土力学与基础工程 教学课件 ppt 作者 代国忠 第1章绪论
43页1、常州工学院 2010年,土力学与基础工程教学课件,制作: 代国忠,1.1 土力学、地基及基础的基本概念 1.2 土力学与基础工程发展简史 1.3 学习土力学与基础工程的重要性 1.4 课程性质和学习要求,第1章 绪论,1.1 土力学、地基及基础的基本概念,1土力学,土力学(Soil Mechanics)是利用力学的一般原理,研究地表土的物理、力学特性及其受力后强度和体积变化规律的学科。 实际上,土力学就是以力学为基础,研究土的渗流、变形和强度特性,并据此进行土体的变形和稳定性计算一门学科。,土具有碎散性、三相体系和自然变异性。 决定了土力学特性非常复杂,其变形特性、强度特性和渗透特性是土力学研究和面对的主要问题。,建筑物,上部结构,基 础,地 基,2地基与基础,工业与民用建筑、高层建筑、桥梁建筑等各类建筑物均由上部结构与地下基础两大部分组成。 以室外地面整平标高(或河床最大冲刷线)为基准,基准线以上部分为上部结构,基准线以下部分为基础。,基 础,上部结构,地 基,建筑物三部分示意图,2地基与基础,1)地基。 是建筑物荷载作用下产生不可忽略附加应力与变形的那部分地层。 有天然地基和人工地
2、基之分。 天然土质过于软弱或有不良工程地质问题,需经过人工加固或处理后才能修筑基础的地基称为人工地基(地基处理)。,2)基础。 埋藏于地面下承受上部结构荷载、并将荷载传递给下卧层的人工构筑物。,浅基础:埋深h 5m,可用简便施工方法进行基坑开挖和排水的基础,如柱下独立基础(钢筋混凝土扩展基础)、条形基础(毛石或素混凝土基础)、筏板基础、交叉梁基础。 深基础:埋深h 5m ,需用专门的施工方法建造,如桩基、沉井、地下连续墙、箱形基础、较深的筏板基础等。 某些基础工程,在土层内深度虽较浅( h 5m ),但在水下部分较深,如深水中的桥墩基础,亦可按深基础进行设计。,2地基与基础,3)基础工程。基础设计与施工工作,以及有关的工程地质勘察、基础施工所需基坑的开挖、支护、降水和地基加固工作总称。,4)基础的主要功能,扩散压力。地基土承载力较低时,采用锥形或板式基础形状,扩大基础的底面积,可将基础所承受的较大荷载转变为较低的压力。 传递压力。上部地层较差时,采用深基础(桩基、墩基、地下连续墙、沉井等)将荷载传递到深部较好地层(岩层或砂卵石层)。 调整地基变形。利用厚筏、箱形基础、群摩擦桩等基础所具
3、有的刚度和上部结构共同作用,以调整地基的不均匀变形或不均匀沉降。 若采取的措施得当,基础还具有抗滑或抗倾覆及减振的作用。 对于桥梁工程,桥梁上部结构为桥跨结构,而下部结构包括桥墩、桥台及其基础等。,浅基础:,c)素混凝土基础,a)砖基础,b)砌石基础,浅基础:,为加大底板刚度,可采用“套箱式”箱形基础。,浅基础,深基础桩基础,1)单桩基础:一柱一桩独立基础。 2)群桩基础:两根以上基桩和承台组成基础。 桩基础作用:桩与地基土相互作用以桩侧土阻力或桩端阻力的形式承担上部建筑结构传给承台的载荷。,桩基础的组成,深基础沉井工程,地下连续墙工程应用“逆作法” 1.地下连续墙;2.中间支承柱;3.地下室顶板;4.底板,1)地基强度条件:地基有足够强度,在荷载作用下,地基土不发生剪切破坏或失稳。 2)地基变形条件:不使地基产生过大的沉降或不均匀沉降,保证建筑物正常使用。 3)基础结构本身应有足够的强度和刚度,在地基反力作用下不会产生过大强度破坏,并具有改善沉降与不均匀沉降的能力。,3地基基础设计的基本要求,1773 Coulomb(法国) 强度定律,土压力理论 1856 Darcy (法国) 定律
4、 1857 Rankine (英国)新的土压力理论 1885 Boussinesq(法国)半无限空间弹性体中应力计算 1925 Terzaghi (美国) 有效应力原理及渗透固结理论 1936 Fellenius(瑞典)土坡稳定分析的整体圆弧滑动法 1936 第一届国际土力学及基础工程会议 1949 中国土力学研究的兴起,土力学成为一门独立学科的重要标志 Terzaghi是土力学的奠基人,1.2 土力学与基础工程的发展简史,1.土力学的发展简史,自土力学作为一门独立学科以来,大致可以分为两个发展阶段:,第一阶段从20世纪的20年代到60年代,称古典土力学阶段。 特点: 在不同的课题中分别把土看作线弹性体或刚塑性体,又根据课题需要把土视为连续介质或分散体。 这一阶段的土力学研究主要在太沙基理论基础上,形成以有效应力原理、渗透固结理论、极限平衡理论为基础的土力学理论体系,研究土的强度与变形特性,解决地基承载力和变形、挡土墙土压力、土坡稳定等与工程密切相关的土力学课题。,第二阶段从20世纪60年代开始,称为现代土力学阶段。 把土的应力、应变、强度、稳定等受力变化过程统一用一个本构关系加以研究
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