土力学与基础工程

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1、土力学主讲人：陈林靖福州大学土木工程学院岩土工程研究所1绪论土力学是力学的一个分支，是一门研究土的学科，是为了解决工程中有关土的问题。一、土力学的概念土力学：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。二、土力学的研究对象土力学研究对象：与工程建设有关的土。就土木工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强弱。二、土力学的研究对象土的形成：土是由地壳表层的整体岩石经受风化作用后形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。二、土力学的研究对象

2、风化作用：物理风化：不改变原来矿物成分化学风化：改变原来矿物成分生物风化：动、植物等对岩体的破坏二、土力学的研究对象土的特点：松散性孔隙性多相性自然变异性二、土力学的研究对象土的两个延伸概念：土具有成层性。物质组成、物理化学状态基本一致，工程性质大体相仿的同一层土称为土层。由若干厚度不等、性质各异、以一定上下层序组在一起的土层集合体称为土体。三、土力学的研究内容土力学不仅研究土体当前的性状，也要分析其性质的形成条件，并结合自然条件和建筑物修建后对土体的影响，分析并预测土体性质的可能变化，提出有关的工程措施，以满足各类工程建筑的要求。四、地基与基础支承基础的土体或岩体称为地基。地基

3、可分为天然地基与人工地基。基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。地基与基础设计必须满足的基本条件：1、作用在地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力；2、基础沉降不得超过地基变形容许值；3、挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防失稳破坏的安全储备。五、由土引起的工程问题上海楼房倒塌事件上海楼房倒塌事件上海楼房倒塌事件杭州地铁事故杭州地铁事故杭州地铁事故——地面开裂杭州地铁事故——塌陷示意图基础建在一半是软粘土一半是砂卵石的地基上。塔高56.7m。近一个世纪以来，塔已向南倾斜了大约30厘米，斜度达到8度，塔身超过垂直平面5.1米。按南侧每年沉降1.4mm

4、推算，2003或2004年斜塔可能倒塌。比萨斜塔：在斜塔北侧的塔基下码放了数百吨重的铅块，并使用钢丝绳从斜塔的腰部向北侧拽住，还抽走了斜塔北侧的许多淤泥，并在塔基地下打入10根50米长的钢柱。历时10年半的比萨斜塔拯救工作已全部结束。纠偏校斜43．8厘米，除自然因素外，可确保3个世纪内不发生倒塌危险。比萨斜塔治理措施：目前该塔倾斜严重塔顶偏离中心线2.31m。经勘探发现，该塔位于倾斜基岩上，复盖层一边深3.8m，另一边为5.8m。由于在一千余年前建造该塔时，没有采用扩大基础，直接将塔身置于地基上，造成了不均匀沉降，引起塔身倾斜，危及安全。苏州虎丘塔：处理：在塔四周建造一圈桩排式地

5、下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，获得成功.。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。与土有关的工程问题加拿大特朗斯康谷仓事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。加拿大特朗斯康谷仓原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷

6、仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了４米。五、由土引起的工程问题变形问题：变形超过限度。稳定问题：受力超过限度，取决于土的强度。六、土力学课程的特点土力学的研究必须注意土的本质特性。土力学的研究必须注意实践性。土力学的研究必须注意工程实用性。土力学是一门偏于计算的学科。2土的性质及工程分类学习要求：了解土的成因和三相组成，掌握土的物理性质和物理状态指标的定义、物理概念、

7、计算公式和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。了解地基土的工程分类依据与准确定名。2.1概述土是由固、液、气相组成的三相分散系。固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相互连通的，形成多孔介质；液相——主要是水；气相——主要是空气、水蒸气。思考：不同的土体三相比例是固定不变的吗？同一种土体三相比例的改变是否会对性质产生影响呢？土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异，例如：固体+气体（液体=0）为干土，此时粘土呈坚硬状态，砂土呈松散