秋完成。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后总重的 42.5%。1913年9 月装谷物，至 31822m3,基础工程失败的例子 1,引例,意大利比萨(Pisa)斜塔自 1173年9月8日 动工，至1178年建至第4层中部，高度29m 时，因塔明显倾斜而停工。94年后，1272年复工，经6年时间建完第7层，高 48m，再次停工中断82年。1360年再次复工1370年竣工，前后历经近200年。该塔共8层，高 55m，全塔总荷重145MN，相应的地基平均压力约为50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。由于地基的不
6、均匀下沉，塔向南倾斜，南北两端沉降差 1.8m，塔顶离中心线已达 5.27m，倾斜5.5，成为危险建筑。,基础工程失败的例子 2,苏州虎丘塔，建于五代周显德六年至北宋建隆二年(公元959961)，7级八角形砖塔，塔底直径13.66m，高47.5m，重63000kN。其地基土层由上至下依次为杂填土、块石填土、亚粘土夹块石、风化岩石、基岩等，由于地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原因，造成该塔向东北方向倾斜。19561957年间对上部结构进行修缮，但使塔重增加了2000kN，加速了塔体的不均匀沉降。1957年，塔顶位移为1.7m，到1978年发展到2.3m，重心偏离基础轴线0.924m，砌体多
7、处出现纵向裂缝，部分砖墩应力已接近极限状态。,后在塔周建造一圈桩排式地下连续墙，并采用注浆法和树根桩加固塔基，基本遏制了塔的继续沉降和倾斜。,基础工程失败的例子 3,这两个筒仓是农场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷的Lake Agassiz粘土层上，由于两筒之间的距离过近，在地基中产生的应力发生叠加，使得两筒之间地基土层的应力水平较高，从而导致内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。,基础工程失败的例子 4,除满足承载力的要求外，还要求地基不能发生过大的变形。图示为墨西哥城的一幢建筑，可清晰地看见其发生的沉降及不均匀沉降。该地的土层为深厚的湖相沉积层，土的天然含水量高达650，液限500%，性指数
8、350，孔隙比为15，具有极高的压缩性。,基础工程失败的例子 5,南京地铁火车站基坑施工现场,基础工程失败的例子 6,情境一,地基与基础概述,本章主要内容：,1.1 地基与基础的概念 1.2 地基与基础的重要性1.3 本课程内容与学习要求1.4 地基与基础工程的发展概况,天然地基人工地基,基础的作用基础的埋深基础的类型,1.1 地基与基础的概念概述,土力学 研究土的变形、强度和渗透特性以及与此有关的工程问题的学科。,土力学,连续介质力学的基本知识,描述碎散体特性的理论,什么是土力学？,土是指：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积
9、物。,风化,岩石,颗粒堆积物,1.土的概念,什么是土？,土有哪些特点？,非连续介质,岩石风化的产物,一、土具有碎散性,二、土是三相体系,固相土骨架液相水气相空气,多相介质,三、土有自然变异性,土是自然界的产物,持力层下卧层软弱下卧层,直接与基础地面基础的土层 地基范围内持力层以下的土层 地基承载力低于持力层的下卧层,2.地基的概念,受建筑物影响在土层中产生附加应力和变形所不能忽略的那部分土层称为地基。,未经人工处理就可直接利用天然土层的的地基。,经过人工加工处理才能作为地基的。,人工地基：,天然地基：,地基的分类,天然地基不能计入工程总造价，人工地基可以将经过人工加固处理的部分计入工程总造价。
10、,基础的作用,基础的埋深,基础的类型,上承和下传的作用,浅基础，d5m 深基础，d5m,3、基础的概念,把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构，称为基础。,设计室外地坪至基础底面之间的距离,特别提示,1.地基承载力要求,2.地基变形要求,3.基础结构本身 应具有的条件,不使地基产生过大的沉降和不均匀沉降,具有足够的强度和刚度,应使地基具有足够的承载力,4、地基与基础设计的基本要求,基础是建筑物的主要组成部分，应具有足够的强度、刚度和耐久性，以保证建筑物的安全和使用年限,地基与基础位于地面以下，属隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量的好坏，直接影响建筑物的安全,1.2 地基与基础的重要性,教学环节：课堂讲授(23 次 46 学时)习题讨论课(2 次 4 学时)实验课(5 次 10 学时)课堂表现及作业,考核及成绩70（期末考试）30（考勤操作报告）,对同学们的要求：,1.必须按时上课。2.讨论课：积极讨论。3.试验：注意观察分析。4.作业：独立完成。,本课程安排和要求,本章小结,
