1、地基与基础地基与基础（了解地基与基础的区别，地基基础的分类）（了解地基与基础的区别，地基基础的分类）地基：由建筑物荷载引起岩土体内地基：由建筑物荷载引起岩土体内部应力变化的地层叫地基。部应力变化的地层叫地基。基础：位于建筑物的下部，又叫下部结构，基础：位于建筑物的下部，又叫下部结构，是建筑物的一部分。其作用是把整个建筑是建筑物的一部分。其作用是把整个建筑物的重量和作用在建筑物上的所有荷载传物的重量和作用在建筑物上的所有荷载传给地基，起着承上传下的作用。给地基，起着承上传下的作用。地基人工-复合地基天然地基 地基与基础地基与基础 1 1基础；基础；2 2基础砌置深度；基础砌置深度；3 3 地基地
2、基基础刚性基础柔性基础深基础浅基础桩基等概况：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。19111911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。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.
3、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强度问题典型事例加拿大特朗斯康谷仓的地基破坏情况加拿大特朗斯康谷仓的地基破坏情况处理：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，把仓体逐渐纠正过来，其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。位置比原来降低了米。原因：原因：地基土事先未进行调查，地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。载力应用到
4、此谷仓。19521952年经勘察试验与计算，地年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破坏时基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此，谷仓的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏地基因超载发生强度破坏而滑动。而滑动。2653失事后1913.10.181952.10.5 试验孔填土褐色粉质粘土灰色粉质粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 试验孔绪论比萨斜塔目前：目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m1.80m，塔顶离中心线已达塔顶离中心线已达5.27m5.27m，倾斜倾斜5.55.513601360：再复工，至：再复工，至1370137
5、0年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8层，高度为层，高度为55m55m12721272：复工，经复工，经6 6年，至年，至7 7层，高层，高48m48m，再再停工停工11781178：至：至4 4层中，高约层中，高约29m29m，因倾斜停工因倾斜停工11731173：动工：动工原因：原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，层，模量较低，变形较大变形较大。1590:1590:伽利略在伽利略在此塔做落体实验此塔做落体实验 变形问题典型事例1838-18391838-1839：挖环形基坑卸载：挖环形基坑卸载1933-19351933-1935：基坑防水处
6、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：加固塔身，用压重月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地法和取土法进行地 基处理基处理目目 前前:已向游人开放。已向游人开放。处理措施九江大堤决口溃口原因：溃口原因：堤基管涌堤基管涌又过20分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出1个洞，5 m宽的堤顶随即全部塌陷，并很快形成一宽约62m的溃口。渗流问题典型事例绪论长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图砂砂环环管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土渗水渗水杂填土杂填土管涌：管涌：在渗流作用下，无粘性土体中的
7、细小颗粒，在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒，通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。堤基管涌绪论二二.地基稳定性问题的研究内容地基稳定性问题的研究内容(一一)承受垂直荷载建筑物的地基稳定性承受垂直荷载建筑物的地基稳定性1.1.房屋地基房屋地基 主要问题是强度和变形主要问题是强度和变形,二级以下建筑屋在保二级以下建筑屋在保证强度的前提下可不进行变形的验算。证强度的前提下可不进行变形的验算。2.2.罐、仓、塔等构筑物的地基罐、仓、塔等构筑物的地基 受垂直方向集中荷载，对地基不均匀沉降敏感，受垂直方向集中荷载，对地基不均匀沉降敏感，对倾斜的允许值有较严
8、格的要求。对倾斜的允许值有较严格的要求。3.3.铁路，高速公路，高等级公路路基铁路，高速公路，高等级公路路基 路基基底变形为主要工程地质问题。路基基底变形为主要工程地质问题。4.4.桥墩台的地基桥墩台的地基 由于桥墩台多位于河道，沟谷，阶地等特殊的由于桥墩台多位于河道，沟谷，阶地等特殊的地貌单元，经常遇到地基强度不一，软弱或软硬不地貌单元，经常遇到地基强度不一，软弱或软硬不均的现象，因而主要研究内容是合理确定承载力。均的现象，因而主要研究内容是合理确定承载力。（二）承受斜向荷载（含垂直与水平荷载）（二）承受斜向荷载（含垂直与水平荷载）1.1.松软土坝基松软土坝基局部滑动，坝坡坍滑问题及渗透稳定
9、性问题。局部滑动，坝坡坍滑问题及渗透稳定性问题。2.2.岩石坝基岩石坝基重力坝坝基滑移稳定性问题。重力坝坝基滑移稳定性问题。1.1.天然地基稳定性评价：天然地基稳定性评价：地基均匀性，地基承载力，地基变形地基均匀性，地基承载力，地基变形 高层建筑岩土工程勘察规程高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004JGJ72-20042.2.桩基稳定性评价：桩基稳定性评价：单桩承载力，群桩承载力，桩基沉降单桩承载力，群桩承载力，桩基沉降 建筑桩基技术规程建筑桩基技术规程JGJ94-2008JGJ94-20083.3.复合地基评价：复合地基评价：建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范JGJ79-2002
10、JGJ79-20024.4.基坑工程评价基坑工程评价 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程 JGJ20-1999JGJ20-1999各类坝的特点及其对工程地质条件的要求各类坝的特点及其对工程地质条件的要求 坝因其用材和结构型式不同，可以划分为很坝因其用材和结构型式不同，可以划分为很多类型，如按筑坝材料分为土坝、堆石坝、干砌多类型，如按筑坝材料分为土坝、堆石坝、干砌石坝、混凝土坝等；按坝体结构分为重力坝、拱石坝、混凝土坝等；按坝体结构分为重力坝、拱坝和支墩坝；按坝高坝和支墩坝；按坝高(H)(H)分为低坝分为低坝(H30m)(H70m)(H70m)。不同类型的坝，其。不同类型的坝，其工作特点及
11、对工程地质条件的要求是不同的，下工作特点及对工程地质条件的要求是不同的，下面讨论几类常见坝的特点及其对工程地质条件的面讨论几类常见坝的特点及其对工程地质条件的要求。要求。(一一)混凝土重力坝混凝土重力坝该坝采用混凝土作为坝身材料，其结构简单，该坝采用混凝土作为坝身材料，其结构简单，施工方便，是一种整体性较好的刚性坝，中、施工方便，是一种整体性较好的刚性坝，中、高坝常用这种坝型。目前最高混凝土重力坝达高坝常用这种坝型。目前最高混凝土重力坝达285m285m。重力坝可以做成实体坝身。实体坝重量。重力坝可以做成实体坝身。实体坝重量大、耗料多，易产生过大扬压力，为此，通常大、耗料多，易产生过大扬压力，
12、为此，通常将坝身做成宽缝式或空腹式。将坝身做成宽缝式或空腹式。混凝土坝示意图混凝土坝示意图(a)实体重力坝；实体重力坝；(b)空腹重力坝空腹重力坝(1)宽缝宽缝(2)空腹空腹坝体通常承受库水的静水推力、地下水扬压力、坝体通常承受库水的静水推力、地下水扬压力、风浪压力、泥沙压力等，前两者是主要的。这风浪压力、泥沙压力等，前两者是主要的。这些力连同坝体自身重量通过坝体结构一起传至些力连同坝体自身重量通过坝体结构一起传至坝基，在岩体内部产生复杂的应力状态，如图坝基，在岩体内部产生复杂的应力状态，如图示。坝体依其自重与坝基间产生摩擦力来维持示。坝体依其自重与坝基间产生摩擦力来维持自身的稳定。自身的稳定
13、。坝体受力示意图坝体受力示意图 混凝土重力坝要求坝基岩体有足够的强度和混凝土重力坝要求坝基岩体有足够的强度和一定的刚度，例如一定的刚度，例如303070m70m以上的高坝要求岩体以上的高坝要求岩体饱和抗压强度大于饱和抗压强度大于300030006000kPa6000kPa，因而一般大，因而一般大于于30m30m的中、高坝都应建在坚硬、半坚硬的岩基的中、高坝都应建在坚硬、半坚硬的岩基上。坝基岩体刚度最好与坝体刚度相近，否则容上。坝基岩体刚度最好与坝体刚度相近，否则容易在坝踵处产生过大拉应力或坝趾处产生过大压易在坝踵处产生过大拉应力或坝趾处产生过大压应力。要求岩体完整性好、透水性弱；坝址处不应力。
14、要求岩体完整性好、透水性弱；坝址处不宜存在缓倾角软弱结构面，否则可能导致坝体沿宜存在缓倾角软弱结构面，否则可能导致坝体沿结构面滑移破坏以及产生渗漏并引起扬压力。此结构面滑移破坏以及产生渗漏并引起扬压力。此外，要求坝址区两岸山体稳定，地形适中，有足外，要求坝址区两岸山体稳定，地形适中，有足够建坝的天然建筑材料够建坝的天然建筑材料(砂、砾石料砂、砾石料)。(二二)拱坝拱坝 拱坝是用钢筋混凝土等建造的凸向上游的拱坝是用钢筋混凝土等建造的凸向上游的空间壳体挡水结构，平、剖面上呈弧形，坝体空间壳体挡水结构，平、剖面上呈弧形，坝体较薄，坝底厚度一般只有坝高的较薄，坝底厚度一般只有坝高的10104040，如
15、图示。其体积小，重量轻，典型的薄拱坝比如图示。其体积小，重量轻，典型的薄拱坝比重力坝节省混凝土用量重力坝节省混凝土用量80%80%左右。这种坝具有左右。这种坝具有较强的超载和抗震能力，但对地质条件及施工较强的超载和抗震能力，但对地质条件及施工技术要求高。通过拱的作用把大部分外荷传到技术要求高。通过拱的作用把大部分外荷传到两岸山体内，剖面上由于两岸山体内，剖面上由于“悬臂梁悬臂梁”作用把少作用把少部分外荷及自身重量传至下部坝基。部分外荷及自身重量传至下部坝基。拱坝示意图拱坝示意图 上述结构及受力特点决定了它对地质条件的要上述结构及受力特点决定了它对地质条件的要求。拱坝必须建在坚硬、完整、新鲜的基
16、岩上，要求。拱坝必须建在坚硬、完整、新鲜的基岩上，要求岩体有足够的强度，不允许产生不均匀变形。为求岩体有足够的强度，不允许产生不均匀变形。为了充分发挥拱的作用，地形上最好为了充分发挥拱的作用，地形上最好为“V”V”形峡谷，形峡谷，两岸山体浑厚、稳定以及有良好的对称性。两岸山体浑厚、稳定以及有良好的对称性。(三三)土坝土坝 土坝是利用当地土料堆筑而成的一种广泛土坝是利用当地土料堆筑而成的一种广泛采用的坝型。其结构简单、施工方便，对地质采用的坝型。其结构简单、施工方便，对地质条件适应性强，属于一种坝底面宽大的重力坝条件适应性强，属于一种坝底面宽大的重力坝型。按其筑坝材料和防渗结构不同，可以分为型。
17、按其筑坝材料和防渗结构不同，可以分为若干类型，如下图所示为几种典型的结构型式。若干类型，如下图所示为几种典型的结构型式。土石坝类型土石坝类型（）均质土坝；）均质土坝；()()心墙土石坝；心墙土石坝；()()斜墙土石坝斜墙土石坝 土坝是一种大底面的柔性坝体，因而对坝基强度土坝是一种大底面的柔性坝体，因而对坝基强度及变形适应性强。无论山区、平原区或岩体、土体均及变形适应性强。无论山区、平原区或岩体、土体均可建坝，要注意高压缩性土和性质特殊的土体产生较可建坝，要注意高压缩性土和性质特殊的土体产生较大沉陷及不均匀沉陷而导致坝体拉裂破坏。坝基透水大沉陷及不均匀沉陷而导致坝体拉裂破坏。坝基透水性要小，以免
18、产生渗漏和渗透变形。此外，建坝区有性要小，以免产生渗漏和渗透变形。此外，建坝区有足够优质的土石料及适于修建溢洪道的地形。足够优质的土石料及适于修建溢洪道的地形。除上述三种基本坝型以外，尚有堆石坝、支墩坝除上述三种基本坝型以外，尚有堆石坝、支墩坝等其他坝型，它们的基本特点及对地质条件的要求与等其他坝型，它们的基本特点及对地质条件的要求与上述有许多共同之处，在此不一一介绍。上述有许多共同之处，在此不一一介绍。无论哪种坝型，共同存在无论哪种坝型，共同存在两类工程地质问题：一两类工程地质问题：一是是坝基稳定性问题坝基稳定性问题；二是；二是坝区渗漏问题坝区渗漏问题。稳定性问题稳定性问题包括荷载作用下的坝
19、基岩土体变形破坏以及渗透稳定包括荷载作用下的坝基岩土体变形破坏以及渗透稳定性和扬压力作用问题。性和扬压力作用问题。岩性不均一的坝基面横剖面图岩性不均一的坝基面横剖面图1-含砾粘土岩；含砾粘土岩；2-砂砾石；砂砾石；3-花岗片麻花岗片麻岩；岩；4-沉陷及裂缝沉陷及裂缝 岩性不均一的坝基纵剖面岩性不均一的坝基纵剖面 1-砂岩；砂岩；2-页岩；页岩；3-断层岩断层岩1.1.表面滑动图示表面滑动图示浅层滑动图示浅层滑动图示水平层状地基的滑移弯曲水平层状地基的滑移弯曲岩体深部滑动示意图岩体深部滑动示意图(4)(4)坝基抗滑稳定性计算（极限平衡原理）坝基抗滑稳定性计算（极限平衡原理）一、坝基接触面或浅层的
20、抗滑稳定一、坝基接触面或浅层的抗滑稳定 （以稳定系数 为评价指标）式中：-垂直作用力之和，包括坝基水压；-水平力之和；-摩擦系数。C-接触面上的粘结力或混凝土与岩石面间的粘结力；A-底面积sKVH0fHVfcAKs0K KS S选用较大值。美国垦务局推荐，在坝工上采用的选用较大值。美国垦务局推荐，在坝工上采用的稳定系数为稳定系数为4 4，以作为最高水位、最大扬压力与地，以作为最高水位、最大扬压力与地震力的设计条件。震力的设计条件。二、岩基深层抗滑稳定二、岩基深层抗滑稳定（一）单斜滑移面倾向下游（一）单斜滑移面倾向下游（图（a）sincossincos0VHCLHUVfKs式中：U坝底扬压力；C
21、粘结力。（二）单斜滑移面倾向上游（图（二）单斜滑移面倾向上游（图（b）sincoscossin0VHCLUVHfKs各种滑移面分布形式的抗滑稳定计算图各种滑移面分布形式的抗滑稳定计算图（三）双滑移面（图（三）双滑移面（图（c c）sincoscossin222VRVRfKs R抗力根据受力图（根据受力图（d）（）（e）按力的平衡原理求得：）按力的平衡原理求得：)sin()cos()cos)(sin()sin(cos1111ffVVfHRf1，f2为为AB及及BC滑移面上的摩擦系数滑移面上的摩擦系数 岩石的内摩擦角岩石的内摩擦角5 5 岩基加固岩基加固三条要求：三条要求：1.1.地基岩体有一定的
22、弹性模量和足够的的抗压地基岩体有一定的弹性模量和足够的的抗压强度。尽量减少建筑物建造后的绝对沉降量。强度。尽量减少建筑物建造后的绝对沉降量。2.2.建筑物的基础与地基之间要保证结合紧密，建筑物的基础与地基之间要保证结合紧密，有足够的抗剪强度。有足够的抗剪强度。3.3.对坝基则要求有足够的抗渗能力。对坝基则要求有足够的抗渗能力。四条措施：四条措施：清基、灌浆清基、灌浆(固结和帷幕灌浆固结和帷幕灌浆)、锚固、防渗排水。、锚固、防渗排水。本章复习题本章复习题1.地基稳定性问题包括哪些研究内容地基稳定性问题包括哪些研究内容?2.名词解释名词解释:地基，基础，桩基础，复合地基，清地基，基础，桩基础，复合地基，清基，固结和帷幕灌浆等。基，固结和帷幕灌浆等。3.怎样判断坝基滑动破坏型式怎样判断坝基滑动破坏型式?坝基深部滑移的边坝基深部滑移的边界条件有哪些界条件有哪些?什么结构面可能构成滑移控制面什么结构面可能构成滑移控制面,切割面和临空面切割面和临空面?4.怎样选取坝基岩体抗剪强度指标怎样选取坝基岩体抗剪强度指标c,值值?为什么为什么要慎重选取要慎重选取?5.坝基处理有哪些方法，怎样选择这些方法坝基处理有哪些方法，怎样选择这些方法?
