土力学与地基第1章绪论.ppt
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1、土力学与地基,环境科学与工程学院 杨 俊杰电话:66781773,51学时、3学分成绩平时成绩(30)期末考试成绩(70),影响因素?出席情况:课堂表现:作业完成情况:,土力学实验:9学时、0.5学分,出席情况:迟到、早退、旷课(不定时点名),课堂表现:与他人交谈、看报纸看与本课无关的书籍,作业完成情况:随堂布置作业错了不扣分,接打电话、收发短信,希望:上课用心听讲、课前预习、课后复习、认真完成作业记笔记,公平原则:在选修同学之间广泛传阅。一要:要认真听讲、记笔记。一不要:不要传给未选修同学。,课件复制问题,第1章 绪论 1.1 什么是土?1.2 土及土力学有哪些特点?1.3 结构物稳定性问题
2、(强度问题)1.4 学习土力学的重要性 1.5 土力学包括哪些内容?1.6 土力学发展的历史 1.7 本课程的目标 1.8 如何学好土力学?,1.1 什么是土?,土是指:地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。,风化,地质大循环:岩石 土,风化、搬运、沉积,地质成岩作用,岩石因物理风化作用破碎,在重力作用下堆积到山脚,高山下的冲积锥群,风蚀蘑菇,土的形成过程,黄河冲积三角洲,腐殖质层,淀积层,母质层,枯枝落叶层,土层剖面,土力学中的“土”指的是“工程土”,是地壳中从地表算起极浅的范围,一般厚度是数百米,深达1000米。,砾石(人
3、工破碎),卵石,砂,粘土,第1章 绪论 1.1 什么是土?1.2 土及土力学有哪些特点?1.3 结构物稳定性问题(强度问题)1.4 学习土力学的重要性 1.5 土力学包括哪些内容?1.6 土力学发展的历史 1.7 本课程的目标 1.8 如何学好土力学?,1.2 土及土力学有哪些特点?,土体的特点,一般固体:液体:土体(散粒):,可保持固定的形状,不具有特定的形状,具有一定但不固定的形状,1.2 土及土力学有哪些特点?,土体的特点,岩石风化或破碎的产物,是非连续体,受力以后易变形,强度低 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒相对 位移引起,固相-土骨架液相-水气相-空气,受力后由土骨架、孔
4、隙 介质共同承担 相间存在复杂的相互作用 孔隙流体流动,自然界的产物,存在自然变异性,非均匀性 各向异性 时空变异性,碎散性,三相性,天然性,1.2 土及土力学有哪些特点?,土体的特点,渗透特性 变形特性 强度特性,碎散性 三相性 天然性,1.2 土及土力学有哪些特点?,土力学的特点(与其他学科的比较),1.2 土及土力学有哪些特点?,土力学的特点(及研究内容),1.2 土及土力学有哪些特点?,土力学的特点(是一门什么样的学科?),土力学是工程力学的一个分支,是利用力学原理研究土的本构关系(应力、应变、强度和时间四个变量之间的内在关系)及结构物稳定性等力学问题的一门应用学科。,材料力学、结构力
5、学、弹性力学、塑性力学、水力学,地基(的承载力)、边坡(的稳定)、挡土结构(上的土压力),渗透特性,第1章 绪论 1.1 什么是土?1.2 土及土力学有哪些特点?1.3 结构物稳定性问题(强度问题)1.4 学习土力学的重要性 1.5 土力学包括哪些内容?1.6 土力学发展的历史 1.7 本课程的目标 1.8 如何学好土力学?,1.3 结构物稳定性问题(强度问题),地基(的承载力)边坡(的稳定)挡土结构(上的土压力),1.3 结构物稳定性问题(强度问题),地基的承载力,什么是上部结构?基础?地基?,F,G,d,b,地面,上部结构,地基,基础,基础(下部结构):承受上部结构各种荷载(F)并传递给地
6、基的地面以下的结构。承上启下、转嫁荷载,地基:承受上部结构及基础荷载(FG)的土层或岩层。(或经过人工处理的土)。研究的对象,1.3 结构物稳定性问题(强度问题),地基的承载力,地基的分类,天然地基:未经人工处理就能满足设计要求的地基。图(a)、(b)、(c)、(d)?人工地基:需要对地基进行加固处理才能满足设计要求的地基。图(a)、(b)、(c)、(d)?,天然地基:人工地基:图2-1(a)、(b)、(c)、(d)?,1.3 结构物稳定性问题(强度问题),地基的承载力,基础按埋置深度和施工方法分类,浅基础:埋置深度小于5m的一般基础(柱基和墙基);埋置深度大于5m,但小于基础宽度的大尺寸的基
7、础(筏形基础、箱形基础),在计算中不必考虑基础的侧面摩擦力。图(a)、(b)、(c)、(d)?深基础:基础的埋置深度超过某一值,且需借助特殊的施工方法才能将建筑物荷载传递到地表以下较深土层或岩层的基础。图(a)、(b)、(c)、(d)?,天然地基上的浅基础 图(a)、(b)、(c)、(d)?天然地基上的深基础 图(a)、(b)、(c)、(d)?人工地基上的浅基础 图(a)、(b)、(c)、(d)?(人工地基上的深基础?),1.3 结构物稳定性问题(强度问题),地基的承载力,基础的设计方案(三种),1.3 结构物稳定性问题(强度问题),地基的承载力,计算地基承载力的目的是什么?,fa,F,G,p
8、,d,b,地面,设承载力为fa,基础底面传到地基上的应力为(F+G)/A=p,则,pfa 设计的基底面积A?。,上部结构,基础,计算承载力的目的是为设计基础提供依据。,外力(重力、渗流力、冲刷力、荷载等)土体强度(c,)?土的强度问题、土坡的稳定分析,1.3 结构物稳定性问题(强度问题),边坡的稳定,山坡(天然边坡),挖方边坡,填方边坡,道路,挖土,填土,1.3 结构物稳定性问题(强度问题),挡土结构上的土压力,作用在挡土结构上的土压力,道路,挡土结构,计算土压力的目的?,山坡(天然边坡),第1章 绪论 1.1 什么是土?1.2 土及土力学有哪些特点?1.3 结构物稳定性问题(强度问题)1.4
9、 学习土力学的重要性 1.5 土力学包括哪些内容?1.6 土力学发展的历史 1.7 本课程的目标 1.8 如何学好土力学?,1.4 学习土力学的重要性,土为工程提供建筑材料、为土工结构物提供填筑材料;由土层构成的大地,则是 工程建设的基地 建筑物的地基 地下建筑的环境对土的工程性质认识的偏差可能导致损失巨大的事故,属于隐蔽工程 一旦发生事故补救和处理往往很困难,甚至不可能。,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2653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
10、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2万t。,1.4 学习土力学的重要性,加拿大特朗斯康谷仓地基失稳,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,把仓体逐渐纠正过来,其位置比原来降低了米。,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仓。1952年经勘察试验与计算,地基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此,谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。,加拿大特朗斯康谷仓地基失稳,概况:2009年6月27日(星期六)5点30分左右,上海市闵行区“莲花河畔景苑”小区
11、一栋在建的13层住宅楼倒塌,造成1名工人死亡,无人受伤。大楼不到半分钟就倒下。楼房底部原本深入地下的数十根管桩被“整齐”地折断后裸露在外。,1.4 学习土力学的重要性,上海在建13层住宅楼倒塌,1.4 学习土力学的重要性,上海在建13层住宅楼倒塌,1.3 结构物稳定性问题(强度问题):承载力:地基?土压力:挡土墙?边坡稳定:边坡?,1.4 学习土力学的重要性,香港宝城滑坡,1972年7月某日清晨,香港宝城路附近,两万立方米残积土从山坡上下滑,巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦,顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡7人。,原因:山坡上残积土本身强度较低,加之雨水入
12、渗使其强度进一步大大降低,使得土体滑动力超过土的强度,于是山坡土体发生滑动。,1.4 学习土力学的重要性,香港宝城滑坡,现场,Early 1972 滑坡前,1.4 学习土力学的重要性,地基液化:阪神地震中的神户码头,地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降,大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤,液化:松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变 成流动状态的一种现象,1.4 学习土力学的重要性,地基液化:阪神地震中的地基液化造成的路面塌陷,地基液化造成的路面塌陷,1.4 学习土力学的重要性,地基液化:1964年日本新泻地震中的大面积液化,1.4 学习土力学的重要性,泥石流室外试验事故,试验时间:1
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