1、 地基(dj)與基礎(chǔ)緒論(xln)本門課程(kchng)的重要性1.地基與基礎(chǔ)的概念 地基：建筑物都是建造在土層或巖層上的，通常把直接承受建筑物荷載的土層或巖層稱為地基。未經(jīng)人工處理就能滿足設(shè)計要求的地基稱為天然地基；需要對地基進(jìn)行加固處理才能滿足設(shè)計要求的地基稱為人工地基?；A(chǔ)：建筑物上部結(jié)構(gòu)承受的各種荷載是通過基礎(chǔ)傳遞給地基的。所謂基礎(chǔ)：是指承受建筑物各種荷載并傳遞給地基的下部結(jié)構(gòu)。通常情況下，建筑物基礎(chǔ)應(yīng)埋入地面以下一定深度進(jìn)入持力層，即基礎(chǔ)的埋置深度。按照基礎(chǔ)的埋置深度的不同，基礎(chǔ)可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。 淺基礎(chǔ)：埋深較小，條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、鋼筋混凝土基礎(chǔ) 深基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、

2、箱形基礎(chǔ)在建筑物荷載作用下，地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)三部分是彼此聯(lián)系、相互影響和共同作用的。2.與地基基礎(chǔ)有關(guān)的事故 1、意大利比薩斜塔舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個典型實例。因地基土層強(qiáng)度差，塔基的基礎(chǔ)深度不夠，再加上用大理石砌筑，塔身非常重，1.42萬噸。500多年來以每年傾斜1cm的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開垂直線的水平距離已達(dá)527m，比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。 2、蘇州市虎丘塔：虎丘塔位于蘇州市西北虎丘公園山頂，原名云巖寺塔，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年悠久歷史。1980年6月虎丘塔現(xiàn)場調(diào)查，當(dāng)時由于全塔向東北方向嚴(yán)重傾斜，不僅塔頂離

3、中心線已達(dá)231m，而且底層塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險建筑而封閉、停止開放?；⑶鹚鼗鶠槿斯さ鼗?，由大塊石組成，塊石最大粒徑達(dá)1000mm。人工塊石填土層厚12m，西南薄，東北厚。下為粉質(zhì)粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，東北厚。塔傾斜后，使東北部位應(yīng)力集中，超過磚體抗壓強(qiáng)度而壓裂。3、上海錦江飯店1954年興建的上海工業(yè)展覽館中央大廳，因地基約有14m厚的淤泥質(zhì)軟粘土，盡管采用了7.27m的箱形基礎(chǔ)，建成后當(dāng)年就下沉600mm。1957年6月展覽館中央大廳四角的沉降最大達(dá)1465.5mm，最小沉降量為1228mm。1957年7月，經(jīng)蘇聯(lián)專家及清華大學(xué)陳希哲教授、陳梁生教授的觀察、分析，認(rèn)為

4、對裂縫修補(bǔ)后可以繼續(xù)使用(均勻沉降)。4. 加拿大特朗斯康谷倉嚴(yán)重傾倒，是地基整體滑動強(qiáng)度破壞的典型工程實例。1941年建成的加拿大特朗斯康谷倉，由于事前不了解基礎(chǔ)下埋藏厚達(dá)16 m的軟粘土層，初次貯存谷物時，就倒塌了，地基發(fā)生了整體滑動，建筑物失穩(wěn)，好在谷倉整體性強(qiáng)，谷倉完好無損，事后在主體結(jié)構(gòu)下做了70多個支承在基巖上的砼墩，用了388個500KN的千斤頂，才將谷倉扶下，但其標(biāo)高比原來降低了4m 。二本課程(kchng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法本門課程包含(bohn)土力學(xué)基本理論、地基基礎(chǔ)設(shè)計原理兩部分。應(yīng)注意相互之間的關(guān)系（1）土力學(xué)a. 土的特點(tdin)：碎散性、壓縮性、固體顆粒間的

5、相對移動性及透水性。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（路基，堤坎）。c. 土力學(xué)的研究對象： （2） 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)度時間四變量之間的內(nèi)在聯(lián)系。（3）地基基礎(chǔ)設(shè)計中，必須滿足的技術(shù)條件： 1、地基的變形條件：（沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜）保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。 2、地基的強(qiáng)度條件：要求作用于地基的荷載不超過地基的承載力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備。3、基礎(chǔ)設(shè)計中，必須滿足的兩個技術(shù)條件： 基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。本課程的發(fā)展?fàn)顩r 土力學(xué)既是一項古老的工

6、程技術(shù)，又是一門年輕的應(yīng)用科學(xué)。 窮本溯源，世界文化古國的遠(yuǎn)古先民，在史前的建筑活動中，就已創(chuàng)造了自己的地基基礎(chǔ)工藝，我國西安半坡新村新石器時代遺址的考古發(fā)掘，都發(fā)現(xiàn)有土臺和石礎(chǔ)。舉世文明的長城、大運(yùn)河、蜿蜒萬里，如不處理好有關(guān)巖土問題，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。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，法國的庫倫（Coulomb）根據(jù)試驗創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式，提出了計算擋土墻土壓力理論。90余年后，英國的朗肯（Rankine,1869）又從另一途徑提出了擋土墻土壓力理論。法國的布辛奈斯克（Boussinesq,1885）求

7、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，仍不失其理論和實用的價值。 1925年，美國的太沙基(Terzaghi)發(fā)表了土力學(xué)專著，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)，帶動了各國學(xué)者對本學(xué)科各方面的探索。 時至今日，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、改造與整治問題為研究對象的科技領(lǐng)域，因其區(qū)別于結(jié)構(gòu)工程的特殊性和各專業(yè)巖土問題的共同性，已融為一個自成體系的新專業(yè)“巖土工程”（Geotechnical Engineeri

8、ng）。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的基本(jbn)規(guī)定 補(bǔ)充 本課程(kchng)的學(xué)習(xí)方法重視理論知識 的學(xué)習(xí)；并重視土工(t n)試驗和工程實例的分析研究。 注意土的特性，掌握原理，搞清概念，學(xué)會計算與工程應(yīng)用。 應(yīng)用土力學(xué)解決工程問題要重視理論、室內(nèi)外測試和工程師經(jīng)驗三者相結(jié)合。 掌握計算方法，而且要搞清分析方法所應(yīng)用的參數(shù)以及參數(shù)的測定方法，還要搞清它的適用范圍。學(xué)習(xí)中注意事項：(1)要有工程的觀點，不僅要掌握本課程的基本原理，還應(yīng)掌握基礎(chǔ)工程的實用工藝和設(shè)計施工方法；(2)要有遵守規(guī)范的觀點，規(guī)范是工程經(jīng)驗的總結(jié)，規(guī)范是技術(shù)應(yīng)用的依據(jù)，規(guī)范是法規(guī)，應(yīng)該遵守。由于本教材涉及的規(guī)范較多，且各部

9、門的規(guī)范又不統(tǒng)一，應(yīng)用時應(yīng)加以區(qū)分；(3) 要培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，理論是實踐的基礎(chǔ)，沒有正確的理論，就沒有正確的實踐。通過對基本概念、基本理論和基本技能的培養(yǎng)，結(jié)合工程實踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。 第1章 土的物理性質(zhì)和工程分類1.1 土的形成、組成及結(jié)構(gòu)1.1.1 土的形成 土是由地殼表層的巖石（完整的）經(jīng)長期的物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化 變?yōu)樗樾?，原地堆積或經(jīng)風(fēng)力水流等搬運(yùn)后沉積而形成。與巖石相比，其形成的年代較短，多在一百萬年以內(nèi)。1.1.2 土的三相組成天然狀態(tài)下的土的組成（一般分為三相） 固相：土顆粒 液相：水 氣相：空氣及其他氣體（1）干土=固體+氣體（二相）

10、（2）濕土=固體+液體+氣體（三相） （非飽和土）（3）飽和土=固體+液體（二相）土是由固體顆粒、水和氣體組成的三相體系，其三相之間的比例關(guān)系、土的顆粒組成、大小、土的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造等會直接影響到其工程性質(zhì)。1.土的固相（1）.粒組 天然土是由無數(shù)大小不一、形狀各異且變化懸殊的土粒組成(z chn)。各種不同粒徑的土粒在土中的比例不同，直接影響著土的性質(zhì)。工程上通常把大小相近、性質(zhì)相似的土粒劃分成若干組，這種組別稱為粒組，劃分粒組的分界粒徑稱為界限粒徑。按照界限(jixin)粒徑的大小，將土粒劃分為六個粒組： 漂石（塊石）、卵石(碎石)、礫粒、砂粒、粉粒、粘粒。各粒組的界限粒徑： 200mm

11、， 20mm ， 2mm ， 0.075mm ， 0.005mm （見表1-1）（2）.土的級配： 土的級配是指土中各粒組的相對含量(hnling)。粒組的相對含量是通過顆粒分析試驗測定的，土的顆粒分析試驗主要有篩分析法和比重計法。 篩分析法適用于粒徑大于0.075mm，小于60 mm的粗粒土。試驗時取一定量的風(fēng)干、分散土樣放在一套標(biāo)準(zhǔn)篩(孔徑為2.0、1.0、0.5、0.25、0.15、0.075mm)上震蕩一定時間后，稱出留在各篩孔上土的質(zhì)量，即可算得各個粒組的相對含量。比重計法適用測定粒徑小于0.075mm的細(xì)粒土中各個粒組的相對含量。它是利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于

12、某粒徑的土粒含量。將一定質(zhì)量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止后，土粒便開始下沉，懸液的濃度隨之發(fā)生變化。利用特制的密度計，在不同時刻測懸液濃度的變化。即可換算出相應(yīng)的粒徑及小于該粒徑的土粒質(zhì)量，繪出級配曲線。通常兩種試驗方法需聯(lián)合使用。試驗成果 顆粒級配曲線（3）、土的級配曲線顆粒分析試驗的結(jié)果，可以繪制出級配曲線。其橫坐標(biāo)表示粒徑，因為土粒粒徑相差甚大，用普通標(biāo)難以表示，常采用對數(shù)坐標(biāo)?？v坐標(biāo)表示小于某粒徑土粒的百分含量。土的級配曲線有兩種用途：(1)評價土的級配好壞；(2)利用級配曲線對土進(jìn)行分類。不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc兩個指標(biāo)反映了土顆粒分布的均勻程度，其定義式為：Cu值愈大，表示級

13、配曲線愈平緩，土粒粒徑分布范圍愈廣，土粒愈不均勻，土愈易于壓實。Cu值愈小，級配曲線愈陡峻，土粒粒徑分布范圍愈狹窄，土粒愈均勻，土愈不易壓實。土的級配判別1、正常級配：土的顆粒大小分布是連續(xù)的，曲線坡度是漸變的； 2、不連續(xù)(linx)級配：土中缺乏某些粒徑的土粒，曲線出現(xiàn)水平段 ；3、級配良好(lingho)：粒徑分布曲線形狀平緩，土粒大小分布范圍廣，土粒大小不均勻 ；4、級配不良：粒徑分布曲線(qxin)形狀較陡，土粒大小分布范圍窄，土粒均勻。級配良好與否的判別方法：（教會學(xué)生如何看級配曲線）（一）定性判別（級配曲線）（1）曲線形狀平緩粒徑變化范圍大不均勻良好（2）曲線形狀較陡變化范圍小均

14、勻不良（二）定量判別 （1）不均勻系數(shù) （2）曲率系數(shù)土的礦物成分（ 1 ） 原生礦物 原生礦物：母巖經(jīng)物理風(fēng)化而成, 其成分與母巖相同。如：石英、云母、長石，礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具有無粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點。（ 2 ）次生礦物 次生礦物：巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后所形成的新的礦物，其成分與母巖不相同。2.土的液相結(jié)合水在土中的含量主要取決于土的比表面積的大小。例1：為什么粘土礦物的透水性差，具有粘性和可塑性？答：粘土礦物的顆粒細(xì)，比表面大，能大量吸附結(jié)合水。結(jié)合水使粒間透水的孔隙大為縮小，甚至充滿，導(dǎo)致粘性土透水性差；存在的結(jié)合水使顆?；ゲ唤佑|，便具有滑移的可能（可塑性）；同

15、時相鄰?fù)亮ｉg的結(jié)合水因受顆粒引力的吸附，使粒間具有一定的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度（粘性）。例2：為什么粗粒土的性質(zhì)主要取決于土粒的形狀、級配和排列方式（結(jié)構(gòu)）？答：砂粒、礫石等，顆粒粗，比表面小，孔隙大，孔隙水中結(jié)合水的數(shù)量可忽略不計。故粗粒土的性質(zhì)主要取決于土粒的形狀、級配和排列方式（結(jié)構(gòu)）。3.土的氣相1.1.3 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)：指土顆粒的大小、形狀、排列及聯(lián)結(jié)方式等所表現(xiàn)出的綜合特征。它對土的物理力學(xué)性質(zhì)有重要影響土的構(gòu)造：土的構(gòu)造是指土體中各結(jié)構(gòu)單元之間的關(guān)系。主要特征是土的成層性和裂隙性,即層理構(gòu)造和裂隙構(gòu)造，二者都造成了土的不均勻性。1.2 土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.2.1 土的三相圖土的三相組成比例

16、關(guān)系的指標(biāo),稱為土的三相比例指標(biāo)。土中三相比例關(guān)系,反映著土的物理狀態(tài),如干濕、軟硬、松密。土的物理性質(zhì)(wl xngzh)指標(biāo)是指反映土的物理力學(xué)性質(zhì)狀態(tài)的指標(biāo)。如空隙比、含水量、密度等。其不僅可以描述土的物理性質(zhì)和它所處的狀態(tài)，而且在一定程度上反映了土的力學(xué)性質(zhì)。1.2.2 土的物理性質(zhì)(wl xngzh)指標(biāo)分類：一種是可以直接通過土工試驗(shyn)直接測定，稱為實測指標(biāo)（試驗指標(biāo)）。 w ds 試驗得出。一種是可通過實測指標(biāo)進(jìn)行推算的，稱為導(dǎo)出指標(biāo)，包括孔隙比、孔隙率、飽和度、飽和密度、有效密度和干密度等。工程中常用土的物理性質(zhì)指標(biāo)評價土體工程性質(zhì)優(yōu)劣。1.3 土的物理狀態(tài)指標(biāo)上節(jié)講

17、述土的物理性質(zhì)指標(biāo)，本節(jié)講述土的物理狀態(tài)指標(biāo)，即要研究土的松密和軟硬。對于無粘性土，主要指密實程度，即疏松或密實；對于粘性土，主要指稠度，即土的軟硬程度。一、無粘性土的密實度土的密實度單位體積土體中固體顆粒的含量。無粘性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。無粘性土的密實狀態(tài)對工程性質(zhì)影響很大 ： 密實：強(qiáng)度高、穩(wěn)定、壓縮性小 疏松：不穩(wěn)定、易產(chǎn)生流砂描述砂土密實狀態(tài)的指標(biāo)有：1孔隙比孔隙比愈大，則土愈松散。級配相同的砂 孔隙比愈小，表明愈密實 孔隙比愈大，表明土愈疏松缺陷：取原狀砂樣和測定孔隙比存在實際困難，故在實用上也存在問題。沒有考慮到顆粒級配這一重要因素對砂土密實狀態(tài)的影響。2相對密度D

18、r：將現(xiàn)場土的天然孔隙比e與該種土所能達(dá)到最密實時的孔隙比 和最疏松時的孔隙比 相對比的方法，來表示孔隙比為e時土的密實度。 【討論】相對密度是否會出現(xiàn)Dr1.0和Dr1.0 ，堅實地基， s 1f 土體破壞，如果16m時，采用B6m進(jìn)行寬度修正的限制也含有此意。另外，對二粘性地基，由于B增大，雖然基底壓力可減小，但應(yīng)力影響深度增加，有可能使基礎(chǔ)的沉降加大。三、基礎(chǔ)的埋置深度增加D同樣可以提高地基的承載力。由于D增加，基底盡壓力將減小，相應(yīng)的可以減少基礎(chǔ)的沉降。因此，增加D對提高軟粘土地基的穩(wěn)定性和減少沉降均有明顯效果，常被采用，但基礎(chǔ)埋深太深，基礎(chǔ)開挖也愈困難。 第5章 土壓力(yl)與土坡

19、穩(wěn)定5.1 土壓力(yl)理論知識5.1.1 土壓力(yl)類型及影響因素 土壓力是指土體作用在支擋結(jié)構(gòu)上的側(cè)向壓力，其大小及分布規(guī)律受多種因素影響，對同一結(jié)構(gòu)及土體，土壓力的大小主要取決于支擋結(jié)構(gòu)位移的方向和大小。 1靜止土壓力擋土墻在土壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移（移動或轉(zhuǎn)動）墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，作用在擋土墻背的土壓力。 2主動土壓力擋土墻在土壓力作用下離開土體向前位移時，土壓力隨之減少。當(dāng)位移至一定數(shù)值時，墻后土體達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)。此時，作用在墻背的土壓力稱為主動土壓力。 3被動土壓力擋土墻在外力作用下推擠土體向后位移時，作用在墻上的土壓力隨之增加。當(dāng)位移至一定數(shù)值時，墻后土體達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)。此時，作用在墻上的土壓力稱為被動