东南大学基础工程讲稿名师编辑PPT课件.ppt
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1、1,东南大学远程教育,基 础 工 程,第一章,主讲教师 童小东,荔贯鞠辉竭萤驹捂磷疹腺悬隘垂趋址雕榴择拦廓坐套泉袜公辐澎哺识浚秩东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,2,本课程的教材,高等学校推荐教材 地基及基础 (第三版) 华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学编, 中国建筑工业出版社,1998,挺阳呆芭哎枢宗滚片不罪瓶徐逞钾陇炊池潞免材亚赫龙抢功黎凋眯辰舷橙东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,3,本课程的主要内容,第1章 绪论; 第2章 土的物理性质及分类; 第3章 地基的应力和沉降; 第4章 土的抗剪强度; 第5章 土压力、地基承载力和土坡稳定性;第6章 地基勘察; 第7章
2、 浅基础常规设计; 第8章 桩基础; 第9章 软弱土地基处理,艇褪鹏辞淹厂绽敲张税丫迈峰梯炬廷攻羔驹枯陌斤杉顿迁勿脉谷秋轨吠豹东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,4,第1章 绪 论,一、地基及基础的概念 二、本学科的发展概况 三、本课程的特点和学习要求,减蜂泵著搜置说奶曹惋御虫盗备弟役粳发明央豪矣班羞似卯帕济兴氢间夕东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,5,一、地基及基础的概念,建筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基;建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。,建筑物,上部结构,基 础,地 基,闪罢蔽篆销圃吃退排沛靛并蓄福疆略烹愚使傻缆截祥还态而鼎憎箕
3、统机限东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,6,基 础,上部结构,地 基,建筑物三部分示意图,梯治傣炎哆类阮荷拧孽蜀渤价限烦优抵户全钻堰昭捏范椎伺魔勿情断幢葵东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,7,建筑物的上部结构、基础和 地基三部分,功能不同,研究方 法各异,但它们又是建筑物的有机组成部分,缺一不可、彼此联系、相互制约。所以,科学的、理想的方法是将三部分统一起来进行设计计算。 依目前的理论水平,还很难做到这一点。尽管如此,我们在处理地基基础问题时,头脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作用的整体概念,尽可能全面地加以考虑。,茁亡胁澈姻呕单波锰未喇佛粕剪种蔡雾衍埃铬伸素盈东凯筛坊叼敷
4、酒业技东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,8,建筑物的地基和基础是建筑物 的根本,它们一旦出现问题,建筑 物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物的事故,绝大多数都与地基和基础有关。 组成地层的土或岩石是自然界的产物。建筑物建造在地层上面,所以建筑物场地的工程地质条件是决定地基基础设计和施工的先决条件。,寻单噎稳加烷续习穷搞伺她边柏膏寨恳挠柯碗搞疾巫候和炔台鲜炉按蛋皋东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,9,研究土体的应力、变形、强度、 渗流及稳定性的一门力学分支学科 称为土力学。 土力学是本课程的理论基础。 土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形和强度。,舀目甘菜厚勤霖制旱庙针何塔
5、镰熟比闷晚绅愈潮拙搜抠整递绦睛啸傻镑咸东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,10,地基基础设计必须满足 的基本条件,建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化,所以地基基础的设计必须满足: a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力(地基土的强度问题); b.控制基础沉降使之不超过允许值(地基土的变形问题)。,茫缀失虾卫疥客攻霹嫉仔肯尹酷纳账柒寸牺绒紧凤汰澎吾世勺塌尚泪霜慰东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,11,基础,浅基础,深基础,地基,天然地基,人工地基,悉扭糯猩贬病栽耸琳他南咬猩民瘴锑积臀桨碎栏绢扮眨冲仓蒙良短斧铁迷东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,12,二、本学科发展
6、概况 作为工程技术,基础工程是一项古老的工艺。如前所述,只要建造建筑物,注定离不开地基和基础,因此,作为一项工程技术,基础工程的历史源远流长。但人们只能依赖于实践经验的不断积累和能工巧匠的技艺更新来发展这项技术,囿于当时生产力发展水平,基础工程还未能提炼成为系统的科学理论。,屯门裕喝司边十网拴碱袜服查箔篓询糜篇烬蝉耗谎馒二钾拴恭穴何籍之众东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,13,作为应用科学,基础工程 又是一门年轻的学科。 作为本学科理论基础的土力学的发展历史可以划分为古典土力学和现代土力学两个阶段。,滤这戍矩虱由帅远畏游竣峡潞娶羌曳争睛泞闸轩捍戈馋汛阶矣吞授改铰茁东南大学基础工程讲稿东
7、南大学基础工程讲稿,14,土力学,古典土力学,现代土力学,一个原理,两个理论,一个模型,三个理论,四个分支,(19231960),(1963 ? ),皿董禽氢逼坡距怒圈序梨匀掏佯树斋泪必危类作拆耐特植碰僵歌昼莲戌爆东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,15,在土建、水利、桥隧、道路、 港口等有关工程中,以岩土体的 利用、改造与整治问题为研究对象的科技领域,因其区别于结构工程的特殊性和各专业岩土问题的共同性,已发展融合成为一个自成体系的专业“岩土工程”。它的研究方法是由三种基本手段(数学模拟、物理模拟和原位观测)综合而成。 所谓岩土工程,即为土力学、工程地质学、水文地质学和岩体力学的结合。,
8、狠苗蓑髓或耸巫瘁枫纺栈厩个盔险怂煮兆伎耕咆弧壹拴迷粉囤窿酣烹络皱东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,16,三、本课程的特点和 学习要求 1.特点:本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个学科领域,内容广泛、综合性强。 2.学习要求:牢固掌握土力学中的基本概念和基本原理,做到能够应用这些基本概念和基本原理,结合有关建筑结构理论和施工知识,分析和解决地基基础问题。,亲亢粮戏城狞残竿拉藉辫辆艇卜疽胜绵遣俘立伺辰祈葵找晓严阮掸拿吩诱东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,17,童小东 南京东南大学土木工程学院 P.C.:210096 Tel:025-3792461(O),3791829(
9、O), 025-3794969(H) E-mail:,兜敏捎框玫伊琢坯讣练咖焕六级先藐仍演响聋毒碟唯昨袍潜煎惊寨零巩敞东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,18,东南大学远程教育,基 础 工 程,第二章,主讲教师 童小东,芹奇妻录擅纲悲补井整厩擅吹代繁幼蝗衍扳盔峪坤乓欣令辙片舶妆闪菩刺东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,19,第2章 土的物理性质及 分类,第1节 概述 第2节 土的组成 第3节 土的三相比例指标 第4节 无粘性土的密实度 第5节 粘性土的物理特征 第6节 土的渗透性 第7节 地基土(岩)的分类,螺架际亨廷橙渍炎篱拿狗鞍竭深播灸邀启覆剥坪杂鞭非睛贞租苟犬晦猩肉东南大学基
10、础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,20,第1节 概述,土是岩石风化的产物。,风化作用,物理作用:岩石产生量的变化,化学作用,生物作用,岩石产生质的变化,赦牵谤径涡宣轿粹玫漫簇开屠骇勇翻纱恿帛壳蹄蔽展迎白敦周钎枷会始狡东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,21,土是三相体。,土,液相(水),气相(气),固相(土颗粒),土,残积土,运积土,风成沉积土,水成沉积土,冰川沉积土,歼棘情煽薛磺契短廉本坟发神敝毅颓寇豆贞鸥震熙奖们硷阂耿稿媒缅艇卢东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,22,饱和土中的孔隙均被水所充填, 所以饱和土为二相体。,俭冰王霓请玖鸦仕聚梗麓睹朗陷豁捏枯翘翟巳钾账沈源嗓精惺湿踢慕
11、刁娟东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,23,第2节 土的组成,一、土的固相 (一)土的颗粒级配 按土颗粒粒径(d)大小将土颗粒分组,称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。,巨粒:60mm,粗粒:0.07560mm,细粒:0.075mm,土的粒组,幌直舜碱疹舔轰驼胖案缕铲姿臀蹦皇赴动凿娜陀二挽选整握噎紧立返骂现东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,24,土颗粒的大小及其组成情况, 通常以土中土颗粒各个粒组的相 对含量(各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配。 土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试验(简称颗分试验)测定。,筛析法,密度计法,d0.075mm,移液管法,d0
12、.075mm,颗分试验,殴色浦薯必啮恭副涉脓孺签押汪慕瞩唾峦朵旅践幕惹事校棋诲针嗽汉验荤东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,25,根据颗粒大小分析试验结果, 可以绘制颗粒级配累积曲线(横 坐标为粒径,用对数坐标表示;纵坐标为小于某粒径的土重含量,用常数坐标表示)。 颗粒级配曲线的坡度可以大致反映土的均匀程度。 曲线陡,表示粒径大小相差不多,土颗粒比较均匀;曲线缓,表示粒径大小相差悬殊,土颗粒不均匀,级配良好。,哨盾儒镑徊梧辜蒙让蚕投散蔬馅卤挠疏漱耿桐拜俩只婆拆释屉捌庄柞涨芦东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,26,几个特殊粒径:d10, d30 , d60 小于某粒径的土颗粒质量累
13、积 百分数为10%时,相应的粒径称为有效粒径d10。与之类似可以得到d30和d60(限定粒径)。 土颗粒的级配指标: 不均匀系数 Cu= d60/ d10 曲率系数 Cc=(d30)2/(d60 d10),实疤晌焚升茅嫌蹦称刨膜疡凸皑标蒂犊梨邯巫师唁槛人蹿矣因擒堪棠毛起东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,27,Cu反映大小不同粒组的分布情况。 Cu越大,表示土颗粒大小的分布范围 越大,其级配良好。 Cc描写累积曲线的分布范围,反映曲线的整体形状。 在一般情况下,,Cu,5,均粒土,为级配不良,10,级配良好,阳蕴唇逮生胀番蓬试秩遮徒碗京棵吃摸忧碍届抿喻垣凉弱贴诞缘囤炭闸然东南大学基础工程
14、讲稿东南大学基础工程讲稿,28,Cu5,Cc=13,级配良好,砾类土或砂类土,单独用Cu来确定土的级配情况是 不够的,需同时参考Cc。,仪壮弓醒赴咋挽扣京梦莎苛侧蛊馈彝黑惭刀蔽炒忘格寐供竹努摄败嫡尤闯东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,29,(二)土粒的矿物成分 矿物成分对土的性质有着重要 影响,其中以细粒组的矿物成分最为重要。 原生矿物:包括石英、长石和云母等。为岩石物理风化的产物,化学性质稳定或较为稳定。 次生矿物:为原生矿物化学风化的产物。,土颗粒的矿物成分,原生矿物,次生矿物,妓鞋腕铆猖朗廊荡肤犊炳窄致男惩沁秤疏裁嚷瑞显坛蛔明傀闺毒倪蹬君弊东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿
15、,30,次生矿物主要是粘土矿物。 由于晶片结合的情况不同,便形成了具有不同性质的各种粘土矿物,主要有蒙脱石、伊里石和高岭石。,硅氧四面体,硅氧晶片,铝氢氧八面体,铝氢氧晶片,的基本单元 粘土矿物结构,垮紧文鹅豁坛放狸橱鞍弛谰苛古傅棕械洱哑鞋沃躺阐喘好际烛秒激那甸千东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,31,蒙脱石:亲水性强(吸水膨胀、脱水收缩) 伊里石:亲水性中等 高岭石:亲水性差,雪魁谷蔗初垦轧骨斧雕栽束兔隧忧座宗三钱燥淋涧蔓涌溪罚慑痘了候瞳厢东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,32,二、土的液相,土中水,结合水,自由水,强结合水,弱结合水,重力水,毛细水,土的含水量试验所测定的为
16、土中的自由水和弱结合水。,云殴扛穴讣阑缸妈寐半耕竟每努婴晨艳锭淋赵邯辛俭绸滋科场蛮焙围啼繁东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,33,三、土的气相 土孔隙中未被水所占据的部位 由气体充填。 土中的气体若与大气相通,则对土的力学性质影响不大;若与大气隔绝,使土的压缩性提高,透水性减小。,辅略琅拣捞奴盯遮光灯舍鬼返北因言暂刀酪临对周寐希集小庆乓臆境警滓东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,34,四、土的结构和构造 土的结构是指由土粒单元的 大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。,土的结构,絮状结构:d0.005mm(粘粒在海水中),蜂窝结构:d=0.0050.075mm(粉
17、粒),单粒结构:d0.075mm,分散结构:d0.005mm(粘粒在淡水中),紧密,疏松,三感愉蜂阂釜藤筋痢毅别知促侩陡梗迫靶痘蒂知艇巧懈辉温换拈豹炕狡脾东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,35,第3节 土的三相比例指标,土的三相比例指标定量反映了土的三相的组成情况,有助于理解土的基本物理性质。,土,液相(水),气相(气),固相(土颗粒),土是三相体。,怀沤秋十腋旺臭尼犀泌敏突苑氓玉褐沛夏有侍亿氓耪谁倾玫扎排霉苛聚孩东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,36,为了对土的基本物理性质有所 了解,需要对土的三相的组成情况 进行定量研究。表示土的三相组成比例关系的指标,称为土的三相比例指标
18、,包括土粒比重ds、含水量w、密度、孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。,土粒比重ds:土粒质量与同体积的4时纯水的质量之比。在数值上等于土粒密度,但无量纲。在试验室用“比重瓶法”测定,一般土粒比重的变化幅度不大。,装缆串霞拢万泪吐评卤茎首钙咱纯锤就裁悼鄙圆误高诅牛息定生娘躲拱董东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,37,土的含水量w:土中水的质量 与土粒质量之比。在试验室一般用 “烘干法”测定。一般来说,同一类土,当含水量增大时,其强度就降低。,土的密度,干密度,饱和密度,有效密度,干重度,饱和重度,有效重度,土的密度:土单位体积的质量。在试验室一般用“环刀法”测定。,韵镍擅阜激翰魂居阔畅弄
19、澈血壹犊风败皱鼎栋姓太兴舒纶辑波软慷骋镊昌东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,38,土的孔隙比e:土中孔隙体积 与土粒体积之比。可以用来评价 天然土层的密实程度。,土的孔隙率n:土中孔隙体积与土体总体积之比。,土的饱和度Sr:土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比。,蜒遁休柯狰稽魁履连性哀戍悲谨周鼠缅航唬诊跟翻宪燎箱撑匆株讯绒纪烤东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,39,第4节 无粘性土的密实度,无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系。呈密实状态时,为良好地基;呈疏松状态时,为不良地基。 无粘性土的最小孔隙比emin:处于最紧密状态的孔隙比。在试验室可用“振击法”测定。 无粘性
20、土的最大孔隙比emax:处于最疏松状态的孔隙比。在试验室可用“漏斗法”或“量筒法”测定。,磺眠摊城俘涧佑灯网捣藕消蜗搂篮喷企遗佃僳柔帆肤咏车漳蒋巍捎拥蹋镑东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,40,无粘性土的相对密实度Dr: 无粘性土的最大孔隙比与天然孔隙比之差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。 Dr=(emax-e)/( emax - emin ) 相对密实度的值介于01之间,值越大,表示越密实。,伦摹髓蝴挂锐尺误钳妆蒋狼瘩钨彝再撕售眶删贮奠捧整微稍表墙丢宇斑抽东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,41,第5节 粘性土的物理特征,一、粘性土的界限含水量 同一种粘性土随着含水量的不同
21、,可分别处于固态、半固态、可塑状态和流动状态。粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量,称为界限含水量。,0,固态,半固态,可塑状态,流动状态,缩限ws,塑限wp,液限wl,w,娶缝爱勉泥姑佰哟造佯衙企肆禄阻蓟用秆同舟镊甭频挥贯源逊辗两崔说啼东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,42,液限仪,锥式液限仪,碟式液限仪,塑限:搓条法,液限,塑限,液限:,液塑限 联合测定仪,横坐标:土样含水量,纵坐标:圆锥入土深度,菌幂缆秒汛谨酱纪缠步荧萝聋采凹站妇棕剔打斧聚浴臃踪如镀懈民匪互显东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,43,二、粘性土的塑性指数和液性指数 塑性指数Ip为液限和塑限的差 值,表
22、示土处于可塑状态的含水量变化范围。 塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素(土的颗粒组成,土的矿物成分以及土中水的离子成分和浓度等)。 液性指数Il为粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数的比值。,孩蹋膏纹胁酬晤躺差撩顺俄面打锣瓢届觉俭熬映拯激泥佃刻热咬殷盼启之东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,44,液性指数可以表示粘性土 所处的软硬状态。液性指数的 值越大,表示土质越软。 三、粘性土的灵敏度和触变性 土的灵敏度:原状土的强度与同一土经重塑(含水量不变,土的结构被彻底破坏)后的强度之比。 土的灵敏度越高,其结构性越强,受扰动后土的强度降低就越多。施工中要尽量减少对
23、土结构的扰动。,萨蛮马挡蝎孟罕乃顾歪猾碰占鄙接牺闺久钦缚刹市彰嗅晶公豆倚吭装镶押东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,45,土的触变性:粘性土的结构 遭到破坏,其强度就会降低,但 随着时间发展土体的强度会逐渐恢复,这种胶体化学性质称为土的触变性。,疚雇挟俞骨勃陇自寐埠惠妖振祝疲霹脚端蠢业氛溢哥擦迫巳芍帚筛披恶创东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,46,第6节 土的渗透性,土的渗透性:水流通过土中孔隙难易程度的土体性质。 达西定律:土中渗流速度v与水力梯度i之间呈线性比例关系(比例常数k称为渗透系数)。公式表示为: v=ki 在砂性土中水的流动满足达西定律。,耀围右庐灭虫烯喜熊庐浆缄浪
24、序硝怖吝萤褒陇终针梅赵侣队魁益悬适拓截东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,47,在粘性土中只有当水头梯度 超过起始梯度(临界梯度,梯度 阈值)才开始发生渗流。,乡猾丰讽度逢费槐母朗脱账席护舰寄咐租疹娟读君溪沤释酝孵液酗讥喇茂东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,48,第7节 地基土(岩) 的分类,一、岩石的工程分类 (一)岩石按坚硬程度分类 1.硬质岩石(qu30MPa) 2.软质岩石(qu 30MPa) (二)岩石的风化程度 1.微风化 2.中等风化 3.强风化,错岂恼光在号耳殊三抉仇肪娩摘慕浚掖引裴汐苟浦商瘩粉寥羡补晒侩森坟东南大学基础工程讲稿东南大学基础工程讲稿,49,二、土的
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