基础工程-绪论课件.ppt

1、基础工程课程性质和内容？基础工程课程性质和内容？什么是基础工程？什么是基础工程？为什么要学习基础工程？为什么要学习基础工程？基础工程的发展概况？基础工程的发展概况？基础工程课程特点？基础工程课程特点？0 0 绪绪 论论基础工程基础工程是土木工程专业的一门重要的专业基础课，是土木工程专业的一门重要的专业基础课，是连接基础课和专业课的桥梁。本课程主要学习和是连接基础课和专业课的桥梁。本课程主要学习和掌握有关基础工程的设计原理和方法，其内容包括掌握有关基础工程的设计原理和方法，其内容包括浅基础的地基承载力计算和基础底面尺寸确定、浅基础的地基承载力计算和基础底面尺寸确定、浅基础结构设计与计算、地基变形

2、验算浅基础结构设计与计算、地基变形验算、连、连续基础续基础设计与计算、桩基础设计与计算、支挡结构设计与设计与计算、桩基础设计与计算、支挡结构设计与计算、地基处理方法等。计算、地基处理方法等。教材：教材：基础工程基础工程曹云、孟云梅、贾彩虹编，北京大曹云、孟云梅、贾彩虹编，北京大学出版社（学出版社（2012.122012.12）。）。材料力学、结构力学、土力学、工程地质学等，材料力学、结构力学、土力学、工程地质学等，特别是土力学，是本课程的重要理论基础，必须先特别是土力学，是本课程的重要理论基础，必须先行学习并予以很好掌握。行学习并予以很好掌握。一、基础工程的性质和内容一、基础工程的性质和内容基

3、础设计基础设计先导土力土力学学地基设计地基设计基础型式的选择基础型式的选择基础底面尺寸的计算基础底面尺寸的计算基础埋置深度的计算基础埋置深度的计算地下结构的计算地下结构的计算基础断面计算基础断面计算基础内力计算基础内力计算地基土的承载力确定地基土的承载力确定地基稳定性计算地基稳定性计算地基变形计算地基变形计算地基处理地基处理第二章第二章浅基础浅基础第三章第三章连续基础连续基础第四章第四章桩基础桩基础第五章第五章基坑工程基坑工程第六章第六章地基处理地基处理第七章第七章特殊土地基特殊土地基第八章第八章地基基础抗震地基基础抗震 0 0 绪论绪论第一章第一章绪论绪论u 地基基础的概念与特点地基基础的概

4、念与特点一个完整的建筑体系包含了上部结构、基础和地基三一个完整的建筑体系包含了上部结构、基础和地基三个部分个部分 。它们有着各自的功能。它们有着各自的功能。上部结构上部结构是完成设计预定功能的主体结构。是完成设计预定功能的主体结构。基础基础通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了特通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了特殊处理的结构部件。殊处理的结构部件。地基地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷载并维持建筑是指建筑物下方的承受建筑物的荷载并维持建筑物稳定的岩土体。物稳定的岩土体。请看图例。请看图例。二、什么是基础工程？二、什么是基础工程？图图 1 1 房屋建筑体系的组成房屋建筑体系的组成楼层（

5、上部结构楼层（上部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）地基地基图图 2 2 桥梁建筑体系的组成桥梁建筑体系的组成桥跨（上部结构桥跨（上部结构)桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）地基地基地基地基基础（下部结构）基础（下部结构）土力学土力学是学科的理论基础，作为工程载体研究岩是学科的理论基础，作为工程载体研究岩土的特性及其应力应变、强度、渗流的基本规律土的特性及其应力应变、强度、渗流的基本规律；基础工程基础工程则为在岩土地基上进行工程的技术问则为在岩土地基上进行工程的技术问题，两者互为理论与应用的整体题，两者互为理论与应用的整体。基础工程：基础工程：就是研究下部结构物与岩土相互作用就是研究下部结构

6、物与岩土相互作用共同承担上部结构物所产生的各种变形与稳定问共同承担上部结构物所产生的各种变形与稳定问题。题。什么是基础工程？什么是基础工程？地基分类：地基分类：天然地基天然地基:当选定合适的基础形式后，若地基不加处理当选定合适的基础形式后，若地基不加处理 就可以就可以满足设计要求的，称为天然地基。满足设计要求的，称为天然地基。人工地基人工地基:当地基强度不足或压缩性很大而不能满足设计要求时，则需要当地基强度不足或压缩性很大而不能满足设计要求时，则需要对地基进行处理，经过人工处理后的地基则称为人工地基。对地基进行处理，经过人工处理后的地基则称为人工地基。基础分类：基础分类：浅基础浅基础:通常把埋

7、置深度较浅，且施工简单的基础称为浅基础。通常把埋置深度较浅，且施工简单的基础称为浅基础。深基础深基础:若浅层土质不良，须将基础埋置在较深的好土层上，且若浅层土质不良，须将基础埋置在较深的好土层上，且需要借助于特殊施工方法的基础，则称为深基础。需要借助于特殊施工方法的基础，则称为深基础。u基础工程的重要性基础工程的重要性 基础工程是基础工程是隐蔽工程隐蔽工程，影响因素很多，地基基础工程的勘，影响因素很多，地基基础工程的勘察、设计和施工质量，直接影响建筑物的安全。建筑物事故察、设计和施工质量，直接影响建筑物的安全。建筑物事故的发生，很多与基础工程问题有关。一旦发生质量事故，补的发生，很多与基础工程

8、问题有关。一旦发生质量事故，补救和处理往往很困难，甚至是不可能的，有些即使可以补救救和处理往往很困难，甚至是不可能的，有些即使可以补救，其加固修复工程所需的费用也十分可观。，其加固修复工程所需的费用也十分可观。在建筑史上，许多建筑工程质量事故就是发生在地基基在建筑史上，许多建筑工程质量事故就是发生在地基基础问题上。础问题上。工程实例：工程实例：三、为什么要学习基础工程三、为什么要学习基础工程?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9 9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，1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.

9、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。1911 1911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 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

10、到此谷仓。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谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动坏而滑动。处理：处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388388个个50t50t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。于于19041904年落成，至今已有年落成，至今已有100100余年的历史。当地表层为人工填土与砂夹卵石余年的历史。当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度硬壳层，厚度5m

11、5m；其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达；其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7 71212，天然含水量，天然含水量高达高达150%150%600%600%，为世界罕见的软弱土，层厚达，为世界罕见的软弱土，层厚达25m25m。因此，这座艺术宫严重下。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量竟高达沉，沉降量竟高达4m4m。临近的公路下沉。临近的公路下沉2m2m，公路路面至艺术宫门前高差达，公路路面至艺术宫门前高差达2m2m。参观者需步下参观者需步下9 9级台阶，才能从公路进入艺术宫。下沉量为一般房屋一层楼有余，级台阶，才能从公路进入艺术宫。下沉量为一般房屋一层楼有余，造成室内外连接困难和交通不便，内外

12、网管道修理工程量增加。造成室内外连接困难和交通不便，内外网管道修理工程量增加。墨西哥市墨西哥市艺术宫艺术宫 比萨斜塔比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼，是比萨大教堂的钟楼，8 8层圆柱形建筑，白色大理石砌成，层圆柱形建筑，白色大理石砌成，塔高塔高54.554.5米。米。13701370年完工时塔顶中心点已偏离垂直中心线年完工时塔顶中心点已偏离垂直中心线2.12.1米，米，19901990年年1 1月起斜塔全部关闭，塔身重心线已偏离月起斜塔全部关闭，塔身重心线已偏离1010。1590:1590:伽利伽利略在此塔做略在此塔做落体实验落体实验 比萨斜塔比萨斜塔 1838-18391838-1839：挖环形基

13、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1 1月月:封闭封闭19921992年年7 7月：月：加固塔身，用压重加固塔身，用压重 法和取土法进行地法和取土法进行地 基处理基处理处理措施处理措施原因：原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，粘土层，强度较低，变形较大变形较大。经过经过1111年的纠倾工作，年的纠倾工作，20012001年年1212月月1515日向游人重新开放，比萨斜塔被日向游人重新开放，比萨斜塔被扳扳“正正”0.440.44米，目前还倾斜米，目前还

14、倾斜4.54.5米，基本恢复到米，基本恢复到1818世纪末的水平。世纪末的水平。苏州虎丘塔苏州虎丘塔建于宋太祖建隆二年建于宋太祖建隆二年（公元（公元961961年），距今已有年），距今已有10001000多年多年历史。虎丘塔地基为粉质粘土，呈可历史。虎丘塔地基为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，西南薄，东北厚。塔塑至软塑状态，西南薄，东北厚。塔身落在人工块石填土层上，由于地基身落在人工块石填土层上，由于地基的不均匀沉降。塔身向东北方向严重的不均匀沉降。塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线达倾斜，塔顶离中心线达 2.3m2.3m，塔倾，塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖斜后，使东北部位应力集中，超过

15、砖体抗压强度而压裂。体抗压强度而压裂。19561956年年,苏州市苏州市政府邀请古建筑专家采用铁箍灌浆办政府邀请古建筑专家采用铁箍灌浆办法，加固修整；法，加固修整；19811981年开始，对该塔年开始，对该塔又进行了历时又进行了历时6 6年全面的整修，加固年全面的整修，加固地基、补作基础、修缮塔体、复建塔地基、补作基础、修缮塔体、复建塔座，终于保住了这座古塔。但由于底座，终于保住了这座古塔。但由于底层塔身发生多条裂缝，成为危险建筑，层塔身发生多条裂缝，成为危险建筑，一九七五年开始，虎丘塔便已关闭，一九七五年开始，虎丘塔便已关闭，不再允许游客进入。不再允许游客进入。苏州虎丘塔苏州虎丘塔 上海工业

16、展览馆上海工业展览馆 19541954年兴建的上海工业展览馆中年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有央大厅，因地基约有14m14m厚的淤泥质厚的淤泥质软粘土，尽管采用了软粘土，尽管采用了7.27m7.27m的箱形基的箱形基础，建成后当年就下沉础，建成后当年就下沉600mm600mm。19571957年年6 6月展览馆中央大厅四角的沉降最月展览馆中央大厅四角的沉降最大达大达1465.5mm1465.5mm，最小沉降量为，最小沉降量为1228mm1228mm。19571957年年7 7月，经苏联专家及月，经苏联专家及清华大学陈希哲教授、陈梁生教授清华大学陈希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，认为

17、对裂缝修补后的观察、分析，认为对裂缝修补后可以继续使用可以继续使用(均匀沉降均匀沉降)。19791979年年9 9月时，展览馆中央大厅平均沉降达月时，展览馆中央大厅平均沉降达1600mm1600mm，已逐渐趋向稳定，目前工，已逐渐趋向稳定，目前工程使用良好。程使用良好。地基基础设计的典范地基基础设计的典范广州白云宾馆广州白云宾馆 实践证明：工程中的事故以地基基础的设计以及对地基处理不当造成的事故较多，实践证明：工程中的事故以地基基础的设计以及对地基处理不当造成的事故较多，因地基强度不足，投资昂贵或出现工程问题。不管是建筑在何种地基土层上，都有一个最因地基强度不足，投资昂贵或出现工程问题。不管是

18、建筑在何种地基土层上，都有一个最优基础设计方案的选择问题，处理得当，投资少、工程良好，例广州白云宾馆就是很好的优基础设计方案的选择问题，处理得当，投资少、工程良好，例广州白云宾馆就是很好的证明。证明。广州的白云宾馆主楼建筑总高度广州的白云宾馆主楼建筑总高度114.05m，平面尺寸为，平面尺寸为1870m2,共共33层，总重近层，总重近1106kN，建筑在一丘陵地带，上部系残积、坡积的覆盖土，土层呈褐色或红褐色，可，建筑在一丘陵地带，上部系残积、坡积的覆盖土，土层呈褐色或红褐色，可塑粉质粘土，总厚度变化为塑粉质粘土，总厚度变化为1027.75m之间，其下埋藏着第三纪砂岩与砾岩的交互成之间，其下埋

19、藏着第三纪砂岩与砾岩的交互成层土，基岩起伏面较大，考虑到土层的倾斜分布并考虑抗震的要求，基础采用层土，基岩起伏面较大，考虑到土层的倾斜分布并考虑抗震的要求，基础采用287根直径根直径1m的灌柱桩，桩嵌入基岩的灌柱桩，桩嵌入基岩0.51.0m，最长桩，最长桩17.25m,单桩荷载试验容许承载力为单桩荷载试验容许承载力为4500kN，建成时沉降量仅为，建成时沉降量仅为4mm，目前建筑物使用情况良好。，目前建筑物使用情况良好。墙内竖有木柱茅草下密排树枝起龙骨作用。d56m新石器时代新石器时代 西安半坡村遗址的土台和石基基础西安半坡村遗址的土台和石基基础四、基础工程的发展概况四、基础工程的发展概况公元

20、前公元前214214年，由秦始皇扩建年，由秦始皇扩建完成的万里长城。完成的万里长城。北京故宫太和殿。建于明永北京故宫太和殿。建于明永乐乐1818年，（年，（14201420年）是故宫年）是故宫最壮观的建筑，也是我国现最壮观的建筑，也是我国现存最大的木构殿堂。殿建在存最大的木构殿堂。殿建在三层汉白玉台基上。三层汉白玉台基上。隋代李春建造的赵州桥隋代李春建造的赵州桥桥为桥为敞肩圆弧石拱敞肩圆弧石拱，距今已有，距今已有14001400多年，世界最早最长（多年，世界最早最长（的石拱桥。的石拱桥。“国际历史土木工程第国际历史土木工程第1212个里程碑个里程碑”上海龙华古塔上海龙华古塔 龙华塔位于上海市龙

21、华龙华塔位于上海市龙华公园南侧，直径公园南侧，直径8.0m8.0m，7 7层，层，高高40.40m40.40m。该塔建于北宋。该塔建于北宋（公元（公元977977年），距今已有年），距今已有10001000多年历史。龙华塔的塔多年历史。龙华塔的塔基使用了大量的木桩，值得基使用了大量的木桩，值得称道的是建塔者用三合土对称道的是建塔者用三合土对木桩进行了很好的隔离防腐木桩进行了很好的隔离防腐处理，木桩因之保存千年而处理，木桩因之保存千年而不腐，使龙华古塔至今风光不腐，使龙华古塔至今风光依然依然u 基础工程的重要性基础工程的重要性 基础工程造价基础工程造价在整个工程造价中占有相当大的比例。对在整个工

22、程造价中占有相当大的比例。对常规钢筋砼结构和一般地质条件而言，采用条基或筏基的多常规钢筋砼结构和一般地质条件而言，采用条基或筏基的多层建筑，其基础工程的费用约占建筑总费用的层建筑，其基础工程的费用约占建筑总费用的2020，有的甚，有的甚至高达至高达3030。施工工期约占建筑总工期的。施工工期约占建筑总工期的20202525，一般的，一般的桩基与之相近。对于高层建筑，其地基基础工程造价、设计桩基与之相近。对于高层建筑，其地基基础工程造价、设计要求和施工难度会进一步提高。要求和施工难度会进一步提高。社会发展对基础工程提出越来越高的社会发展对基础工程提出越来越高的要求要求。随着建筑业。随着建筑业的发

23、展和土地资源的有限性，应充分利用各种不良地基、少的发展和土地资源的有限性，应充分利用各种不良地基、少占耕地、最大限度地提高土地利用率。占耕地、最大限度地提高土地利用率。最近几十年来，由于土木工程建设的需要，特别是电子最近几十年来，由于土木工程建设的需要，特别是电子计算机和计算理论的发展及其在土木工程中的应用，使得计算机和计算理论的发展及其在土木工程中的应用，使得基础工程，无论是设计理论，还是施工技术都得到了迅速基础工程，无论是设计理论，还是施工技术都得到了迅速的发展，出现了许多新的基础形式。的发展，出现了许多新的基础形式。深、大、复合型方向发展：超长桩、巨型钢筋混凝土深、大、复合型方向发展：超

24、长桩、巨型钢筋混凝土浮运沉井、大型盾构、顶管、地下连续墙等。浮运沉井、大型盾构、顶管、地下连续墙等。地基基础形式多样化地基基础形式多样化(尤其在地基处理技术中尤其在地基处理技术中)：强夯、：强夯、深层搅拌桩、树根桩、复合桩基、锚杆、加筋土等。深层搅拌桩、树根桩、复合桩基、锚杆、加筋土等。新型基础材料不断涌现：最初的砖、石到混凝土、钢，新型基础材料不断涌现：最初的砖、石到混凝土、钢，以及到现在的水泥土、以及到现在的水泥土、PHCPHC桩、混凝土管桩、土工织物合桩、混凝土管桩、土工织物合成类材料等。成类材料等。由于基础工程的复杂性由于基础工程的复杂性(地质条件，隐蔽工程地质条件，隐蔽工程)，目前基

25、，目前基础工程领域还有许多问题需要进一步研究和探讨。础工程领域还有许多问题需要进一步研究和探讨。u 基础工程的发展趋势基础工程的发展趋势五、基础工程课程的特点五、基础工程课程的特点以工程要求和勘探试验为以工程要求和勘探试验为依据依据 以岩土与基础共同作用和变形与稳定分析为以岩土与基础共同作用和变形与稳定分析为核心核心以优化基础方案与建筑技术为以优化基础方案与建筑技术为灵魂灵魂以解决工程问题确保建筑物安全与稳定为以解决工程问题确保建筑物安全与稳定为目的目的本课程安排和要求本课程安排和要求教学环节教学环节 课堂讲授课堂讲授 (20 20 次次 40 40 学时学时)课堂表现及出勤课堂表现及出勤作业

26、作业 考核及成绩考核及成绩7070 （期末考试）（期末考试）15151515 要求要求1.1.上课必须出席，不定期点名。上课必须出席，不定期点名。2.2.课堂上积极发言；表现好者适当加分。课堂上积极发言；表现好者适当加分。3.3.作业：独立完成，每次课交一次，在该次讲课结束后作业：独立完成，每次课交一次，在该次讲课结束后1 1周内按时上交。迟交或不认真完成者在平时成绩中扣分，周内按时上交。迟交或不认真完成者在平时成绩中扣分，为鼓励个人独立完成，作业错误不扣分。为鼓励个人独立完成，作业错误不扣分。1 1、课前课后并随时可去教师办公室答疑、课前课后并随时可去教师办公室答疑2 2、视学生要求，每章安排一次集中答疑、视学生要求，每章安排一次集中答疑3 3、期末集中答疑、期末集中答疑答疑答疑