1、项目项目1 1 地基基础认知地基基础认知项目项目2 2 工程地质分类识别工程地质分类识别单元小结（思维导图）单元小结（思维导图）任务任务1 地基基础的基本概念地基基础的基本概念 【任务引入】“楼倒倒”事件回放：2009年6月27日清晨，上海市闵行区莲花南路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区内一栋在建的13层住宅楼全部倒塌，由于倒塌的高楼尚未竣工交付使用，所以，事故并没有酿成特大居民伤亡事故，但是造成一名施工人员死亡。该楼整体朝南侧倒下，13层的楼房在倒塌中并未完全粉碎，楼房底部原本应深入地下的数十根混凝土管桩被“整齐”地折断后裸露在外。 应用工程力学方法来研究土的力学性应用工程力学方法来研究土
2、的力学性质的一门学科，是土木工程的一个分支。质的一门学科，是土木工程的一个分支。它专门研究土的工程性质与受力状态，用它专门研究土的工程性质与受力状态，用于解决地基与基础及有关工程问题于解决地基与基础及有关工程问题【相关知识】1.土力学奥地利工程师卡尔太沙基(1883-1963)首先采用科学的方法研究土力学，被誉为现代土力学之父。土力学被广泛应用在地基、挡土墙、土工建筑物、堤坝等设计中。土力学的内容主要土的基本物理性质和工程性质；土力学的基本理论和基本分析方法；土力学的工程应用。【相关知识】2.地基与基础(1)基础：是建筑物向地基传递荷载的下部结构，是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分，是建筑物的
3、“脚”。作用是承受上部结构的全部荷载，把它传给地基。渤海国二十四块石基础北宋木桩基础遗址【相关知识】2.地基与基础(2)地基：指基础底面以下，承受基础传递过来的建筑物荷载而产生应力和应变的岩土层。基础是建筑物的组成部分，而地基则不是。火山喷发值得注意的是，建筑物所坐落的自然地壳表面的地质环境，并非是永久不变的。而是伴随着地壳的不断活动，也不停地处在不断的变化之中。例如地震的出现、火山的爆发与山体的滑坡，都有可能对建筑物所处的地基岩土层产生极为不利的影响。泥石流【相关知识】2.地基与基础(2)地基：一般应具有较高的承载力与较低的压缩性，以满足地基与基础设计的两个基本条件(强度条件与变形条件)天然
4、地基：不需处理而直接利用天然土层的基础；人工地基：经过人工加工处理才能作为地基 天然地基人工地基【相关知识】2.地基与基础(3)持力层：直接与基础地面接触的土层，可以理解为基础直接“坐落”的土层。(4)下卧层：地基内持力层下面的土层。【相关知识】2.地基与基础(3)持力层：直接与基础地面接触的土层，可以理解为基础直接“坐落”的土层。(4)下卧层：地基内持力层下面的土层。地基基础各部分组成示意图地基基础各部分组成示意图【相关知识】3.地基与基础在工程实践中的地位及重要性地基基础是隐蔽工程，一旦发生地基基础质量事故，事后进行处理就非常困难，有时甚至无法补救。从工程经济看，地基基础工程占整个建设工期
5、和费用的比例，相当大，有些建筑物的地基基础，其工程造价高达总造价的30以上。比萨斜塔加拿大特朗斯康（Transcona）谷仓【任务实施】步骤1：利用电脑及手机进行网络信息检索和查阅图书资料对比，指出图1-5中的基础是何种类型？（a）（b）（c）（d）（e）【任务实施】步骤2：观察图1-6所示的现场图，判断所属的基础类型，分别讨论其材料组成及用途。（a）（b）任务任务2 课程导学课程导学 【任务引入】位于A市科教园区的某职业学院内部隔离开了一块非常大的场地，首先出现了卡车、挖土机、水泥砂石等建筑材料，然后工人利用挖土机、铲运机等机械设备挖了一个很大的基坑，四周都是各类临时建筑物：有工人的临时活动
6、式板房，挂着标识牌的钢筋加工场、工地临时办公室，张强从一开始就对校园内工地上的人和物都仔细进行了观察、并进行手机拍照和写日记。他相信，有这么个工程实体，自己肯定能把地基基础这门课学好，而且随着工程后期的不断建设，他还能学到更多方面的施工内容。任务任务2 课程导学课程导学 【相关知识】本课程知识体系的编排如图1-7。【任务实施】步骤1：掌握地基与基础的基本理论与学习方法地基与基础是一门理论性和实践性均较强的专业课，它涉及工程地质学、土力学、建筑结构、建筑材料及建筑施工等学科领域，内容广泛、综合性强，学习时应理论联系实际、抓住重点、掌握原理、搞清概念，从而学会分析计算与工程施工应用(1)重视工程地
7、质基本知识的学习(2)要熟悉土的应力、变形、强度的基本原理，但不要拘泥于土的自重应力和附加应力的各类计算、地基变形计算及地基承载力的计算 (3)应用已掌握的基本概念和原理并紧密结合建筑制图、建筑材料、建筑 结构以及其他学科的理论和前期的技能训练，能够掌握浅基础、深基础、挡土墙的构造及施工步骤以方便展开施工，同时熟悉对各类土体的地基处理。(4)重视学习工程技术标准规范及实际工程图纸，以及做好相关的土工试验。【任务实施】步骤1：掌握地基与基础的基本理论与学习方法各类技术规范及图纸【任务实施】步骤2：了解该学科的历史发展与未来前景图1-8 赵州桥 图1-9 超化寺 高铁地基 水下基础 任务任务1 地
8、质构造地质构造 【任务引入】我们生活中常常遇见的土木工程，例如：公路、铁路、涵洞、房屋建筑及地铁工程都是修建在地表或地下的建筑物或构筑物。场地的自然环境和工程地质条件，都与工程设计、施工与运营密切相关。无论是工程的总体布局、场地或线路的选择还是具体项目施工方案的确定、技术参数的选取，都必须在查清和测试场地的工程地质构造和水文地质条件的基础之上进行，因此，有必要对基本的工程地质构造知识和水文地质条件有所初步了解。 地质年代是指一个地层单位或地质事件的时代和年龄。地质年代包地质年代是指一个地层单位或地质事件的时代和年龄。地质年代包含两种意义，其一是地质事件从发生至今的年龄，称为绝对年代；其二含两种
9、意义，其一是地质事件从发生至今的年龄，称为绝对年代；其二是各种地质事件发生的先后顺序，称为相对年代。是各种地质事件发生的先后顺序，称为相对年代。【相关知识】1.地质年代 (1)绝对年龄。绝对年龄是利用岩石中残留的放射性元素的蜕变，测定岩石形成后所经历的实际年代（龄），是用距今多少年来表示的。 (2)相对年代。相对年代是指根据岩石的相对新老关系（形成的先后顺序）建立起来的时代顺序。相对年代主要是依据岩层的沉积顺序、生物演化规律和岩层间相互的接触关系等方面来确定的，只能表示先后顺序，不包括各个时代延续的长短。活化石桂林山水查阅不同年代的地质资料 (3)地质年代表。按时代早晚顺序表示地史时期的相对地
10、质年代和同位素年龄值的表格。【相关知识】1.地质年代 活化石桂林山水表1-1 地质年代表（部分）研究地壳历史时，把地史划分为5个代，代以下再分为纪、世、期等；与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。【相关知识】2.地壳运动与地质作用(1)地壳运动。地壳运动又称构造运动，主要是指由地球内力引起岩石圈的变形、变位的作用。地壳运动按其运动的方向分为：水平运动和垂直运动。 (2)地质作用。地质作用是指由自然动力引起地球（最主要的是地幔和岩石圈）的物质组成、内部结构和地表形态发生变化的作用。地壳运动地壳作用太行山大峡谷【相关知识】3.地壳运动与地质作用(1)地壳运动。地壳运动又称构造运动，主要是指由
11、地球内力引起岩石圈的变形、变位的作用。地壳运动按其运动的方向分为：水平运动和垂直运动。 (2)地质作用。地质作用是指由自然动力引起地球（最主要的是地幔和岩石圈）的物质组成、内部结构和地表形态发生变化的作用。地壳运动地壳作用太行山大峡谷【相关知识】3.水平构造和单斜构造水平构造是指未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上，如图1-10所示。 单斜构造是指原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后产状发生变动，岩层向同一个方向倾斜，如图1-11所示。图1-10 水平构造 图1-11 单斜构造【相关知识】3.水平构造和单斜构造岩层是指由同一岩性组成的，由两
12、个平行或近于平行的界面所限制的层状岩石。确定岩层在空间分布状态的要素称为岩层的产状要素，一般用岩层面在空间的水平延伸方向、倾斜方向和倾斜程度进行描述，分别称为岩层的走向、倾向、倾角，这三者统称为岩层的产状三要素，如图1-12所示。图1-12 岩层的产状三要素示意图【相关知识】4.褶皱构造地质构造是指缓慢而长期的地壳运动使岩石发生变形，产生相对位移，形变后所表现出来的种种形态。地质构造在层状岩体中表现显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。背斜与向斜示意图【相关知识】4.褶皱构造地质构造是指缓慢而长期的地壳运动使岩石发生变形，产生相对位移，形变后所表现出来的种种形态。地质构造在层状岩体中表现
13、显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。背斜与向斜示意图褶曲要素【相关知识】5.断裂构造在构造运动中，岩石或岩块受地应力作用并超过了其破裂强度以后，岩石或岩块失去连续性而发生断裂，所产生的地质构造称为断裂构造。海岸边柱状节理（1）节理。节理是指岩石受力断开后，断裂面两侧岩块沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。【相关知识】5.断裂构造在构造运动中，岩石或岩块受地应力作用并超过了其破裂强度以后，岩石或岩块失去连续性而发生断裂，所产生的地质构造称为断裂构造。图1-13 断层要素示意图（2）断层。断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的断裂构造。断层的几何要
14、素：阐明断层的空间分布状态和断层两侧岩块的运动特征【相关知识】5.断裂构造在构造运动中，岩石或岩块受地应力作用并超过了其破裂强度以后，岩石或岩块失去连续性而发生断裂，所产生的地质构造称为断裂构造。断层的组合类型图1-14阶梯状断层图1-15 地堑和地垒图1-16 叠瓦式构造【任务实施】步骤1：利用电脑及手机进行网络信息检索和查阅图书资料对比，指出图1-17所示的褶曲构造A-D是何种类型？图1-17 褶曲构造示意图【任务实施】观察如图1-18所示的现场图，判断所属的褶曲构造类型，并分别讨论其成因及发展。（a） （b） 图1-18 褶曲构造实景图任务任务2 水文地质水文地质 【任务引入】水文地质，
15、是指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。随着科学的发展和生产建设的需要，人们越来越发现：工程建设所在当地的水文地质条件对于土方开挖、基础施工以及地下空间的开发利用方面有着重要影响。水文地质景观-桂林山水溶洞 自然界中水循环如图自然界中水循环如图1-19所示，埋藏和运移在地表以下岩土空隙中所示，埋藏和运移在地表以下岩土空隙中的水称为地下水。的水称为地下水。【相关知识】1.地下水及其赋存介质 图1-19 自然界水循环示意图 岩土按其
16、透水性的强弱分为透水的、半透水的和不透水的三类。常岩土按其透水性的强弱分为透水的、半透水的和不透水的三类。常见岩土在常压下按透水程度的分类，如表见岩土在常压下按透水程度的分类，如表1-2所示。所示。【相关知识】1.地下水及其赋存介质 表1-2 岩土按透水程度的分类透水程度渗透系数k（m/d）岩土名称良透水的10砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石透水的101.0粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石弱透水的1.00.01粘质粉土、细裂隙岩石微透水的 0.010.001 粉砂、粉质黏土、微裂隙岩石不透水的0.001黏土、页岩 (1)地下水按埋藏条件分类及其特征，地下水按埋藏条件分为包气带水、地下
17、水按埋藏条件分类及其特征，地下水按埋藏条件分为包气带水、潜水和承压水，如图潜水和承压水，如图1-20所示。所示。【相关知识】2.地下水的类型 图1-20 地下水种类示意图 (1)地下水按埋藏条件分类及其特征，地下水按埋藏条件分为包气带水、地下水按埋藏条件分类及其特征，地下水按埋藏条件分为包气带水、潜水和承压水，如图潜水和承压水，如图1-20所示。所示。【相关知识】2.地下水的类型 图1-20 地下水种类示意图 （2）地下水按含水层性质分类及其特征。地下水按含水层性质分为孔隙）地下水按含水层性质分类及其特征。地下水按含水层性质分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。水、裂隙水和岩溶水。【相关知识】2.地下水
18、的类型 表1-3 地下水分类 （1）地面沉降。）地面沉降。 （2）地面塌陷。）地面塌陷。 （3）流砂。）流砂。 流砂是指松散细小的土颗粒在动水压力下产生的流砂是指松散细小的土颗粒在动水压力下产生的悬浮流动现象。地下水自下而上渗流时，当地下水的悬浮流动现象。地下水自下而上渗流时，当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，使土颗粒的有效应力等于零，土颗临界水力坡度时，使土颗粒的有效应力等于零，土颗粒悬浮于水中，随水一起流出就会产生流砂。粒悬浮于水中，随水一起流出就会产生流砂。 （4）管涌。）管涌。 管涌也称为潜蚀作用，可分
19、为机械潜蚀和化学潜管涌也称为潜蚀作用，可分为机械潜蚀和化学潜蚀两种。蚀两种。 （5）浮托作用。）浮托作用。 （6）基坑突涌。）基坑突涌。 （7）地下水对混凝土的侵蚀）地下水对混凝土的侵蚀。【相关知识】3.地下水对土木工程的影响【相关知识】3.地下水对土木工程的影响江堤边的管涌点管沟开挖的流砂现象【任务实施】步骤1：利用电脑及手机进行网络信息检索和查阅图书资料对比，分析图1-21所示是什么水文地质条件形成的景观？图1-21 地下水侵蚀形成的某景观【任务实施】步骤2：观察图1-22所示的施工现场图，结合前文水文地质知识，分析在基坑施工中，可能容易出现什么现象？遇到这类现象，应如何处理？图1-22 某基坑施工现场图单元小结（思维导图） 本学习单元结束本学习单元结束谢谢！谢谢！ 请加强课后复习与预习！请加强课后复习与预习！做好基本技能训练和职业资格拓展训练！做好基本技能训练和职业资格拓展训练！利用课余时间深入工程现场，增强工程体验！利用课余时间深入工程现场，增强工程体验！
