土木工程概论基础工程课件.pptx

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1、土木工程概论土木工程概论教学目的、要求：教学目的、要求：掌握浅基掌握浅基础和深基和深基础的的类型，如型，如刚性基性基础、柔性基、柔性基础、桩基基础、板筏基、板筏基础等。等。教学重点：教学重点：1.地基地基.基基础的作用；的作用；2.刚性基性基础、柔性基、柔性基础的区的区别；3.独立基独立基础、条形基、条形基础、桩基基础的形式。的形式。4.地基地基处理常理常见方法方法 土木工程概论土木工程概论土力学学科发展简介11.1.前古典期前古典期 即即1818世世纪纪，其其代代表表是是基基于于“天天然然坡坡度度”及及填填土土单单位位重重量量的的经经验土压力理论。验土压力理论。2.2.古典土力学的第一阶段古

2、典土力学的第一阶段 从从 大大 约约 18001800年年 人人 们们 普普 遍遍 接接 受受 CoulombCoulomb的的 研研 究究 成成 果果 到到 18621862年年RankineRankine的的著著作作的的出出版版为为止止。其其特特点点是是：假假设设c c（内内聚聚力力）=0=0，同同时时认认为为（内内摩摩擦擦角角）是是松松散散填填方方的的天天然然坡坡度度，从从1919世世纪纪3030年年代代开开始始，又又被被认认为为是是开开挖挖粘粘土土的的长长期期稳稳定定表表面面坡坡度度。CollinCollin(1864)(1864)单单独独把把粘聚力看做是粘土在破坏瞬间的强度。粘聚力看

3、做是粘土在破坏瞬间的强度。Alexandre Alexandre CollinCollin(18081890)(18081890)，法法国国人人，毕毕业业于于EcoleEcole理理工工大大学学，18331833年年被被任任命命为为勃勃艮艮第第(Bourgogne)Bourgogne)运运河河的的桥桥梁梁公公路路工工程程局局工工程程师师。18551855年年之之后后，担担任任在在奥奥尔尔良良(Orleans)(Orleans)和和卢卢瓦瓦尔尔(Loire)(Loire)担担任任主主任工程师。在水文和灌浆技术等工程领域著述颇丰。任工程师。在水文和灌浆技术等工程领域著述颇丰。土木工程概论土木工程概

4、论1736.6.141736.6.141736.6.141736.6.14生于法国生于法国生于法国生于法国AngoulAngoulAngoulAngoul，1806.8.231806.8.231806.8.231806.8.23卒于法国巴黎。卒于法国巴黎。卒于法国巴黎。卒于法国巴黎。CoulombCoulombCoulombCoulomb对土木工程对土木工程对土木工程对土木工程(结构、水力学、岩土工程结构、水力学、岩土工程结构、水力学、岩土工程结构、水力学、岩土工程)以及自然科学以及自然科学以及自然科学以及自然科学和物理学和物理学和物理学和物理学(包括力学、电学和磁学包括力学、电学和磁学包括力

5、学、电学和磁学包括力学、电学和磁学)等都有重要的贡献。等都有重要的贡献。等都有重要的贡献。等都有重要的贡献。1774177417741774年当年当年当年当选为法国科学院院士。选为法国科学院院士。选为法国科学院院士。选为法国科学院院士。被称为被称为被称为被称为“土力学之始祖土力学之始祖土力学之始祖土力学之始祖”。库仑库仑Charles Augustin de CoulombCharles Augustin de Coulomb(17361806)(17361806)土力学学科发展简介2土木工程概论土木工程概论1820.7.21820.7.2生于苏格兰爱丁堡，生于苏格兰爱丁堡，1872.12.2

6、41872.12.24卒于苏格兰格拉斯哥。卒于苏格兰格拉斯哥。RankineRankine被后人誉为那个时代的天才，他在热力学、流体力学及土力学被后人誉为那个时代的天才，他在热力学、流体力学及土力学等领域均有杰出的贡献。等领域均有杰出的贡献。18551855年后，年后，RankineRankine在格拉斯哥大学担任土木工程和力在格拉斯哥大学担任土木工程和力学系主任。学系主任。18531853年当选为英国皇家学会会员。他一生论著颇丰，共发表学术论文年当选为英国皇家学会会员。他一生论著颇丰，共发表学术论文 154 154 篇，并编写了大量的教科书及手册，其中一些直到篇，并编写了大量的教科书及手册，

7、其中一些直到 20 20 世纪还在作为标准教世纪还在作为标准教科书使用。科书使用。朗肯朗肯朗肯朗肯WilliamJohnMaquornRankineWilliamJohnMaquornRankine(18201872)(18201872)土力学学科发展简介3土木工程概论土木工程概论3.3.古典土力学的第二阶段古典土力学的第二阶段 其其特特征征是是：一一系系列列对对砂砂土土的的重重要要实实验验研研究究，该该阶阶段段是是从从DarcyDarcy(1856)(1856)在在印印度度对对管管涌涌和和过过滤滤的的实实验验开开始始，其其后后，DarwinDarwin和和BoussinesqBoussine

8、sq(1883)(1883)通通过过土土压压力力实实验验及及分分析析，得得出出 是是土土的的摩摩擦擦角角的的定定义义(天天然然坡坡度度是是其其特特例例)，并并且且 ReynoldsReynolds在在18861886年年论论证证了了剪剪胀胀性性和和负负孔隙压力。孔隙压力。George George Howard Howard DarwinDarwin(18451912)(18451912)爵爵士士是是剑剑桥桥大大学学天天文文学学和和经经验验哲哲学学的的教教授授，主主要要从从事事地地球球物物理理学学研研究究。上上述述砂砂的的试试验验是是在在他他18771877年在伦敦三一年在伦敦三一(Trini

9、ty)(Trinity)学院完成的。学院完成的。Osborne Osborne ReynoldsReynolds(18421912)18421912)，18681868年年19051905年年之之间间任任曼曼彻彻斯斯特特大大学学工工程程学学教教授授，英英国国皇皇家家学学会会会会员员，在在水水力力学学研研究究方方面面尤尤为突出。为突出。土力学学科发展简介4土木工程概论土木工程概论Henry Darcy 1803.6.10Henry Darcy 1803.6.10出生于法国第戎出生于法国第戎(Dijon)(Dijon)。DarcyDarcy的一项杰出成就是第戎供水系统的建造。的一项杰出成就是第戎供

10、水系统的建造。1919世纪上半叶，大多数城市世纪上半叶，大多数城市都没有供水和排水系统。都没有供水和排水系统。1839184018391840年，年，DarcyDarcy设计和主持建造了第戎镇的供水设计和主持建造了第戎镇的供水系统，它比巴黎的供水系统早了系统，它比巴黎的供水系统早了2020年。为了感谢年。为了感谢 Darcy Darcy 对家乡的贡献，人们将对家乡的贡献，人们将该镇的中心广场以他的名字命名。该镇的中心广场以他的名字命名。DarcyDarcy拒绝了镇上欲付给他的高额补偿，他最拒绝了镇上欲付给他的高额补偿，他最终得到的好处是他本人及亲属可免费用水。终得到的好处是他本人及亲属可免费用

11、水。18561856年，发表了他对孔隙介质中水流的研究成果年，发表了他对孔隙介质中水流的研究成果DarcyDarcy定律。定律。达西达西达西达西HenryPhilibertGaspxardDarcyHenryPhilibertGaspxardDarcy(1803-1858)(1803-1858)土力学学科发展简介5土木工程概论土木工程概论 BoussinesqBoussinesq是法国著名的物理学家和数学家。是法国著名的物理学家和数学家。18671867年获得博士学位，年获得博士学位，18861886年当选法国科学院院士。年当选法国科学院院士。BoussinesqBoussinesq一生对数学

12、物理中的所有分支一生对数学物理中的所有分支(除电磁学外除电磁学外)都有重要的贡献。都有重要的贡献。在流体力学方面，他主要研究涡流、波动、固体物对液体流动的阻力、粉状介在流体力学方面，他主要研究涡流、波动、固体物对液体流动的阻力、粉状介质的力学机理、流动液体的冷却作用等方面。他在紊流方面的成就深得著名科质的力学机理、流动液体的冷却作用等方面。他在紊流方面的成就深得著名科学家学家Saint VenantSaint Venant的赞赏，而在弹性理论方面的研究成就受到了的赞赏，而在弹性理论方面的研究成就受到了LoveLove的称赞。的称赞。布辛奈斯克布辛奈斯克布辛奈斯克布辛奈斯克ValentinJos

13、ephBoussinesqValentinJosephBoussinesq(1842-1929)(1842-1929)土力学学科发展简介6土木工程概论土木工程概论4.现代土力学的第一阶段(19011927)该阶段对粘土性质的认识有了重大突破，其中最重要的是Terzaghi的有效应力原理；包括：分类试验(Atterberg，1910)，第一次实际的剪切盒实验及对它的应用(Bell，1915)，Fellenius和他的瑞典同事进行的滑动圆弧分析和强度实验(19161926)，以及Terzaghi对固结抗剪强度的基础性研究(19211927)。Albert Mautitz Atterberg(184

14、61916)，瑞士化学家和土壤科学家，从 1877年开始担任位于卡尔马(Kalmar)的瑞士农业研究所所长。Arthur Langtry Bell(18741956)，19011934和19401946年间，作为土木工程师在海军中服役。他的论文曾被英国土木工程师学会授予天福(Telford)金奖。Wolmar Fellenius(18671953)，铁路工程师出身，19051911年间任哥德堡(Gothenburg)设计部门的负责人，随后在斯德哥尔摩担任水力工程的主席，直到1942年退休。他是岩土工程协会的成员，从1919后任主席。土力学学科发展简介7土木工程概论土木工程概论 Terzaghi

15、Terzaghi于于18831883年年1010月月2 2日出生于捷克的首都布拉格，日出生于捷克的首都布拉格，19041904年毕业于奥地年毕业于奥地利的格拉茨利的格拉茨(Graz)(Graz)技术大学，技术大学，19251925年在维也纳出版了举世闻名的年在维也纳出版了举世闻名的ErdbaumechanikErdbaumechanik(土力学土力学)，该书介绍了他所提出的固结理论以及土压力、承，该书介绍了他所提出的固结理论以及土压力、承载力、稳定性分析等理论，标志着土力学这门学科的诞生。载力、稳定性分析等理论，标志着土力学这门学科的诞生。19381938年德国占领奥地年德国占领奥地利后，利后

16、，TerzaghiTerzaghi前往美国，并在哈佛大学任教，直到前往美国，并在哈佛大学任教，直到19561956年退休。年退休。19631963年年1010月月2525日，日，Terzaghi Terzaghi 在马萨诸塞州的温彻斯特逝世。在马萨诸塞州的温彻斯特逝世。TerzaghiTerzaghi被誉为土力学之父。被誉为土力学之父。太沙基太沙基太沙基太沙基KarlvonTerzaghiKarlvonTerzaghi(1883(18831963)1963)土力学学科发展简介8土木工程概论土木工程概论3.13.1岩土工程勘察岩土工程勘察土木工程概论土木工程概论3.1 3.1 岩土工程勘察岩土工

17、程勘察工程地工程地质勘察的目的勘察的目的主要是主要是查明工程地明工程地质条件，分析存在条件，分析存在的地的地质问题，对建筑地区作出工程地建筑地区作出工程地质评价。价。工程地工程地质勘察的任勘察的任务是按照不同勘察是按照不同勘察阶段的要求，正确反段的要求，正确反映映场地的工程地地的工程地质条件及岩土体性状的影响，并条件及岩土体性状的影响，并结合工程合工程设计、施工条件，以及地基施工条件，以及地基处理等工程的具体要求，理等工程的具体要求，进行技行技术论证和和评价，提出岩土工程价，提出岩土工程问题及解决及解决问题的决策性具体建的决策性具体建议，并提，并提出基出基础、边坡等工程的坡等工程的设计准准则和

18、岩土工程施工的指和岩土工程施工的指导性意性意见，为设计、施工提供依据，服、施工提供依据，服务于工程建于工程建设的全的全过程。程。工程地工程地质勘察三勘察三阶段段 1、可行性研究勘察（、可行性研究勘察（选址勘察）址勘察）2、初步勘察、初步勘察 3、详细勘察勘察土木工程概论土木工程概论岩土工程勘察的方法或技岩土工程勘察的方法或技术手段，有以下几种：术手段，有以下几种：(1)(1)工程地质测绘。工程地质测绘。(2)(2)勘探与取样。勘探与取样。(3)(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验。(4)(4)现场检验与监测。现场检验与监测。土木工程概论土木工程概论3.1.1工程地工程地质测绘工程地工程

19、地质测绘是工程地是工程地质勘察中一勘察中一项最重要最基最重要最基本的勘察方法，也是本的勘察方法，也是诸勘察工作中走在前面的一勘察工作中走在前面的一项勘勘察工作。它是运用地察工作。它是运用地质、工程地、工程地质理理论对与工程建与工程建设有关的各种地有关的各种地质现象象进行行详细观察和描述，以察和描述，以查明明拟定建筑区内工程地定建筑区内工程地质条件的空条件的空间分布和各要素之分布和各要素之间的的内在内在联系，并按照精度要求将它系，并按照精度要求将它们如如实地反映在一定地反映在一定比例尺的地形比例尺的地形设计图上。配合工程地上。配合工程地质勘探、勘探、试验等等所取得的所取得的资料料编制成工程地制成

20、工程地质图，作，作为工程地工程地质勘察勘察的重要成果提供的重要成果提供给建筑物建筑物规划、划、设计和施工部和施工部门参考。参考。3.1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木工程概论各种测量仪器的使用各种测量仪器的使用 经纬仪：主要用于测量水经纬仪：主要用于测量水平角和竖向角；平角和竖向角；水准仪：主要作用为提供水准仪：主要作用为提供一条水平视线，照水准尺进一条水平视线，照水准尺进行读数，量得并算出高程；行读数，量得并算出高程；测距仪：用于测量距离；测距仪：用于测量距离；其它：平板仪、钢卷尺、其它：平板仪、钢卷尺、水准尺、测钎、标杆等。水准尺、测钎、标杆等。DJ2DJ2光学经纬仪光学

21、经纬仪3.13.1岩土工程勘察岩土工程勘察土木工程概论土木工程概论DJ6光学经纬仪Dzs3水准仪3.13.1岩土工程勘察岩土工程勘察土木工程概论土木工程概论3.1.2岩土工程勘探方法岩土工程勘探方法勘探的方法包括勘探的方法包括钻探、井探、槽探、洞探、地球物理勘探等探、井探、槽探、洞探、地球物理勘探等3.1.3原位原位测试 原位原位测试与室内与室内试验的主要目的，是的主要目的，是为岩土工程岩土工程问题分析分析评价提供所需的技价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和形特性参数、渗透性参数和应力、力、应变时间关系的参数等。原位

22、关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探一般都藉助于勘探工程工程进行，是行，是详细勘察勘察阶段主要的一种勘察方法。段主要的一种勘察方法。3.1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木工程概论进行房屋结构设计时，为了保证地基安全可靠，使房屋进行房屋结构设计时，为了保证地基安全可靠，使房屋的沉降量在规定的容许范围内，还要做到以下几点：的沉降量在规定的容许范围内，还要做到以下几点：对建设场地的地质情况，认真进行勘察，通过钻孔取样了解土层、岩层的分布；3.1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论3.1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木

23、工程概论 确定建设场地地基的地基承载力 对场地有代表性的土层试样进行土工实验，测定土的物理力学性质指标或在场地进行原位试验（载荷试验）。3.1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木工程概论3.1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木工程概论工程地质勘察报告的整理及阅读工程地质勘察报告的整理及阅读 重要性；整理的依据；勘察报告的内容 场地地形图 勘探点的平面布置图 工程地质剖面图 地基各土层的物理力学性质总表 提出有关地基基础设计参数如基础埋置深度、地基承载力、地下水位。n 根据场地地质资料进行综合分析，提出多种地基基础设计方案比较，为房屋结构设计和施工提供重要依据。3.

24、1 3.1 岩土工程勘查岩土工程勘查土木工程概论土木工程概论3.23.2浅浅基基础础土木工程概论土木工程概论土力学土力学 利用力学原理，研究土的利用力学原理，研究土的应力变形、强度、稳定和渗透性应力变形、强度、稳定和渗透性及及其随时间变化规律的科学。其随时间变化规律的科学。基础基础 将埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构称基础。将埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构称基础。地基地基 把土层中附加应力与变形所不能忽略的那部分土把土层中附加应力与变形所不能忽略的那部分土(岩岩)层称为层称为地基。地基。地基的范围地基的范围(正常情况下卧层土自然压密状态强度高于持力层）正常情况下卧层土自然压密状态强度

25、高于持力层）持力层：持力层：埋置基础的土层即位于基础底面第一层土。埋置基础的土层即位于基础底面第一层土。下卧层：下卧层：在地基范围内持力层以下的土层。在地基范围内持力层以下的土层。软弱下卧层：软弱下卧层：强度低于持力层的下卧层。强度低于持力层的下卧层。基础埋置的土层：基础埋置的土层：应埋置在良好的持力层上。应埋置在良好的持力层上。基础知识基础知识3.2 3.2 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论1.1.地基地基直接支承建筑物的天然土，直接支承建筑物的天然土，不是建筑物的组成部分。不是建筑物的组成部分。天然地基天然地基本身具有足本身具有足够的强度，能直接承受建筑够的强度，能直接承受建筑物荷载物

26、荷载人工地基人工地基本身的承载能本身的承载能力弱，或建筑物上部荷载较力弱，或建筑物上部荷载较大，须预先对土壤层进行人大，须预先对土壤层进行人工加工或加固处理（压实法、工加工或加固处理（压实法、换土法、打桩法以及化学加换土法、打桩法以及化学加固法等）后才能承受建筑物固法等）后才能承受建筑物荷载荷载3.2 3.2 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论2.2.地基土的工程分类地基土的工程分类 这里指的土包括岩石，岩这里指的土包括岩石，岩石是广义的土。石是广义的土。岩石：指颗粒间牢固联结的整体的或具有节理、裂隙的岩体。其承载能力视岩石风化程度而异，一般在2004000kpa；碎石土：按粗细程度又分为块

27、石、碎石、角砾等，其承载力约在2001000kpa；砂土：按粗细程度分砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂，地基承载力在140500 kpa；粉土：其工程性质介于粘性土和上述无粘性土之间的土。粘性土：具有明显的粘性、可塑性、压缩性，地基承载力在105410kpa；人工填土：包括素填土、杂填土、冲填土；成分、工程性质复杂。3.2 3.2 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论3.3.土的基本工程特性土的基本工程特性土具有压缩性这是由土的三相组成决定的。固相：固体颗粒（岩石碎屑、矿物颗粒）液相：孔隙中的水气相：孔隙中的气体S 为地基沉降量即建筑物沉降量见土的三相图3.2 3.2 浅基础浅基础土木工程概论土木

28、工程概论4.4.关于地基承载力的概念关于地基承载力的概念 指保证在地基稳定条件下，地基压缩变形在房屋容许范围内时，地基单位面积上所能承受的最大荷载。地基的强度条件要地基的强度条件要求是：求是：3.2 3.2 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论 根据基础材料的受力性能和构造形式分为：独立基础、条形基础、筏形基础和箱形基础。3.3 3.3 浅基础浅基础 浅基础：当基础埋置深度不大（一般浅于5m或小于基础最小宽度），只须经过普通施工方法就可以建造起来的基础。3.2.1、刚性基础（无筋扩展基础）材料：砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等。材料性能特点：抗压强度高，抗拉强度、抗剪强度低。构造要求：

29、基础的外伸宽度和基础高度的比值（台阶宽高比）不超过规定的允许值。适用范围：6层和6层以下的（三合土基础不超过4层）一般民用建筑和墙承重的厂房。土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础砖基础砖基础石基础石基础素混凝土基础素混凝土基础土木工程概论土木工程概论 二、扩展基础（柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）3.3 3.3 浅基础浅基础受力特点：在基础内配受力特点：在基础内配置足够的钢筋来承受拉应力置足够的钢筋来承受拉应力和弯矩，使基础在受弯时不和弯矩，使基础在受弯时不致破坏。因而不受台阶宽高致破坏。因而不受台阶宽高比的限制，可以做成扁平形比的限制，可以做成扁平形状。状。基

30、础材料：钢筋混凝土基础材料：钢筋混凝土土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础柱下独立基础柱下独立基础墙下条形基础墙下条形基础 扩展基础和无筋扩展基础又有柱下独立基础和墙下条形基础两种形式。土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论1 1、独立基础、独立基础 独立基础独立基础柱下基础的基本形式柱下基础的基本形式3.2.33.2.3、浅基础的结构形式、浅基础的结构形式 土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础 上部荷载较大，地基承载力较低时，独立基础底面积不能满足设计要求。这时可把若干柱

31、子的基础连成一条构成柱下条形基础，以扩大基底面积，减小地基反力，并可以通过形成整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。单向条单向条形基础形基础2 2、条形基础、条形基础 土木工程概论土木工程概论十字交叉条形基础（双向条形基础、交梁基础）十字交叉条形基础（双向条形基础、交梁基础）3.3 3.3 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论墙下条基墙下条基 墙下条基素砼垫层墙下条基素砼垫层 混合结构墙下条基混合结构墙下条基 柱下条基（可形成井格形）柱下条基（可形成井格形）框架结构基础梁框架结构基础梁 框架结构柱下条基框架结构柱下条基 土木工程概论土木工程概论梁板式筏形基础梁板式筏形基础 板式筏形基础板式筏形基

32、础 3 3、筏形基础、筏形基础 当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力要求时，往往需要把整个房屋底面（或地下室部分）做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏形基础。土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础筏筏形形基础基础土木工程概论土木工程概论4 4、箱形基础、箱形基础3.3 3.3 浅基础浅基础 为了对筏板基础进行加强，增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱形基础。箱箱形形基础基础土木工程概论土木工程概论箱形式基础（左上图）

33、利用箱型基础的内部空间（右上图）土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论 5、壳体基础3.3 3.3 浅基础浅基础 为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。式的壳体，称做壳体基础。土木工程概论土木工程概论 根据基础的作用和受力分析，要理解基础设计的基本思路。基础设计要满足的一个基本前提：思考：为什么基础底部与土体接触处的尺寸要比墙、柱尺寸大得多？3.3 3.3 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论 正是由于地基土正是由于地基土质较差，基础埋置较质较差，基础

34、埋置较浅，仅浅，仅3.053.05米米,在建在建到第三层时到第三层时,基础发基础发生不均匀沉降。塔顶生不均匀沉降。塔顶中心点偏离中心线中心点偏离中心线2.12.1米米,现已偏离现已偏离5.25.2米米,终成斜塔。终成斜塔。3.3 3.3 浅基础浅基础土木工程概论土木工程概论3.3 3.3 深基础深基础一、深基础一、深基础一、深基础一、深基础定义定义 位于地基深处承载力位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度较高的土层上，埋置深度大于大于 5m 5m 或大于基础宽度或大于基础宽度的基础，称为深基础。的基础，称为深基础。桩（墩）基础、沉井桩（墩）基础、沉井沉箱、锚拉基础、板桩墙沉箱、锚拉基础、板桩

35、墙及地下连续墙一类的支挡及地下连续墙一类的支挡结构，则常被统称为深基结构，则常被统称为深基础。础。土木工程概论土木工程概论桩基础（左上图）桩基承台（左下图）基坑局部（打桩完成后）（右上图）基础底板局部浇捣完毕（右下图）土木工程概论土木工程概论二、深基础的类型二、深基础的类型土木工程概论土木工程概论桩基础的分类：（1 1）按桩身材料分类）按桩身材料分类 木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。1 1、桩基础、桩基础（2 2）按施工方法分类按施工方法分类预制桩、灌注桩两大类。预制桩、灌注桩两大类。土木工程概论土木工程概论（3）按承载性状分类端承型桩和摩擦型桩端承型桩和摩擦型桩土木工程概

36、论土木工程概论桩的选型桩型与工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等情况，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。土木工程概论土木工程概论2、地下连续墙地下连续墙技术起源地下连续墙技术起源于欧洲，它是根据凿于欧洲，它是根据凿井和石油钻井所用膨井和石油钻井所用膨润土泥浆护壁和浇灌润土泥浆护壁和浇灌水下混凝土工艺应用水下混凝土工艺应用于工程而发展起来的。于工程而发展起来的。1950年正式在意大利年正式在意大利米兰工程中应用，我米兰工程中应用，我国国70年代起用于建筑年代起用于建筑工程，近几年在地下工程，

37、近几年在地下等工程应用已十分普等工程应用已十分普遍。遍。地下连续墙的优地下连续墙的优点是刚度大点是刚度大,既挡土又既挡土又挡水挡水,施工时无振动施工时无振动,噪噪音低音低,可用于任何土质。可用于任何土质。土木工程概论土木工程概论沉井基础动画沉井基础动画4、沉井基础沉井施工过程:基坑开挖铺砂垫层和承垫木沉井制作抽取承垫木挖土下沉封底回填浇筑其它部分结构。土木工程概论土木工程概论5、沉箱基础土木工程概论土木工程概论3.4 3.4 不均匀沉降不均匀沉降一、定义一、定义 1 1、一般是指同一结构体中，相邻的两个基础沉降量的差值、一般是指同一结构体中，相邻的两个基础沉降量的差值 是反映土木工程结构地基的

38、变形特征的重要指标；是反映土木工程结构地基的变形特征的重要指标；2 2、差异沉降过大，就会使相应的上部结构产生额外应力；、差异沉降过大，就会使相应的上部结构产生额外应力；3 3、差异沉降将会产生裂缝，倾斜甚至破坏。、差异沉降将会产生裂缝，倾斜甚至破坏。地基的不均匀沉降会造成建筑物的开裂，影响其使用功地基的不均匀沉降会造成建筑物的开裂，影响其使用功能的发挥，因此，设计中必须考虑如何防止或减轻不均匀能的发挥，因此，设计中必须考虑如何防止或减轻不均匀沉降造成的危害。沉降造成的危害。土木工程概论土木工程概论3.5 3.5 不均匀沉降不均匀沉降二、减小地差异沉降的主要措施1 1、在设计时尽量使上部荷载中

39、心受压，均匀分布；、在设计时尽量使上部荷载中心受压，均匀分布；2 2、遇到高低相差悬殊或地基软硬突变时，要合理设置沉、遇到高低相差悬殊或地基软硬突变时，要合理设置沉降缝；降缝；3 3、增加上部结构对地基不均匀对地基协调作用。如在砌、增加上部结构对地基不均匀对地基协调作用。如在砌体结构中设置圈梁以增强结构得整体性；体结构中设置圈梁以增强结构得整体性；4 4、合理安排施工工序和采用合理的施工方法、合理安排施工工序和采用合理的施工方法土木工程概论土木工程概论3.5 3.5 不均匀沉降不均匀沉降建筑物高差太大建筑物的长高比土木工程概论土木工程概论3.5 3.5 地基处理地基处理土木工程概论土木工程概论

40、3.6 3.6 地基处理地基处理地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。我国的我国的建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7GBJ78989）中）中明确规定：明确规定：“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。土木工程概论土木工程概论3.6 3.6 地基处理地基处理 近近404

41、0年来，国外在地基处理技术方面发展十分迅速，老方法年来，国外在地基处理技术方面发展十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现。在得到改进，新方法不断涌现。在2020世纪世纪6060年代中期，从如何提高年代中期，从如何提高土的抗拉强度这一思路中，发展了土的土的抗拉强度这一思路中，发展了土的“加筋法加筋法”；从如何有利；从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展了于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展了土工合成材料土工合成材料、砂井预压和塑料排水带砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实功的措施，发展了采用加大击实功的措施

42、，发展了“强夯法强夯法”和和“振动水冲法振动水冲法”等。等。另外，现代工业的发展对地基工程提供了强大的生产手段，如能另外，现代工业的发展对地基工程提供了强大的生产手段，如能制造重达几十吨的强夯起重机械；潜水电机的出现，带来了制造重达几十吨的强夯起重机械；潜水电机的出现，带来了振动振动水冲法中振冲器的施工机械；真空泵的问世水冲法中振冲器的施工机械；真空泵的问世，才能建立真空预压，才能建立真空预压法；生产了大于法；生产了大于200200个大气压的压缩空气机，从而产生了个大气压的压缩空气机，从而产生了“高压喷高压喷射注浆法射注浆法”。土木工程概论土木工程概论3.6 3.6 地基处理地基处理土木工程概

43、论土木工程概论3.6 3.6 地基处理地基处理换填法当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实。地基用换填法处理 土木工程概论土木工程概论3.6 3.6 地基处理地基处理预压法预压法是一种有效的软土地基处理方法。该方法的实质是，在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右，真空预压法处理深度可达15m左右。土木工程概论土木工程概论3.

44、6 3.6 地基处理地基处理强夯法强夯法强夯法是法国强夯法是法国L L梅纳（梅纳（MenardMenard）19691969年首创的一种地基加固方年首创的一种地基加固方法，即用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强法，即用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高力夯实。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高2 25 5倍，压缩性可倍，压缩性可降低降低200200500500，影响深度在，影响深度在10m10m以上。以上。振冲法振冲法 振冲法是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲法是振动水冲击法的简称，按不同土类

45、可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填料形成的桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液料形成的桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达化作用。振冲法的处理深度可达10m10m左右。左右。土木工程概论土木工程概论3.6 3.6 地基处理地基处理深层搅拌法深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达812m。施工过程：定位沉入到底部

46、喷浆搅拌（上升）重复搅拌（下沉）重复搅拌（上升）完毕土木工程概论土木工程概论地基与基础在工程中的重要性地基与基础在工程中的重要性 1 1地基基础处理不当，影响建筑物的正常使用与安全，如：地基基础处理不当，影响建筑物的正常使用与安全，如：建筑物倾斜建筑物倾斜 意大利比萨意大利比萨(Pisa)(Pisa)斜 塔 自斜 塔 自 11731173年年9 9月月8 8日日 动 工，至动 工，至11781178年 建 至 第年 建 至 第4 4层中部，高度层中部，高度 29m 29m 时，因塔明显倾斜而停工。时，因塔明显倾斜而停工。9494年后，年后，12721272年年复工，经复工，经6 6年时间建完第

47、年时间建完第7 7层，高层，高 48m 48m，再次，再次停工中断停工中断8282年。年。13601360年再次复工，至年再次复工，至13701370年年竣工，前后历经近竣工，前后历经近200200年。年。该 塔 共 该 塔 共8 8层，高层，高 5 5 m5 5 m，全 塔 总 荷 重，全 塔 总 荷 重145MN145MN，相应的地基平均压力约为，相应的地基平均压力约为50kPa50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，南北由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，南北两端沉降差两端沉降差 1.8m 1.8m，塔顶离中

48、心线已达，塔顶离中心线已达 5.27m 5.27m，倾斜，倾斜5.55.5，成为危险建筑。，成为危险建筑。土木工程概论土木工程概论示意图中所示为通过示意图中所示为通过在塔北侧下部钻孔取在塔北侧下部钻孔取土的方法对塔纠偏的土的方法对塔纠偏的技术方案。技术方案。地基与基础在工程中的重要性地基与基础在工程中的重要性 2 2土木工程概论土木工程概论地基与基础在工程中的重要性地基与基础在工程中的重要性 3 3 苏州虎丘塔，建于五代周显德六年至北苏州虎丘塔，建于五代周显德六年至北宋建隆二年宋建隆二年(公 元公 元959959961)961)，7 7级八角形砖塔级八角形砖塔，塔底直径，塔底直径13.66m1

49、3.66m，高，高47.5m47.5m，重，重63000kN63000kN。其地基土层由上至下依次为杂填土、块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，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。受 压 等 原 因，造 成 该 塔 向 东 北 方 向 倾 斜。1956195619571957年间对上部结构进行修缮，但使年间对上部结构进行修缮，但使塔重增加了塔重增加了2000kN2000kN，加速了塔体的不均匀沉，加速了塔体的不均匀沉

50、降。降。19571957年，塔顶位移为年，塔顶位移为1.7m1.7m，到，到19781978年 发年 发展 到展 到2.3m2.3m，重 心 偏 离 基 础 轴 线，重 心 偏 离 基 础 轴 线0.924m0.924m，砌，砌体多处出现纵向裂缝，部分砖墩应力已接近体多处出现纵向裂缝，部分砖墩应力已接近极限状态。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，基本遏制了塔的继续沉降和倾斜。土木工程概论土木工程概论地基与基础在工程中的重要性地基与基础在工程中的重要性 4 4装谷