第一章土力学与基础工程概论.ppt
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土力学与基础工程土力学与基础工程SoilMechanicsandFoundationEngineering地基基础的重要性地基基础的重要性地基与基础是建筑物的根基,又属于隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑物的安危!
与土有关的典型工程失败案例与土有关的典型工程失败案例一、与土或土体有关的变形问题一、与土或土体有关的变形问题二、与土或土体有关的强度问题二、与土或土体有关的强度问题三、与土或土体有关的渗透变形问题三、与土或土体有关的渗透变形问题是意大利比萨城大教堂的是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼,是比萨城的标志。
独立式钟楼,是比萨城的标志。
比萨斜塔是举世闻名的建比萨斜塔是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。
筑物倾斜的典型实例。
在建筑的过程中就已出现在建筑的过程中就已出现倾斜,原本是一个建筑败笔,倾斜,原本是一个建筑败笔,却因祸得福成为世界建筑奇观。
却因祸得福成为世界建筑奇观。
伽利略的自由落体试验更伽利略的自由落体试验更使其蜚声世界,成为世界著名使其蜚声世界,成为世界著名旅游观光圣地。
旅游观光圣地。
一、变形问题一、变形问题意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔始建于始建于1173年,年,60米高。
米高。
1271年建成。
年建成。
平均沉降平均沉降2米,最大沉米,最大沉降降4米。
倾斜米。
倾斜5.5,顶部偏心顶部偏心5.27米米但随着时间的推移,但随着时间的推移,斜塔倾斜角度的逐渐斜塔倾斜角度的逐渐加大,到上个世纪九加大,到上个世纪九十年代,已濒于倒塌。
十年代,已濒于倒塌。
比萨斜塔-不均匀沉降的典型原因:
原因:
地基持力层为粉砂,下地基持力层为粉砂,下面为粉土和粘土层,强面为粉土和粘土层,强度低,变形大。
度低,变形大。
比萨斜塔-不均匀沉降的典型原因:
是由于它地基下原因:
是由于它地基下面土层的特殊性造成的。
面土层的特殊性造成的。
其下有好几层不同材质其下有好几层不同材质的土层,各种软质粉土的土层,各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘的沉淀物和非常软的粘土相间形成,而在深约土相间形成,而在深约一米的地方则是地下水一米的地方则是地下水层。
最新的挖掘表明,层。
最新的挖掘表明,钟楼建造在了古代的海钟楼建造在了古代的海岸边缘,岸边缘,因此土质在建造时因此土质在建造时便已经沙化和下沉。
便已经沙化和下沉。
1838-18391838-1839:
挖环形基坑卸载:
挖环形基坑卸载1933-19351933-1935:
基坑防水处理:
基坑防水处理基础环灌浆加固基础环灌浆加固19901990年年11月月:
封闭封闭19921992年年77月:
加固塔身,用压重月:
加固塔身,用压重法和取土法进行地法和取土法进行地基处理基处理目目前前:
已向游人开放。
已向游人开放。
处理措施处理措施比萨斜塔比萨斜塔苏州虎丘塔苏州虎丘塔FF概况:
建于宋太祖建隆二年概况:
建于宋太祖建隆二年概况:
建于宋太祖建隆二年概况:
建于宋太祖建隆二年(公元公元公元公元961961年年年年)。
塔高。
塔高。
塔高。
塔高47.5m47.5m,平面呈八角,平面呈八角,平面呈八角,平面呈八角形。
形。
形。
形。
FF问题:
塔身向东北方向严重倾斜,问题:
塔身向东北方向严重倾斜,问题:
塔身向东北方向严重倾斜,问题:
塔身向东北方向严重倾斜,塔顶离中心线达塔顶离中心线达塔顶离中心线达塔顶离中心线达2.31m2.31m,底层塔身,底层塔身,底层塔身,底层塔身发生不少裂缝,成为危险建筑物。
发生不少裂缝,成为危险建筑物。
发生不少裂缝,成为危险建筑物。
发生不少裂缝,成为危险建筑物。
FF原因:
坐落于不均匀粉质粘土层,原因:
坐落于不均匀粉质粘土层,原因:
坐落于不均匀粉质粘土层,原因:
坐落于不均匀粉质粘土层,产生不均匀沉降。
产生不均匀沉降。
产生不均匀沉降。
产生不均匀沉降。
FF处理:
在四周建造圈桩排式地下处理:
在四周建造圈桩排式地下处理:
在四周建造圈桩排式地下处理:
在四周建造圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻连续墙并对塔周围与塔基进行钻连续墙并对塔周围与塔基进行钻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。
孔注浆和打设树根桩加固塔身。
孔注浆和打设树根桩加固塔身。
孔注浆和打设树根桩加固塔身。
19861986年:
开工年:
开工19901990年:
人工岛完成年:
人工岛完成19941994年:
机场运营年:
机场运营面积:
面积:
4370m4370m1250m1250m填筑量:
填筑量:
180180101066mm33平均厚度:
平均厚度:
33m33m世界最大的人工岛世界最大的人工岛日本日本关西机场关西机场关西机场关西机场问题:
沉降大且不均匀问题:
沉降大且不均匀设计沉降:
设计沉降:
5.7-7.5m完成时完成时(1990年年)实际沉实际沉降:
降:
8.1m,5cm/月月预测主固结需:
预测主固结需:
20年年比设计多超填:
比设计多超填:
3m上海展览中心上海展览中心地基严重下沉地基严重下沉墨西哥市艺术宫墨西哥市艺术宫地基土为超高压缩性土。
地基土为超高压缩性土。
天然孔隙比天然孔隙比712,天,天然含水量然含水量150600,为世界罕见的软弱为世界罕见的软弱土,层厚土,层厚25m。
下沉达下沉达4m,旁边的道旁边的道路下沉路下沉2m。
广州地铁三号线广州地铁三号线附近居民楼倾斜附近居民楼倾斜一、强度问题一、强度问题加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓事故:
事故:
19131913年年99月装谷物,月装谷物,1010月月1717日装了日装了3182231822谷物时,谷物时,11小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm2424小时倾斜小时倾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m东端上抬东端上抬1.52m1.52m上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损概况:
长概况:
长59.4m59.4m,宽,宽23.5m23.5m,高,高31.0m31.0m,共,共6565个圆筒仓。
个圆筒仓。
钢混筏板基础,厚钢混筏板基础,厚61cm61cm,埋深,埋深3.66m3.66m。
19111911年动工,年动工,19131913年完工,自重年完工,自重20000T20000T。
加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓原因:
原因:
地基土事先未进行调查,只根地基土事先未进行调查,只根据邻近结构物基槽开挖取土试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验结果,计算地基承载力应用到此谷仓。
到此谷仓。
19521952年经勘察试验年经勘察试验与计算,地基实际承载力远小与计算,地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。
于谷仓破坏时发生的基底压力。
因此,因此,谷仓地基因超载发生强谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。
度破坏而滑动。
处理:
处理:
处理:
处理:
事后在下面做了事后在下面做了事后在下面做了事后在下面做了70707070多个支撑于基岩上的混凝土墩。
多个支撑于基岩上的混凝土墩。
多个支撑于基岩上的混凝土墩。
多个支撑于基岩上的混凝土墩。
使用使用使用使用388388388388个个个个50t50t50t50t千斤顶以及支撑系统,才把仓体逐渐纠正过来。
千斤顶以及支撑系统,才把仓体逐渐纠正过来。
千斤顶以及支撑系统,才把仓体逐渐纠正过来。
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米。
但其位置比原来降低了米。
但其位置比原来降低了米。
但其位置比原来降低了米。
2653失事后1913.10.181952.10.5试验孔填土褐色粉质粘土灰色粉质粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3试验孔加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓19401940年在软粘年在软粘土地基上的某土地基上的某水泥仓的倾覆水泥仓的倾覆某水泥仓的倾覆某水泥仓的倾覆蓝粘土蓝粘土石头和粘土石头和粘土地基土可能的滑动方向地基土可能的滑动方向岩石办公楼外墙办公楼外墙黄粘土黄粘土水泥仓地基水泥仓地基整体破坏整体破坏PoShanRoadPoShanRoadConduitRoadConduitRoadNotewellNotewellRoadRoad香香港港宝宝城城滑滑坡坡原因:
原因:
山坡上残积土本身强度较低,加之雨水入渗山坡上残积土本身强度较低,加之雨水入渗使其强度进一步大大降低,使得使其强度进一步大大降低,使得土体滑动力超过土土体滑动力超过土的强度的强度,于是山坡土体发生滑动。
,于是山坡土体发生滑动。
1972197219721972年年年年7777月某日清晨,月某日清晨,月某日清晨,月某日清晨,香港宝城路附近,两万香港宝城路附近,两万香港宝城路附近,两万香港宝城路附近,两万立方米残积土从山坡上立方米残积土从山坡上立方米残积土从山坡上立方米残积土从山坡上下滑,下滑,下滑,下滑,巨大滑动体正好冲过一巨大滑动体正好冲过一巨大滑动体正好冲过一巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅幢高层住宅幢高层住宅幢高层住宅-宝城大厦,宝城大厦,宝城大厦,宝城大厦,顷刻间宝城大厦被冲毁顷刻间宝城大厦被冲毁顷刻间宝城大厦被冲毁顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大倒塌并砸毁相邻一幢大倒塌并砸毁相邻一幢大倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角。
楼一角。
楼一角。
楼一角。
死亡死亡死亡死亡7777人。
人。
人。
人。
Early1972滑坡前滑坡前July1972滑坡后滑坡后阪神大地震中的地基液化阪神大地震中的地基液化液化:
液化:
松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象一种现象神户码头:
神户码头:
地震引起大面积砂地震引起大面积砂土地基液化后产生土地基液化后产生很大的侧向变形和很大的侧向变形和沉降,沉降,大量的建筑物倒塌大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤或遭到严重损伤地基液化造成的路面塌陷地基液化造成的路面塌陷阪神大地震中的地基液化阪神大地震中的地基液化19641964年日本新泻地震地基的大面积液化年日本新泻地震地基的大面积液化土坝,土坝,土坝,土坝,高高高高90m90m90m90m,长长长长1000m1000m1000m1000m,1975197519751975年建成年建成年建成年建成次年次年次年次年6666月失事月失事月失事月失事TTeettoonn坝坝(美美国国)损失损失直接直接80008000万美元,万美元,起诉起诉55005500起,起,死死1414人,人,受灾受灾2.52.5万人,万人,6060万亩土地,万亩土地,3232公里铁路被冲公里铁路被冲三、渗透问题三、渗透问题TetonTeton坝渗流破坏过程坝渗流破坏过程原因原因渗透破坏:
冲蚀渗透破坏:
冲蚀水力劈裂水力劈裂造成土体管涌或直造成土体管涌或直接对槽底松土产生接对槽底松土产生管涌管涌1976年6月5日上午10:
30左右,下游坝面有水渗出并带出泥土。
11:
30洞口继续向上扩大,泥水冲蚀了坝基,主洞的上方又出现一渗水洞。
流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。
12:
00过后坍塌口加宽失事现场目前的状况F加拿大特朗斯康谷仓地基失稳加拿大特朗斯康谷仓地基失稳F香港宝城滑坡香港宝城滑坡F阪神等大地震中地基液化阪神等大地震中地基液化强度问题强度问题案例总结案例总结F意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔F苏州虎丘塔苏州虎丘塔F日本关西机场日本关西机场变形问题变形问题F美国美国TetonTeton坝失事坝失事渗透问题渗透问题目目录录E11、绪论、绪论E22、土的物理性质及工程分类、土的物理性质及工程分类E33、土中应力计算、土中应力计算E44、土的压缩性和地基沉降计算、土的压缩性和地基沉降计算E55、土的抗剪强度、土的抗剪强度E66、土压力和土坡稳定、土压力和土坡稳定E77、浅基础设计、浅基础设计E88、桩基础和深基础、桩基础和深基础1、绪论绪论E1.1土力学、地基及基础的定义土力学、地基及基础的定义E1.2本课程的内容、学习方法和要求本课程的内容、学习方法和要求E1.3本学科发展概况本学科发展概况E1.4与土力学有关的工程问题与土力学有关的工程问题1.1土力学、地
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