1、1第一节第一节 概概 述述第二节第二节 基础工程内容基础工程内容第三节第三节 基础工程的发展简史基础工程的发展简史第四节第四节 本课程的特点和学习要求本课程的特点和学习要求第一章 绪论2一一、地基基础的地基基础的基本概念基本概念 第一节第一节 概概 述述3图图1.1 地基基础示意图地基基础示意图一、一、地基基础的地基基础的基本概念基本概念 第一节第一节 概概 述述4承上传下、压力扩散承上传下、压力扩散56一、一、地基基础的基本概念地基基础的基本概念1.地基地基 -直接承担建筑物的全部荷载，并在其影响下产生应力与变形直接承担建筑物的全部荷载，并在其影响下产生应力与变形的那一部分的那一部分土土层称
2、为地基层称为地基。(subgrade，foundation soils)根据地基与基础的接触关系，地基中的地层分为覆盖层覆盖层、持力层持力层和下下卧层卧层。1)地基持力层地基持力层是直接承托基础底面的地层。地基基础设计时，通常应选择强度较高、变形较小、稳定性较强的地层作为地基的持力层。2)覆盖层覆盖层是位于持力层以上的所有地层。3)下卧层下卧层是位于持力层以下的地层。可分为软弱下卧层软弱下卧层和刚性下卧层刚性下卧层。 第一节第一节 概概 述述7地基天然地基人工地基土质地基岩石地基土岩组合地基换填地基一般土质地基特殊土质地基强夯地基压实地基灌浆地基复合地基第一节第一节 概概 述述一、一、地基基础
3、的基本概念地基基础的基本概念8 天然地基：当选定合适的基础形式后，若地基不加以处理就可以满足设计要求的地基。 人工地基：指当地基强度不足或压缩性很大而不能满足设计要求时，需对地基进行处理，经过处理后的地基。一、一、地基基础的基本概念地基基础的基本概念第一节第一节 概概 述述92.基础基础 （foundationfoundation） -建筑物向地基传递荷载的下部结构建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础称为基础。 一、一、地基基础的基本概念地基基础的基本概念第一节第一节 概概 述述 浅基础浅基础用普通（常规）方法施工的基础。用普通（常规）方法施工的基础。 一般基础埋深一般基础埋深 d5md5m
4、。深基础深基础 需要一定的需要一定的 机械设备建造的基础。机械设备建造的基础。 如桩基、和地下连续墙等。如桩基、和地下连续墙等。 埋深埋深 d5m。基础分类基础分类10基础 浅埋基础独立基础 条形基础 十字交叉基础 箱形基础 桩 基 础 沉井和沉箱基础 地下连续墙基础 筏板基础 壳体基础 深埋基础一、一、地基基础的基本概念地基基础的基本概念第一节第一节 概概 述述11Individual footing, pad foundation单独基础常见基础12独立基础（杯形基础）13条形基础墙下条形基础柱下条形基础14纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础柱下十字交叉基础具有良好的调整不具
5、有良好的调整不均匀沉降的能力均匀沉降的能力15筏板基础16箱形基础由底板由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好墙和顶板形成箱，整体性更好底板底板外墙外墙内墙内墙17壳体基础壳体基础18桩基础19北京朝阳区望京A5区预应力管桩20预制桩施工21苏通大桥131根灌注群桩基础22人工挖孔桩的钢筋笼23钢管桩24长螺旋钻孔桩25沉井基础沉井基础工作间工作间梯子梯子支护支护通气通气桶桶26沉箱基础27地下连续墙基础地下连续墙基础283.土力学土力学-是研究土是研究土体体的应力、强度和变形的应力、强度和变形，渗流，渗流规律的一门力学规律的一门力学分支，它是本课程的理论基础分支，它是本课程的理论基础。4.4.基
6、础工程基础工程研究下部结构结构物与岩土相互作用共同承担上部结研究下部结构结构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和稳定性问题。构物所产生的各种变形和稳定性问题。土力学与基础工程的关系：土力学与基础工程的关系：基础工程学需要工程地质学和土力学的基本知识，这两门专业基础课是本课程的先修课程，其中土的基本特性，以及土力学中关于强度、变形、稳定、地基承载力等课题的基本内容和地基计算方法等都是必须掌握的。本课程要求会利用上述土力学知识，结合结构计算和施工知识，合理地解决基础工程问题。一、一、地基基础的基本概念地基基础的基本概念第一节第一节 概概 述述29 建筑物的建造使地基中原有的应力状态
7、发生改变，这就必须运用数学力建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生改变，这就必须运用数学力学的方法来研究在荷载作用下地基的学的方法来研究在荷载作用下地基的强度强度和和变形变形问题。为保证建筑物的问题。为保证建筑物的功能功能需要需要和和安全使用安全使用的目的，地基、基础在设计计算中必须满足以下三个条件：的目的，地基、基础在设计计算中必须满足以下三个条件： 1）地基应具有足够的强度）地基应具有足够的强度 地基在建筑物荷载作用下有足够的承载力，并在防止整体破坏方面有足地基在建筑物荷载作用下有足够的承载力，并在防止整体破坏方面有足够的安全储备；够的安全储备；2）地基应满足变形要求）地基应满足变形要求
8、保证地基的变形值不超过建筑物正常使用要求的范围；保证地基的变形值不超过建筑物正常使用要求的范围；3）基础应具有足够的强度、刚度和耐久性）基础应具有足够的强度、刚度和耐久性 基础结构本身应满足强度、变形和耐久性的要求。基础结构本身应满足强度、变形和耐久性的要求。二、地基与基础设计的基本条件二、地基与基础设计的基本条件地基设地基设计计基础设基础设计计第一节第一节 概概 述述30三、地基基础工程的重要性三、地基基础工程的重要性 1.地基基础是建筑工程的一个重要组成部分，是建筑物的根本，又属地基基础是建筑工程的一个重要组成部分，是建筑物的根本，又属于地下隐蔽工程。因此，它的工程地质勘察、设计计算和施工
9、质量直于地下隐蔽工程。因此，它的工程地质勘察、设计计算和施工质量直接关系到建筑物的安危。接关系到建筑物的安危。2.大量事实证明，在建筑物失败事故中，地基基础问题占很大的比例，大量事实证明，在建筑物失败事故中，地基基础问题占很大的比例，而且地基基础事故一旦发生，进行补救就相当困难。而且地基基础事故一旦发生，进行补救就相当困难。3.此外，地基基础工程处理是否适当，影响建筑物的造价也是惊人的，此外，地基基础工程处理是否适当，影响建筑物的造价也是惊人的，一般约占总投资的一般约占总投资的1030甚至更多。甚至更多。在进行基础工程设计和施工时，应该从上部结构与地基基础共同作用的整体概念出发，全面地加以考虑
10、，如此才能得到较为理想的效果。第一节第一节 概概 述述31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30.5cm30.5cm2424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61c
11、m61cm，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。工工 程程 实实 例例32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果，计算地基承载力应用到此谷仓。谷仓。19521952年经勘察试验与计年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因仓破坏时发生的基底压力。因此，此，谷仓地基因超载发生强度破坏谷仓地基因超载发生强度破坏而滑
12、动而滑动。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。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。 3319951995年阪神地震中新干线的倾覆年阪神地震中新干线的倾覆19641964年年新泻地震引起大面积液化新泻地震引起大面积液化地基的剪切破坏地基的剪切破坏p滑裂面滑裂面34意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔35上海展览中心馆19541954：开工，沉降：开工，沉降60cm60cm19571957：沉降最大：沉降最大
13、146.55cm146.55cm， 最小最小122.8cm122.8cm1979:1979:沉降沉降160cm160cm淤泥质粘土淤泥质粘土, ,箱形基础箱形基础36墨西哥博物馆不均匀沉降不均匀沉降 37本课程的目的和任务本课程的目的和任务 根据土力学的基本概念和基本原理，结合有关结构设计和根据土力学的基本概念和基本原理，结合有关结构设计和施工技术知识，分析和解决工业与民用建筑中一般地基基础设施工技术知识，分析和解决工业与民用建筑中一般地基基础设计问题。计问题。土力学的基本概念和基本原理土力学的基本概念和基本原理地基基础设计问题地基基础设计问题第二节第二节 基础工程内容基础工程内容38经典土力
14、学的三大定律达西(Darcys Law)定律渗透v=k i太沙基(Terzaghi)渗流固结理论变形u=u(z,t)摩尔-库仑(Mohr-Coulomb)强度理论强度= f(n ); = c+ tg 土的三类工程问题强度（稳定）问题；变形问题；渗透与渗透破坏问题第二节第二节 基础工程内容基础工程内容39基础工程基础工程本课程的主要内容本课程的主要内容第二节第二节 基础工程内容基础工程内容设计（本课程重点讲述）设计（本课程重点讲述）施工施工监测监测基础工程设计包括：基础设计和地基设计基础设计包括：基础形式的选择、埋深、大小、内力与截面计算。地基设计包括：承载力确定、地基变形计算、稳定性计算。40
15、本课程的主要研究对象本课程的主要研究对象第二节第二节 基础工程内容基础工程内容基础埋置深度、 地基承载力、 地基变形验算、基坑和基础稳定性分析、基坑支护结构、地基基础相互作用、 地基处理。上述问题均与岩土工程紧密相关，也就是说与土力学紧密相关。41浅基础浅基础桩基础桩基础沉井基础沉井基础地基处理地基处理挡土墙、基坑工程挡土墙、基坑工程本课程的主要内容本课程的主要内容具体应用第二节第二节 基础工程内容基础工程内容42 作为作为工程技术工程技术，基础工程是一项古老的工艺。如前所述，基础工程是一项古老的工艺。如前所述，只要建造建筑物，注定离不开地基和基础。因此，作为一项只要建造建筑物，注定离不开地基
16、和基础。因此，作为一项工程技术，基础工程的历史源远流长。但过去人们只能依赖工程技术，基础工程的历史源远流长。但过去人们只能依赖于实践经验的不断积累和能工巧匠的技艺更新来发展这项技于实践经验的不断积累和能工巧匠的技艺更新来发展这项技术，囿于当时生产力发展水平，基础工程还未能提炼成为系术，囿于当时生产力发展水平，基础工程还未能提炼成为系统的科学理论。统的科学理论。 作为作为应用科学应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。，基础工程又是一门年轻的学科。第三节第三节 基础工程的发展简介基础工程的发展简介4317731773年年法国的法国的库仑（库仑（CoulombCoulomb）发表著名的砂土抗剪强度公
17、式，提出土压发表著名的砂土抗剪强度公式，提出土压力计算滑楔理论力计算滑楔理论; ;18571857年年英国的英国的朗肯（朗肯（RankineRankine）提出朗肯土压力理论提出朗肯土压力理论; ;18851885年年法国的法国的布辛奈斯克（布辛奈斯克（BoussinesqBoussinesq）得出半无限弹性体在竖向集中得出半无限弹性体在竖向集中力作用下的应力与变形的理论解答力作用下的应力与变形的理论解答; ;19251925年年美国美国太沙基（太沙基（TerzaghiTerzaghi）的的土力学土力学专著问世专著问世, ,标志基础工程领标志基础工程领域终于有比较系统完整的专著。域终于有比较系
18、统完整的专著。19361936年成立了国际土力学基础工程学会，并举行第一次国际学术会议年成立了国际土力学基础工程学会，并举行第一次国际学术会议; ;近年来，土力学与基础工程学科将随着工程建设的规模和复杂程度日益近年来，土力学与基础工程学科将随着工程建设的规模和复杂程度日益增加及技术要求日益提高而走向更高的发展阶段。增加及技术要求日益提高而走向更高的发展阶段。第三节第三节 基础工程的发展简介基础工程的发展简介4420世纪世纪60年代年代70年代年代区域性土分布和特性区域性土分布和特性地基处理技术地基处理技术水利、铁道和水利、铁道和矿井等工程建矿井等工程建设设第三节第三节 基础工程的发展简介基础工
19、程的发展简介4570年代年代80年代年代基础工程、围护体系的稳定基础工程、围护体系的稳定和变形和变形复合地基新技术的开发和应用复合地基新技术的开发和应用地基基础施工质量地基基础施工质量检测及检测及岩土工程测试技术岩土工程测试技术建筑工程、市建筑工程、市政工程和交通政工程和交通工程建设工程建设第三节第三节 基础工程的发展简介基础工程的发展简介4690年代后年代后岩土工程计算机分析岩土工程计算机分析岩土工程可靠度分析岩土工程可靠度分析环境岩土工程环境岩土工程城市地铁、越城市地铁、越江越海地下隧江越海地下隧道、超高层建道、超高层建筑超深基础及筑超深基础及特大桥超深基特大桥超深基坑工程建设等坑工程建设
20、等特殊岩土工程问题特殊岩土工程问题第三节第三节 基础工程的发展简介基础工程的发展简介47 随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理随着工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进、新设备、新材料、新工艺、新测试技术等研究和应用进展以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规展以及有关基础工程各种设计与施工、质量检测的规范规程日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、程日臻完善，为我国基础工程设计与施工做到技术先进、经济合理、确保质量提供了理论与实践依据。经济合理、确保质量提供了理论与实践依据。近年来近年来第三节第三节 基础工程的发
21、展简介基础工程的发展简介48 我国是一个具有悠久历史的文明古国，我国古代劳动人民在基础工程方面，也早就表现出高超的技艺和创造才能，许多宏伟壮丽的中国古代建筑逾千百年仍留存至今安然无恙的事实就充分说明了这一点。例如，远在1300多年前隋朝时所修建的赵州安济石拱桥，不仅在建筑结构上有独特的技艺，而且在地基基础的处理上也非常合理，该桥桥台座落在较浅的密实粗砂土层上，沉降很小，现反算其基底压力约为500kPa600kPa，与现行的各设计规范中所采用的该土层容许承载力的数值（550kPa）极为接近。在当时就能如此充分利用天然地基的承载力，真令人赞叹不已。在桩基础和地基加固方面，我国自古已有广泛运用，具有
22、悠久的历史。第三节第三节 基础工程的发展简介基础工程的发展简介49桥梁基础的成功代表赵州桥 梁思成先生1933年考察 发现，自重为2800吨的赵州桥，而它的根基只是有五层石条砌成高1.55米的桥台，直接建在自然砂石上。 50上海龙华古塔 位于上海市龙华公园南侧，直径8.0m，7层，高40.40m.该塔建于北宋（公元997年），距今已有1000多年历史。塔基使用了大量的木桩，值得称道的是建塔者用三合土对木桩进行了很好的隔离防腐处理，木桩因之保存千年而不腐，使龙华古塔至今风光依然。51 1. 1.特点特点：本课程系统介绍基础工程的设计原理和方法，：本课程系统介绍基础工程的设计原理和方法，涉及水文地
23、质学、工程地质学、土力学等几个学科领域，涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个学科领域，内容广泛。内容广泛。综合性、理论性和实践性综合性、理论性和实践性很强很强 2.2.学习要求学习要求：牢固掌握建筑结构理论（：牢固掌握建筑结构理论（钢筋混凝土钢筋混凝土结构设计原理结构设计原理）与土力学理论（）与土力学理论（土力学土力学）中的基本）中的基本概念和基本原理，做到能够应用这些基本概念和基本原理，概念和基本原理，做到能够应用这些基本概念和基本原理，结合有关施工知识，结合有关施工知识，理论联系实际理论联系实际，分析和解决地基基础，分析和解决地基基础问题。问题。第四节第四节 本课程的特点和学习要求本课
24、程的特点和学习要求52 基础的设计和施工，不仅要考虑上部结构的具体情况和要求，还要注意地层的具体条件。基础和地基相互关联，基础的设计与施工必须考虑土层原有状态的变化以及可能产生的影响。同时应了解在建筑物设计之前需要进行勘察工作的内容，掌握地基土野外鉴别能力，学会使用地质勘察报告书，依赖土力学基本原理的运用和实践经验，正确合理地解决基础设计和施工问题。第四节第四节 本课程的特点和学习要求本课程的特点和学习要求53学好学好基础工程基础工程的重要性与必要性的重要性与必要性中华人民共和国人事部、中华人民共和国建设部2001年发布勘察设计注册工程师制度总体框架及实施规划 。我国勘察设计行业执业注册资格分
25、为三大类，即：注册工程师、注册建筑师、注册景观设计师。 54学好学好基础工程基础工程的重要性的重要性与必要性与必要性55学好学好基础工程基础工程的重要性的重要性与必要性与必要性注册土木工程师(岩土)执业及管理工作暂行规定（摘抄）： 自 2009 年 9 月 1 日起，凡工程勘察资质标准规定的甲级、乙级岩土工程项目，统一实施注册土木工程师（岩土）执业制度。 注册土木工程师（岩土）应在规定的技术文件上签字并加盖执业印章（以下统称“签章”）。凡未经注册土木工程师（岩土）签章的技术文件，不得作为岩土工程项目实施的依据。 56学好学好基础工程基础工程的重要性的重要性与必要性与必要性57n课后认真学习：土力学第4至第9章内容。
