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1、2009.09,2009.09,第一章 引言(introduction),本章提要与学习目标土力学与地基基础是工程管理专业、土木工程专业的一门重要的技术基础课，它由两个重要的部分组成：一是有关土的物理力学性质以及土的强度理论、渗透理论和变形理论的知识，即解决土力学各种课题的基本理论和试验研究方法；二是关于地基基础设计与施工的知识，即基础工程学的内容。前者为后者提供解决工程问题的试验方法和理论基础；后者具有极强的技术性和应用性。因此，土力学与地基基础是一门实践性和理论性都比较强的技术基础课。,2009.09,本章学习土力学、地基及基础的概念，地基工程事故类别及特征，学科发展概况，本课程的特点、内
2、容与学习要求。要求掌握土力学、地基及基础的概念，初步了解地基工程事故类别及特征，了解本课程的特点，熟悉本课程的学习内容与要求。,2009.09,第一节土力学、地基及基础的概念,土（soil）矿物或岩石碎屑构成的松软集合体。土力学（soil mechanics）利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。地基与基础（foundation）,2009.09,地基与基础,地基-直接承受建筑物荷载影响的那一部分地层。地基-人工地基、天然地基基础-将建筑物荷载传递给地基的地下结构部分,2009.09,地基与基础设计必须满足两个基本条件:要求作
3、用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基具有足够的防止整体破坏的安全储备；,2009.09,控制基础沉降使之不超过地基的变形容许值;保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用。在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构三部分彼此联系、相互制约。设计时应根据地质勘察资料，综合考虑地基基础上部结构的相互作用与施工条件，通过经济、技术此较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。,2009.09,地基与基础统称为基础工程，他们是建筑物的根本，其勘察、设计和施工质量的好坏将直接影响到建筑物的安危、经济和正常使用。由于基础工程是在地下或水下进行，施工难度大，在一般高层建筑中，其造
4、价约占总造价的25%，工期约占总工期的25%30%，当需采用深基础或人工地基时，其造价和工期所占比例更大。,2009.09,岩土工程（geotechnical engineering）,以土力学、岩石力学、工程地质学和地基基础工程学 为理论基础，解决和处理在建设过程中出现的所有与岩土体有关的工程技术问题。是一门地质与工程紧密结合的 新专业学科，属于土木建筑工程范畴,2009.09,第二节 地基工程事故类别及特征,拟建建筑物场地一旦确定，人们对其地质条件便没有选择的余地，只能是尽可能的认识它，并合理地利用或处理它。为了保证工程安全，地基土体必须满足承载力和稳定性要求，还必须满足其变形（沉降和不均
5、匀沉降）不超过建筑物的允许值要求。若不满足上述要求，就可能发生严重的工程事故。,2009.09,建筑物事故的发生，不少与地基问题有关。地基的过量变形或不均匀变形，使上部结构出现裂缝、倾斜，削弱和破坏了结构的整体性，并影响到建筑物的正常使用，严重者地基失稳导致建筑物倒塌。地基事故可分为天然地基事故和人工地基事故两大类。,2009.09,一、地基失稳事故,在建筑工程中，地基失稳的后果常很严重，有时甚至是灾难性的，例如，1913年建造的加拿大特朗斯康谷仓(图1-2)，由65个圆柱形筒仓组成，高31m，宽23.5m，其下为筏板基础，由于事前不了解基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，建成后初次贮存谷物时，
6、基底压力(320kPa)超过了地基极限承载力。致使谷仓西侧突然陷入土中8.8m，东侧则抬高1.5m，仓身整体倾斜26。53。这是地基发生整体滑动、建筑物丧失稳定性的典型范例。,2009.09,加拿大谷仓,2009.09,二、地基变形事故,（一）软弱地基变形特征软土地基沉降大且不均匀。上海展览中心馆中央大厅为框架结构，箱形基础两层，埋深7.27m。箱基顶面至中央大厅上面的塔尖，总高96.63m。地基为淤泥质土，压缩性很大。该馆于1954年5月开工，当年年底实测平均沉降量为600mm。到1979年9月，该馆累计平均沉降量为1600mm，逐渐趋向稳定。建筑物严重下沉使室内外地坪高差大，行走不便，室外
7、散水倒坡、雨水积聚，尤其是上下水通、照明、通信、动力电缆内外连接的管网折断。,2009.09,意大利比萨斜塔,例如，世界著名的意大利比萨斜塔，1173年动工，高约55m，因地基压缩层不均、排水缓慢，北侧下沉lm多，南侧下沉近3m。1932年曾灌注1000t水泥，也末奏效，每年仍下沉约lmm。目前正在处理之中。,2009.09,（二）不均匀沉降对上部结构产生的影响不均匀沉降对上部结构产生的影响表现在如下方面：1砖墙开裂。2砖柱断裂。3钢筋混凝土柱倾斜或开裂。4高耸构筑物的倾斜。,2009.09,（三）地基湿陷变形对上部结构产生的影响,地基湿陷变形对上部结构产生的影响表现在如下方面：1基础及上部结
8、构开裂。黄土地基湿陷性引起房屋下沉量大，墙体裂缝大，并开展迅速。2倾斜。湿陷变形只出现在受水浸湿部位，而没有浸水部位则基本不动，从而形成沉降差，因而整体刚度较大的房屋和构筑物（如烟囱，水塔等）易发生倾斜。3折断。当地基遇到多处湿陷时，基础往往产生较大弯曲变形，引起房屋基础和管道折断，当给排水干管折断对，对周围建筑物还会构成更大的危害。,2009.09,美国纽约水泥仓库超载倾倒,2009.09,日本新泻1964年大地震3号公寓倾斜,2009.09,（四）地基胀缩变形对上部结构产生的影响,地基胀缩变形对上部结构产生的影响表现在如下方面：1建筑物的开裂破坏一般具有地区性成群出现的特性。建筑物大部分是
9、在建成后三五年，甚至一二十年后才出现开裂，也有少部分在施工期就开裂的，主要是受地基含水量、场地的地形、地貌，工程与水文的地质条件、气候、施工等综合因素的影响。例如，四川成都尤潭区三级阶地上的房屋，大多数在建成五六年后出现了地基干湿变化，造成建筑物开裂、变形，尤其以平房和三层以下的建筑物最为普遍和严重。,2009.09,2遇水膨胀、失水收缩引起墙体开裂。墙体裂缝有正、倒八字形，X形，还有水平缝及局部斜裂缝，随着胀缩反复交替出现，墙体可能发生挤碎或错位。3在地质条件相同情况下的房屋开裂破坏。这种破坏以单层、二层房屋较多，三层房屋较少、较轻，单层房屋尤以单层民用房屋的开裂最为普遍，其破坏率占单层建筑
10、物总数的85%。二层房屋破坏率为。三层房屋一般略有轻微的变形开裂破坏，其破坏率约为%，由于基础形式的不同，房屋开裂也不同，条形基础的破坏较单独基础破坏更为普遍。,2009.09,外墙与内墙交界处的破坏。室内地坪开裂，特别是空旷的房屋或外廊式房屋的地坪易出现纵向裂缝。,2009.09,（五）地基冻胀、融陷变形对上部结构产生的影响,当基础埋深浅于冻结深度对，在基础侧面作用着切向冻胀力，在基底作用着法向冻胀力。如果基础上荷载F和自重G不足以平衡法向和切向冻胀力，基础就被抬起来，融化时，冻胀力消失，冰变成水，土的强度降低，基础产生融陷，不论上抬还是融陷，一般都是不均匀的，其结果必然造成建筑的开裂破坏，
11、例如，河北省崇礼县某住宅楼，上冻前地下室施工完毕，只进行了外侧回填，地下室内没有采取任何保温措施，第二年开春发现大部分有门洞口的圈梁出现裂缝，最宽达mm，最后不得不加固补强，建筑物因地基冻融产生的破坏现象,2009.09,三、斜坡失稳引起地基事故,（一）斜坡失稳的特征（）斜坡失稳常以滑坡形式出现，滑坡规模差异很大，滑坡体积从数百立方米到数百万立方米，对工程危害极大。（）滑坡可以缓慢的、长期的，也可以是突然发生的，以每秒几米甚至几十米的速度下滑。古滑坡可以因外界条件变化而激发新滑坡。例如某工程，扩建于江岸边转角处的一个古滑坡体上，由于江水冲刷坡脚以及工厂投产后排水和堆放荷载的影响，先后在古滑坡上
12、发生了十个新滑坡，严重影响该厂的正常生产。,2009.09,香港宝成大厦被滑坡冲毁,2009.09,（二）斜坡上房屋稳定性破坏类型 由于房屋位于斜坡上的位置不同，因此斜坡出现滑动，对房屋产生的危害也不同，大致可分为以下三类：（）房屋位于斜坡顶部时，从顶部形成滑坡，发生土从房屋下挤出，地基土松动，房屋出现不均匀沉降，导致开烈损坏或倾斜。,2009.09,（）房屋位于斜坡上，在滑坡情况下，房屋下的土发生移动，部分土绕过房屋基础移动，在这种情况下，无论是作用在基础上的滑动土的土压力，还是基础在平面上的不同位移都可能引起房屋所不允许的变形，导致房屋破坏。,2009.09,（）房屋位于斜坡下部，房屋经受
13、滑动土体的侧压力，对房屋造成的危害程度与滑坡规模，滑动土体有关，事故常常是灾难性的，例如，1972年6月，香港下起了特大暴雨，雨量达1658.6mm。7月18日晨7点，山坡发生大滑坡，几万立方米土体下滑的巨大冲击力通过一座位于山坡上的高层住宅宝城大厦。顷刻之间，大厦被冲毁，并砸毁邻近大楼一角。在此居住的银行界人士120人当场死亡，引起西方世界极大震惊。,2009.09,第三节 本学科发展概况,土力学与基础工程既是一门古老的工程技术，又是一门新型的应用科学。由于生产的发展和生活上的需要，人类很早就己创造了自己的地基基础工艺。,2009.09,远如我国都江堰水利工程、举世闻名的万里长城、隋朝南北大
14、运河、黄河大堤、赵州石拱桥以及许许多多遍及全国各地的宏伟壮丽的宫殿寺院、巍然挺立的高塔等等，都是由于奠基牢固，即使经历了无数次强震、强风而安然无悉。,2009.09,我国木桩基础的使用更是源远流长。如河姆渡文化遗址中发现的7000年前钱塘江南岸沼泽地带木构建筑下的木桩为世所罕见，公元前532年在今山西汾水上建成的三十墩柱木柱梁桥(水经注)、以及秦代所建渭桥(公元前221一公元206年，三辅黄图)等也都为木桩基础，再如郑州隋朝超化寺打入淤泥的塔基木桩法苑珠林)、杭州湾五代大海塘工程木桩等都是我国古代桩基础技术应用的典范，雄辩地证明了我国古代劳动人民在工程实践中积累了丰富的土力学与基础工程的知识。
15、,2009.09,土力学发展概况,1773年，法国科学家创立砂土抗剪强度公式，提出挡土墙土压力的滑动楔体理论1856年，法国工程师 H.Darcy研究砂土的透水性，提出层流运动的darcy定律1857年，从另一途径研究了挡土墙的土压力理论1867年，捷克E.Winkler提出了铁轨下任一点的接触压力与该点的沉降成正比的假设1885年，法国Boussinesq求得了半无限弹性体在竖向集中荷载作用下的应力与变形的理论解答,2009.09,20世纪20年代后土力学的大发展,1915年，瑞典的彼得森（Petterson）首先提出，后由瑞典的费伦纽斯（Fellenius）及美国的泰勒（Taylor）进一
16、步发展了土坡稳定分析的整体圆弧滑动面法。1920年，法国学者普朗特尔（Prandtl）发表了地基剪切破坏时的滑动面形状和极限承载力公式 1925年，K.Terzaghi出版了土力学一书1962年，中国召开第一届国际土力学与基础工程会议,2009.09,解放后。我国在建筑工程中成功地处理了许多大型和复杂的基础工程。例如，利用电化学加固处理的中国历史博物馆地基，解决了施工期短、质量要求高的困难；特别是在万里长江上建成的十多座长江大桥(武汉、南京长江大桥等)及其它巨大工程中，采用管柱基础、气筒浮运沉井基础等，成功地解决了水深流急、地质复杂的基础工程问题；,2009.09,近年来，我国在岩土工程勘察、
17、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺的研究和应用方面，取得了很大的进展。在地基处理方面，振动碾压、振动水冲、深层搅拌、高压旋喷、粉体喷射、真空预压、强夯以及各种土工聚合物和托换技术等在土建、水利、桥隧、道路、港口、海洋等有关工程中得到了广泛应用，并取得了较好的经济技术效果。,2009.09,第四节 本课程的特点、内容与学习要求,本课程包括土力学(专业基础)和基础工程(专业)两部分，是工程管理专业、土木工程专业的一门主干课程。其涉及到工程地质学、土力学、结构设计和施工等几个学科领域，内容广泛，综合性、理论性和实践性很强。从工程管理专业、土木工程专业的要求出发，学习时牢固地掌握土的
18、应力、变形、强度和地基计算等土力学基本原理，并能应用这些基本概念和原理，结合有关结构理论和施工知识，分析和解决地基基础问题。,2009.09,全书共分为三篇十三章。第1章为绪论。上篇包括第2章至第6章，介绍了土力学的基本原理和计算方法，分别为土的物理性质及工程分类、土中应力分布与计算、土的压缩性与地基沉降计算、土的渗透性与渗透变形计算、土的抗剪强度；,2009.09,中篇包括第7章至第9章，介绍了土力学的基本原理在工程中的应用，分别为土压力与挡土墙设计、土坡稳定分析和地基承载力；,2009.09,下篇包括第10章至第13章，介绍了地基基础设计与施工技术，分别为浅基础设计、桩基础及其他深基础、特
19、殊地基、地基处理。,2009.09,在本课程的学习中，必须自始至终抓住土的变形、强度和稳定性问题这一重要线索，并特别注意认识土的多样性和易变性等特点。此外，还必须掌握有关的土工试验技术及地基勘察知识，对建筑场地的工程地质条件作出正确的评价，才能运用土力学的基本知识去正确解决基础工程中的疑难问题。,2009.09,本课程与材料力学、结构力学、弹性理论、建筑材料、建筑结构及工程地质等有着密切的关系，本书在涉及到这些学科的有关内容时仅引述其结论，要求理解其意义及应用条件，而不把注意力放在公式的推导上。此外，基础工程几乎找不到完全相同的实例，在处理基础工程问题时，必须运用本课程的基本原理，深入调查研究
20、，针对不同情况进行具体分析。因此，在学习时必须注意理论联系实际，才能提高分析问题和解决问题的能力。,2009.09,教材,2009.09,参考文献,1王杰，土力学与基础工程，北京：中国建筑工业出版社，20032杨小平，建筑地基基础，广州：华南理工大学出版社，20073周景星，基础工程，北京：清华大学出版社，20074席永慧，土力学与基础工程，上海：同济大学出版社，20055赵明华，基础工程，北京：高等教育出版社，20036李相然，土力学应试指导，北京：中国建材工业出版社，20017孔军，土力学与地基基础，北京：中国电力出版社，20058陈书申，陈晓平主编，土力学与地基基础，武汉：武汉理工大学出
21、版社，2006,2009.09,9陈希哲，土力学地基基础，北京：清华大学出版社，200410赵明华，土力学与基础工程（第2版），武汉：武汉理工大学出版社，200311中华人民共和国建设部，建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），北京：中国建筑工业出版社，200212华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学，地基及基础（第三版），北京：中国建筑工业出版社，199813许惠德，马金荣，姜振泉，土质学与土力学，徐州:中国矿业大学出版社,199514高大钊，袁聚云，土质学与土力学，北京:人民交通出版社,2001,2009.09,15陈国兴，樊良本，土质学与土力学，北京:中国水利水电出版社,
22、200216陈仲颐，周景星，王洪瑾，土力学，北京:清华大学出版社,199717冯国栋，土力学，北京:水利电力出版社,199518高大钊，.土力学与基础工程.北京:中国建筑工业出版社,1998 19胡忠雄，土力学与环境土工学上海：同济大学出版社，199720华东水利学院土力学教研室土工原理与计算，北京：水利电力出版社，198421黄求顺，土力学及基础工程北京:中国建筑工业出版社，199722黄文熙，土的工程性质北京：中国水利水电出版社，198323洪毓康.土质学与土力学.北京:人民交通出版社,199524李镜培，赵春风土力学北京：高等教育出版社，2004.625陆培毅.土力学.北京:中国建材工业
23、出版社,2000,2009.09,关 键 概 念,土力学；地基；基础；岩土工程,2009.09,思 考 题,1-1 简述地基工程事故类别及特征1-2 简要分析本学科发展概况1-3 学习本课程应注意哪些问题？,2009.09,thanks,自甘寂寞、艰苦劳作，方能学研有成,以下为附加内容,以下为附加内容,让更多的农民成为新型职业农民,中央农业广播电视学校 刘天金20130507 陕西,农业部部长韩长赋：这是一项基础性工程、创新性工作，要大抓特抓、坚持不懈。让更多的农民成为新型职业农民（目标）生产更多更好更安全的农产品供给社会（方向）,一、为什么要大力培育新型职业农民二、什么是新型职业农民三、如何
24、加快培育新型职业农民,一、为什么要大力培育新型职业农民,（一）深刻背景农村劳动力持续转移,“人走村空”问题愈演愈烈 2012年我国农民工数量达到2.6亿，每年新增900-1000万。四川抽样调查：26%举家外出农户20%留守农户转移比例平均60%，高的70-80%,一、为什么要大力培育新型职业农民,（一）深刻背景农村青壮年劳动力大量外出，“老人农业”“妇女农业”“小学农业”问题日益凸显陕西抽样调查：72%“80后”“90后”青壮年劳动力（农民工）55岁 务农农民平均年龄63%妇女83%初中及以下文化程度,四川抽样调查：务农农民50岁以上54%，60岁以上30%，70岁以上13%；妇女60%；初
25、中及以下90%。,一、为什么要大力培育新型职业农民,（一）深刻背景农村新生劳动力离农意愿强烈，农业后继乏人问题步步紧逼新生代农民工76%不愿再回乡务农85%从未种过地（国家统计局2010年10省调查：90%的新生代农民工没有从事过一天的农业生产活动）,一、为什么要大力培育新型职业农民,（二）紧迫课题“谁来种地”“地如何种”？,党的十八大：坚持和完善农村基本经营制度，构建集约化、专业化、组织化、社会化相结合的新型农业经营体系。国务院常务会议：要采取有效措施，使一部分年轻人愿意在农村留下来搞农业，培养和稳定现代农业生产队伍。中央经济工作会议、中央农村工作会议：要稳定完善强农惠农富农政策，充分保护和
26、调动农民生产经营积极性，使务农种粮有效益、不吃亏、得实惠。2013年中央一号文件：农村劳动力大量流动，农户兼业化、村庄空心化、人口老龄化趋势明显，农民利益诉求多元，加强和创新农村社会管理势在必行。十二届全国人大一次会议（政府工作报告）：要采取有效措施，稳定农业生产经营队伍，积极培育新型农民。聚焦“谁来种地”“地如何种”,一、为什么要大力培育新型职业农民,（二）紧迫课题“谁来种地”“地如何种”是一个问题的两个方面 农村劳动力结构性不足：“不是没人种地，而是这地由什么人来种”创新农业生产经营方式：“不是种不过来，而是怎么种得更好”,一、为什么要大力培育新型职业农民,（三）历史使命回答好“谁来种地”
27、“地如何种”的问题，历史性地落在了培育新型职业农民上。2012年中央一号文件聚焦农业科技，着力解决农业生产力发展问题，明确提出大力培育新型职业农民；2013年中央一号文件突出农业经营体制机制创新，着力完善与现代农业发展相适应的农业生产关系，进一步强调加强农业职业教育和职业培训。,创新农业生产经营方式（现代）家庭经营+合作组织+社会化服务=新型农业经营体系新型职业农民 新型生产经营主体 新型农业经营体系 现代农业,新型职业农民是伴随农村生产力发展和生产关系完善产生的新型生产经营主体，是构建新型农业经营体系的基本细胞，是发展现代农业的基本支撑，是推动城乡发展一体化的基本力量。,一、为什么要大力培育
28、新型职业农民,（四）重大意义不失时机地大力培育新型职业农民：一是有利于促进农民从身份向职业的转变，在推动城乡发展一体化中加快剥离“农民”的身份属性，使培育起来的新型职业农民逐步走上具有相应社会保障和社会地位的职业化路子，解决有人愿意在农村留下来搞农业的问题；,一、为什么要大力培育新型职业农民,（四）重大意义不失时机地大力培育新型职业农民：二是有利于促进农民从传统农业生产向现代农业生产经营的转变，在加大强农惠农富农政策力度中加快发展现代农业，使培育起来的新型职业农民逐步走上专业化、规模化、集约化、标准化生产经营的现代化路子，解决务农种粮有效益、不吃亏、得实惠的问题；,一、为什么要大力培育新型职业
29、农民,（四）重大意义不失时机地大力培育新型职业农民：三是有利于促进农民从传统小农生产向社会化大生产的转变，在坚持和完善农村基本经营制度中加快培育新型生产经营主体，使培育起来的新型职业农民逐步走上“家庭经营+合作组织+社会化服务”新型农业经营体系的组织化路子，解决保供增收长效机制的问题。,培育新型职业农民的过程，就是激活农民自身活力和增强农业农村发展活力的过程，就是培养高素质现代农业和新农村建设者的过程，就是培育“三农”事业发展未来的过程。,农业部部长韩长赋 应对农业后继乏人问题的挑战，必须在稳定提高农业比较效益的基础上，大力培育种养大户、家庭农场、专业合作社等各类新型农业经营主体，让更多的农民
30、成为新型职业农民。,世界性课题比如在英国，农场主平均年龄达到59岁。欧盟一直关注农民老龄化和培养青年农民问题，在CAP新一轮改革议案中提出，将2%的直接支付专门用于支持40岁以下的青年农民从事农业。,世界性课题法国经验 统筹农村劳动力转留 加强农业后继者培养 重视农业劳动力教育培训,切实把培育新型职业农民放在三农工作突出位置予以推动落实。农村劳动力向城镇和二三产业转移，是伴随现代化进程的必然趋势。目前我国农业劳动力供求结构已进入总量过剩与结构性、区域性短缺并存新阶段，关键农时缺人手、现代农业缺人才、新农村建设缺人力问题日显普遍，“谁来种地”“地如何种”事关13亿人的饭碗。,各级农业部门要把培育
31、新型职业农民作为一项重要职责和基本任务，积极争取当地政府和有关部门的重视支持，将其放在三农工作的突出位置，坚持“政府主导、农民主体、需求导向、综合配套”的原则，采取更加有力的措施加以推动落实，培养和稳定现代农业生产经营者队伍，壮大新型生产经营主体。,二、什么是新型职业农民,（一）基本表述 传统农业向现代农业转型，必然要求传统农民向新型职业农民转变。从我国农村基本经营制度和农业生产经营现状及发展趋势看，新型职业农民是指以农业为职业、具有一定的专业技能、收入主要来自农业的现代农业从业者。,二、什么是新型职业农民,（二）主要类型生产经营型：专业大户、家庭农场主专业技能型：农业工人、农业雇员等社会服务型：农村信息员、农产品经纪人、跨区作业农机手、统防统治植保员、村级动物防疫员等农业社会化服务人员,
