土力学与地基基础41PPT课件
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《土力学与地基基础》课件
《土力学与地基基础》 PPT课件
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土力学与地基基础学习课件PPT课件
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2019/4/14
地基中的自重应力
水平向自重应力：
K0——静止侧压力系数，它是在无侧向变形条件下有效小主应力与有效大主应 力之比。其值由试验确定，与土层应力历史及土的类型有关。
地基中的自重应力
自重作用下土的变形问题
天然土层一般不引起建筑物基础的沉降 近期沉积或堆积的土层应考虑自重作用下 土的变形问题 地下水位下降会引起自重应力的变化（增 大），从而影响土的变形（地表下沉） 地下水位上升使原地下水位和变动后地下 水位之间的那部分土的压缩性增大而产生 附加沉降量
基底压力与基底附加应力
基底压力：上部结构荷载和基础自重通过 基础传递，在基础底面处施加于地基上的 单位面积压力。 基底反力：反向施加于基础底面上的压力 基底附加应力：基底压力扣除因基础埋深 所开挖土的自重应力之后在基底处施加于 地基上的单位面积压力。（基底净压力）
一、柔性基础与刚性基础
地基中的自重应力
土体的自重应力可由该点单位面积上土柱的有效重量计算
地基中自重应力计算注意事项
根据液性指数IL判断水下粘性土是否受到 水的浮力作用：IL≤0，不受浮力作用
地下水位以下的不透水层中不存在水的浮力，该 层面及层面以下的自重应力按上覆土层的水土总 重计算 地下水位以下的透水层和不透水层接触面处，应 分别计算出该层面在2种土层中的自重应力：透水 层底部按受浮力作用计算，不透水层顶部按上覆 土层的水土总重计算
双向偏心荷载作用的 矩形基底的基础 按材料力学双向偏心 受压公式
倾斜偏心荷载作用下的基底压力
将倾斜偏心荷载的合力分解成竖向分量和水平分量。 竖向分量引起的基底压力按竖直偏心荷载的计算公式计算 水平分量引起的基底压力按下式计算
土力学与地基基础工程地质PPT课件
矿物的透明度是指矿物允许光通过能力的大小，它 决定于矿物对光的反射及吸收的程度不同，通常凡是对光 吸收越强，其反射亦越强，而透过的光则很少，矿物的透 明度就越弱。
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D：光泽 矿物的光泽是指矿物表面反射光的能力，是用肉眼
鉴别矿物的重要依据之一。根据矿物表面反光强弱可将光 泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、油脂光泽、珍 珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽以及土状光泽。
第5页/共77页
（2）主要造岩矿物 矿物是地壳中的一种或多种元素在各种地质作用
(自然作用)下形成的自然产物，是具有一定化学成分、内 部构造和物理性质的自然元素或化合物。矿物是构成地壳 的最基本物质。
构成岩石的矿物，称为造岩矿物。目前发现的地壳 中的造岩矿物多达3000余种，以硅酸盐类矿物为最多， 约占矿物总量的90％，其中最常见的矿物约有50余种。 黄铁矿，赤铁矿，褐铁矿，磁铁矿等等。
F：解理 矿物在外力作用下总是沿一定的结晶方向裂成光滑
平面的性质即为解理，裂开的光滑平面成为解理。解理总 是沿着晶体构造中面向与而网之间连接力最弱的平面发生。 相互平行的一系列解理面称一组解理。 G：断口
矿物在外力打击下，不以一定结晶方向发生断裂形 成的断裂面即为断口。
第12页/共77页
H：比重 比重指矿物的质量与4℃时同体积水的质量的比值。
第3页/共77页
3）地质循环 各内力地质作用及外力地质作用现象进行归类可将
其划分为风化剥蚀、搬运沉积、变质作用以及构造运动4 种类型。这4种类型的地质作用在地壳上构成了一个巧妙 的循环过程，如图所示。
第4页/共77页
风化剥蚀使暴露于地壳表面的岩石破碎剥落，破碎剥落 的岩石碎屑物质被一定的外力地质作用搬运后在一定的地 质环境中沉积下来，当这些沉积下来的岩石碎屑物质埋入 地下一定深处，就会在高温高压作用下变质成岩，变质成 岩的岩体在构造运动作用下一旦暴露于地壳表面又会重新 被风化剥蚀，进入下一个循环过程，我们称这种循环为地 质循环。
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D：光泽 矿物的光泽是指矿物表面反射光的能力，是用肉眼
鉴别矿物的重要依据之一。根据矿物表面反光强弱可将光 泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、油脂光泽、珍 珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽以及土状光泽。
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（2）主要造岩矿物 矿物是地壳中的一种或多种元素在各种地质作用
(自然作用)下形成的自然产物，是具有一定化学成分、内 部构造和物理性质的自然元素或化合物。矿物是构成地壳 的最基本物质。
构成岩石的矿物，称为造岩矿物。目前发现的地壳 中的造岩矿物多达3000余种，以硅酸盐类矿物为最多， 约占矿物总量的90％，其中最常见的矿物约有50余种。 黄铁矿，赤铁矿，褐铁矿，磁铁矿等等。
F：解理 矿物在外力作用下总是沿一定的结晶方向裂成光滑
平面的性质即为解理，裂开的光滑平面成为解理。解理总 是沿着晶体构造中面向与而网之间连接力最弱的平面发生。 相互平行的一系列解理面称一组解理。 G：断口
矿物在外力打击下，不以一定结晶方向发生断裂形 成的断裂面即为断口。
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H：比重 比重指矿物的质量与4℃时同体积水的质量的比值。
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3）地质循环 各内力地质作用及外力地质作用现象进行归类可将
其划分为风化剥蚀、搬运沉积、变质作用以及构造运动4 种类型。这4种类型的地质作用在地壳上构成了一个巧妙 的循环过程，如图所示。
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风化剥蚀使暴露于地壳表面的岩石破碎剥落，破碎剥落 的岩石碎屑物质被一定的外力地质作用搬运后在一定的地 质环境中沉积下来，当这些沉积下来的岩石碎屑物质埋入 地下一定深处，就会在高温高压作用下变质成岩，变质成 岩的岩体在构造运动作用下一旦暴露于地壳表面又会重新 被风化剥蚀，进入下一个循环过程，我们称这种循环为地 质循环。
【精品课件】土力学与地基基础完整版 全套ppt
1925年，太沙基归纳发展了以往的成就，发表了《土 力学》一书，接着，于1929年又与其他作者一起发表了 《工程地质学》这些比较系统完整的科学著作的出现， 带动了各国学者对本学科各个方面的探索。从此，土力 学及地基基础就作为独立的科学而取得不断的进展。时 至今日，土建，水利、桥梁、隧道、道路、港口、海洋 等有关工程中，以岩土体的利用、改造与整治问题为研 究对象的科技领域，因其区别于结构工程的特殊性和各 专业岩土问题的共同性，已融合为一个自成体系的新专 业—“岩土工程”。 它的工作方法就是：调查勘察、试验测定、分析计算、 方案论证，监测控制、反演分析，修改定案；
“第四纪沉积物(层)”或“土”。 五、第四纪沉积物(层) 不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律 和工程地质特征，以下分别介绍其中主要的几种成因类型。 (一)残积物、坡积物和洪积物 1、残积物 残积物是残留在原地未被搬运的那 一部分原岩风化剥蚀后的产物，而 另一部分则被风和降水所带走。 2、坡积物 坡积物是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢 地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡 上而形成的沉积物。
Байду номын сангаас
为地壳的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水平运 动表现为地壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形态的褶皱 和断裂．地壳运动的结果，形成了各种类型的地质构造和地 球表面的基本形态。 3)变质作用：在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩 (原来生 成的各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的渗入下，发生 成分、结构、构造变化的地质作用。 (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它 包括气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、 生物等的作用。 1)风化作用：外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机械破 碎和化学变化的作用。 2)沉积岩和土的生成：原岩风化产物（碎屑物质），在雨雪 水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等
《土力学与地基基础》PPT课件(341张)
在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各 部分之间的相互关系的特征称为土的构造，土的构造最 主要特征就是成层性即层理构造。土的构造的另一特征 是土的裂隙性。
1—4 土的三相比例指标
上节介绍了土的 组成，特别是土颗粒 的粒组和矿物成分， 是从本质方面了解土 的性质的根据。但是 为了对土的基本物理 性质有所了解，还需 要对土的三相——土 粒(固相)、土中水(液 相)和土中气(气相)的 组成情况进行数量上 的研究。
为地壳的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水 平运动表现为地壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形 态的褶皱和断裂．地壳运动的结果，形成了各种类型的 地质构造和地球表面的基本形态。 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩 (原来生成的各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的 渗入下，发生成分、结构、构造变化的地质作用。 (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作 用。它包括气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、 冰川、风、生物等的作用。 1)风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机 械破碎和化学变化的作用。 2)沉积岩和土的生成--原岩风化产物（碎屑物质），在 雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等
二、本课程的特点和学习要求 1 课程的特点： （1）地基及基础课程涉及工程地质学、土 力学、结构设计和施工几个学科领域，内容广 泛、综合性强； （2）课程理论性和实践性均较强。 2学习要求： (1)学习和掌握土的应力、变形，强度和 地基计算等土力学基本原理； (2)学习和掌握浅基础和桩基础的设计方 法； (3)熟悉土的物理力学性质的原位测试技 术以及室内土工试验方法； （4）重视工程地质基本知识的学习，了解 工程地质勘察的程序和方法，注意阅读和使用 工程地质勘察资料能力的培养。
土力学与地基基础 PPT
曲率系数： Cc=(d30)2/(d60× d10)
有效粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时相应 的粒径。
限定粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时相应 的粒径。
中值粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时相应 的粒径。
任务一土的成因与组成
土中水 结合水
自由水
任务二土的物理性质指标
的含水量，亦称为土的含水率。即：
w mW 100% ms
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
2、土的土的密度ρ和重度
单位体积内土的质量称为土的密度ρ ，单位体积内土所受 的重力(重量)称为土的重度 。
m/V g
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
3、土的比重Gs
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称为土粒比重 (无量纲)，亦称为土粒相对密度。即：
建构筑物中将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分 称为基础。
二、地基与基础研究的内容
地基与基础是一门实用性很强的学科，其研究内容 涉及土质学、土力学、结构设计、施工技术以及与 工程建设相关的各种技术问题。
二、地基与基础研究的内容
为了保证建筑物的安全和正常使用，在地基基础设计中 ，须满足以下3个技术条件：
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-砂土抗剪强度理论与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论
法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解 美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
《土力学与地基基础》课件
地基承载力计算方法：极限 平衡法、弹性半空间法等
地基承载力定义：地基所能 承受的最大压力
地基承载力验算：根据设计要 求，计算地基承载力是否满足
要求
地基承载力影响因素：土质、 地下水位、地基深度等
地基变形类型： 沉降、侧向位移、 倾斜等
地基变形计算方 法：弹性半空间 法、有限元法等
地基变形控制措施： 加强地基处理、采 用桩基础等
添加标题
破坏阶段：土在外力 作用下产生的应力和 应变达到极限，土体 破坏
抗剪强度：土抵抗剪切破坏的能力 摩擦角：土颗粒之间的摩擦力 影响因素：土的颗粒大小、形状、排列方式等 应用：地基承载力计算、边坡稳定分析等
土的压缩性：土在压力作用下体积减小 的性质
固结过程：包括初始固结、次固结、超 固结等阶段
膨胀土地基的特点： 吸水膨胀、失水收 缩
膨胀土地基的危害： 地基不均匀沉降、 开裂、变形
膨胀土地基的处理 方法：换填、强夯、 注浆、化学加固等
工程实例：某高速公路 膨胀土地基处理工程， 采用换填法进行地基处 理，取得了良好的效果。
汇报人：
保证建筑物安全
地基处理方法：包括换填法、强夯法、挤密法、注浆法等 方案选择依据：根据场地条件、工程要求、经济性等因素综合考虑 优化方法：采用数值模拟、试验研究等手段进行优化 案例分析：结合实际工程案例，分析地基处理方案的选择与优化过程
监测内容：沉 降、位移、应
力、应变等
监测方法：仪 器监测、现场 观测、试验检
测等
质量评价标准： 地基承载力、 变形控制、稳
定性等
案例分析：某 工程地基处理 工程监测与质
量评价实例
PART EIGHT
软土地基的特点：含水量高、压缩性高、抗剪强度低
绪论 土力学与地基基础PPT课件
第35页/共39页
试验
原理 方法 指标
第36页/共39页
计算公式
来源 意义 应用
第37页/共39页
结 束
第38页/共39页
感谢您的观看！
勘查技术与工程研究所
第39页/共39页
问题：塔身向东北方向严重倾斜，
塔顶离中心线达2.31m，底层塔 身发生不少裂缝，成为危险建筑 物。
原因：坐落于不均匀粉质粘土层，
产生不均匀沉降。
处理：在四周建造圈桩排式地下
连续墙并对塔周围与塔基进行钻 孔注浆和打设树根桩加固塔身。
第18页/共39页
1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m×1250m 填筑量：180×106m3 平均厚度：33m
强度特性 变形特性 渗透特性
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
第26页/共39页
土力学的学习方法
注意土的基本特点：通过与其它材料对比 注重理论联系实际：通过现场观察与试验 注重正确学习方法 - 概念，原理，方法
- 内容间联系 - 要记忆，但不能死记
日本 关西机场
世界最大的人工岛
第19页/共39页
关西机场
问题：沉降大且不均匀 • 设计沉降：5.7-7.5 m • 完成时(1990年)实际沉降： 8.1 m，5cm/月 • 预测主固结需：20年 • 比设计多超填：3m
第20页/共39页
Teton坝渗流破坏过程
土坝，
损失
Teton
高90m，
直接8000万美元，
长1000m，
起诉5500起，2.5
坝 （ 美 国
1975年建成 次年6月失事
试验
原理 方法 指标
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计算公式
来源 意义 应用
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结 束
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感谢您的观看！
勘查技术与工程研究所
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问题：塔身向东北方向严重倾斜，
塔顶离中心线达2.31m，底层塔 身发生不少裂缝，成为危险建筑 物。
原因：坐落于不均匀粉质粘土层，
产生不均匀沉降。
处理：在四周建造圈桩排式地下
连续墙并对塔周围与塔基进行钻 孔注浆和打设树根桩加固塔身。
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1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m×1250m 填筑量：180×106m3 平均厚度：33m
强度特性 变形特性 渗透特性
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
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土力学的学习方法
注意土的基本特点：通过与其它材料对比 注重理论联系实际：通过现场观察与试验 注重正确学习方法 - 概念，原理，方法
- 内容间联系 - 要记忆，但不能死记
日本 关西机场
世界最大的人工岛
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关西机场
问题：沉降大且不均匀 • 设计沉降：5.7-7.5 m • 完成时(1990年)实际沉降： 8.1 m，5cm/月 • 预测主固结需：20年 • 比设计多超填：3m
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Teton坝渗流破坏过程
土坝，
损失
Teton
高90m，
直接8000万美元，
长1000m，
起诉5500起，2.5
坝 （ 美 国
1975年建成 次年6月失事
土力学与地基基础4-1
工程实例－土坡稳定
The slide extended for about 1100 feet along the embankment. At the north end, near the inletoutlet structure visible in this photo, the scarp at the top of the slide was about 30 feet high. At the bottom of the slope the toe of the slide moved horizontally about 30 feet out into the reservoir.
施工观测及质量检验
三、沉降观测 1.观测点的布置： 沿场地对称轴线、场地中心、坡顶、坡脚和场外 10m范围 2.资料应用 ⑴推算最终变形量；⑵求任意时间固结度； ⑶控制加荷速率。 四、边桩位移观测
4.6 土的强度特性
砂性土的剪切性状
砂土的抗剪强度受密度、颗粒形状、表面粗糙度 和级配的影响。对于一般砂土来讲，影响抗剪强 度的主要因素是其初始孔隙比（或初始干密度） 初始孔隙比越小，抗剪强度越高 同一种砂土在相同的孔隙比下饱和时的内摩擦角 比干燥时小
例题2 已知某地基土的c=20kPa，Φ=20°，若地基中某 点的大主应力为300kPa，当小主应力为何值时，该土 处于极限平衡状态?并说明其剪裂的位置。 解：已知最大主应力σ1=300kPa，将有关数据代 入公式，得最小主应力的计算值：
4.3 抗剪强度试验方法
测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验 按照常用的试验仪器将剪切试验分为 直接剪切试验 三轴压缩试验 无侧向抗压强度试验 十字板剪切试验
工程实例－土坡稳定
土力学与地基基础工程ppt课件
4+2
天然 项 地基 目 上浅 八 基础
设计
天然地基浅基础设 计 基 埋 基 定 计 减 降；的 础 置 础 ； 轻 措扩基 的 深 底 刚 基 施展本 类 度 面 性 础 ；基规 型 的 尺 基 不 天础定 ； 选 寸 础 均 然设； 基 择 的 的 匀 地计浅 础 ； 确 设 沉 基；会设定择定了降刚计、、；解的会性；基基减措天基会础础轻施然础设埋底基。浅、计置面础基扩的深尺不础展基度寸均施基本的的匀工础规选确沉； 浅基础施工。
3.用灵活的教学方法 。
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22
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23
《土力学与地基基础》说课内容
一、课程性质、地位和目标 二、教学资源 三、学情分析 四、教学设计 五、教学方法和手段 六、考核方式 七、教学效果
.
24
四、教学设计
1
设计指导思想
在校内教学过程中，将“教”、“学”、“做”相结 合课，程理总论体教设学计、思实路践：教根学据融建为筑一工体程。技实术现专讲业练基结于合工，作学过 为做程充构合分建一体课。现程同任体时务系，引，将领按校、照内实能实践力训导培与向养校课的外程需顶思求岗想来实，选习将择相本课结课程合程内，的容使教； 学学变活生知动在识分思本解想位设观为计念能成、力若专本干业位项理，目论以，、任以专务项业与目技能为能力单方分元面析组真为织正依教受据学到，，职设以 典业定型化职案的业例、能为全力载方培体位养，的目引培标出养；相、改关锻变专炼原业，有理从的论课而知使程识学讲，生课使形真学正式生掌，在握突工出地程 实基创践与新中基能加础力深工的对程培专基养业本，知理创识论设、和工专基作业本情技技景能能，的，结理并合解使职与其业应分资用析格，问考培题试养、要学 生解求综，决合培问职养题业学和能生创力独新，立能满分力足析进学解一生决步职基提业础高生工，涯以程发实及展际充的问分需调题要的动。基学本生的能 学力习。积极性和能动性，培养学生良好的学习方法与获取 知识的能力。
土力学(全套318页PPT课件)
苏州名胜虎丘塔
土 • 虎丘塔共七层，高47.5m，底层直径13.7m。 呈八角形，全为砖砌，在建筑艺术风格上有独 特的创意，被国务院公布为全国重点文物保护 单位。
力 • 目前该塔倾斜严重塔顶偏离中心线2.31m。经 勘探发现，该塔位于倾斜基岩上，复盖层一边 深3.8m，另一边为5.8m。由于在一千余年前
土 • 作为建筑地基、建筑介质或建筑材料的地壳表 层土体是土力学的研究对象。
• 土力学不仅研究土体当前的性状，也要分析其 性质的形成条件，并结合自然条件和建筑物修
力 建后对土体的影响，分析并预测土体性质的可 能变化，提出有关的工程措施，以满足各类工 程建筑的要求。
学 • 土力学是一门实践性很强的学科，它是进行地 基基础设计和计算的理论依据。
• 土力学研究对象：与工程建设有关的土
上部结构、基础和地基三者之间的关系
土 • 地基（Ground） 由于建筑
物的修建，使一定范围内土层
的应力状态发生变化，这一范
力
围内的地层称为地基。
• 基础（Foundation）指与地基
接触的建筑物下部结构。
学 • 一般建筑物由上部结构 （Superstructure）和基础两 部分组成。
坏或不能正常使用，这类问题在土力学中叫做 变形问题。
力 • 如果土受力超过了它所能承受的能力，土便要 被破坏，建筑物将随之倒毁或不能使用。土体 的破坏，在力学中亦称为稳定性丧失。研究土
学 体是否会破坏这一类问题称为稳定问题，土的 稳定性取决于它的强度。
二、土力学研究特点.内容与方法
土 • 土力学是研究与工程建筑有关的土的变形和强度 特性，并据此计算土体的固结与稳定，为各项专 门工程服务。
学 • 掌握土体变形与强度指标的测定方法及在工程实践中 的应用。 • 掌握土的动力特性的基本概念。来自三、土力学发展简史与趋势
土力学与地基基础课件
二、地质作用的动力能及来源
（一）内部能 内部能来自地球本身的能， 包括重力能、地热能、旋转能等。 （二）外部能 外部能主要是来自地球以外 的太阳辐射能和日、月引力能。
三、地质作用基本类型
根据地质作用的动力能来源和作用的 主要部位，可分为内动力地质作用（简称 内力地质作用或内力作用）和外动力地质 作用（简称外力地质作用或外力作用）两 大类型（表1－2－l）。
1、角岩 2、大理岩 3、石英岩 4、板岩 5、千枚岩 6、片岩 7、片麻岩 8、混合花岗岩
二 地球内部层圈及其 主要特征
（一）地壳（Crust） （二）地幔（Mantle) （三）地核（Core）
（一）地壳（Crust）
固体地球在莫霍面以上的部分称为地壳， 它厚约33公里（大陆）或7公里（深海）， 总平均厚度16公里，大致为地球半径的1／ 400，仅是地球表层的一层薄壳。大陆地壳 可分为上下两层，上层为花岗岩质层或硅 铝层；下层为玄武岩质层或硅镁层。
（4）玄武岩 （3）辉长岩 该岩石颜色总体上较深，以黑、 该岩石颜色以灰黑、深绿 绿、灰绿、暗紫色等为主，矿 色为主，中粗粒半自形粒 物成分同辉长岩，以辉石和基 状结构（又称辉长结构）， 性斜长石为主。其结构以斑状 块状构造、条带状构造， 结构或无斑隐晶结构为主，也 属基性侵人岩。 有半晶质和玻璃质结构（较 辉绿岩在福建多以脉状浅 少），常见的斑晶为橄榄石 成侵人于中生代火山岩中。 （常蚀变变成伊丁石）、斜长 石、辉石等，基质多为隐晶质； 气孔构造及杏仁构造普遍发育， 有时枕状构造、块状构造，有 的厚层状玄武岩还有十分发育 的柱状节理（如福建龙海牛头 山火山口的玄武岩具典型的柱 状节理，现已开发为国家级地 质公园）。
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分层总和法的另一种形式
沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地 基沉降计算经验系数
szzd z 1 zd z A
0Es
Es 0 z
Es
深度z范围内的 附加应力面积
附加应力面积
z
z
A
0
z
dz
p0
Kdz
0
附加应力通 代入 引入平均附
式σz=K p0
加应力系数
z
0
Kdz
A
z
p0 z
因此附加应力 面积表示为
计算结果偏小
采用基础中心点下土的附加应力和沉降 计算结果偏大
A p0z
因此
s
p0
z Es
地基沉降计算深度z1nb
zi-1
56
zi
第i层
34
△z 第n层
p0
2
1
2
Ai
zi
34
ip0
p0
1 5
Ai-16
2 zi-1
i-1p0
沉降计算深度zn应该满足
n
sn 0.025 si i1
当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续计 算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满足上 式，若计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表面为止
当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围内，基础中 点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算
znb (2 .5 0 .4ln b )
地基最终沉降量修正公式
s
ss
s
n i1
E ps 0i(zi
i zi1
) i1
地基沉降计算中的有关问题
1.分层总和法在计算中假定不符合实际情况
假定地基无侧向变形
S<[S] 满足设计要求 S>[S] 不满足设计要求
地基的沉降及不均匀沉降
（墨西哥城）
计算方法：
• 分层总和法（道路工程） • 《规范》法（建筑工程） • 弹性力学公式 • 有限单元法
4.2.1 分层总和法
1.基本假设
地基是均质、各向同性的半无限线性 为了弥补假定
变形体，可按弹性理论计算土中应力。所引起误差，取
在压力作用下，地基土不产生侧向变 形，可采用侧限条件下的压缩性指标。
基底中心点下的 附加应力进行计 算，以基底中点
的沉降代表基础
2.单一压缩土层的沉降计算
的平均沉降
在一定均匀厚度土层上施加连续均布 荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减 小，土层产生压缩变形，没有侧向变
形。
3.定义： 先将地基土分为若干土层， 各土层厚度分别为 h1,h2,h3,……,hn。计算每层 土的压缩量s1,s2,s3,….,sn。 然后累计起来，即为总的 地基沉降量s。
原位测试方法包括： 载荷试验、静力触探试验、旁压试验等
载荷试验示意图
反压重物
反力梁
千斤顶 百分表
基准梁
荷载板
载荷试验结果分析图－地基土的变形模量
s(12)b0 p/E0 E0(12)b1p/s1
土的弹性模量
定义:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变比值。
如果在动荷载（如车辆荷载、风荷载、地震荷载）作
n
ss1s2s3...sn si i1
4.计算原理
•
e
e1 e2 e3 e4
p1p2 p3
p4 p
P1=自重应力 P2=自重应力+附加应力
si
e1i e2i 1e1i
hi
5.计算步骤
确定基础沉降计算深度
d
一般σz=0.2σc 软土σz=0.1σc（若沉降深度范
围内存在基岩时，计算至基岩 表面为止）
推导H ：e1e2 1e1
H1
eap
H
ap 1e1
H1
公式 E s(1 ： e1)/a
Es
p
H/H1
1e1 a
(4)土的回弹再压缩曲线及回弹再压缩模量
4.1.3 土的压缩性原位测试
原位测试方法适用于： • 地基土为粉、细砂、软土，取原状土样困难。 • 国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格
要求的工程。
4、土的压缩性和地基沉降计算
4.1 土的压缩性 4.2 地基最终沉降量计算 4.3 地基沉降与时间的关系
4.1 土的压缩性
土的压缩性高低，常用压缩性指标定量 表示。压缩性指标，通常由工程地质勘 察取天然结构的原状土样，进行室内压 缩试验测定。
4.1.1 室内压缩试验
(1)试验仪器
(2)试验方法：侧限压缩试验
地
基 σc线
沉 降 计
σz线
确定地基分层算 深 Nhomakorabea1.不同土层的分界面与地下水位 度
面为天然层面
2.每层厚度hi ≤0.4b
计算各分层沉降量
根据自重应力、附加应力曲线、 e-p压缩曲线计算任一分层沉降量
计算基础最终沉降量
6. 公式解释：
σZ(i-1)
Hi
σZi
4.2.2 《规范》法
由《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）提出
(3)试验结果（土的压缩曲线图片）
(4)试验结果（孔隙比）的推导
H0 H0 Hi 1e0 1ei ei e0HH0 (1e0)
Hi e0 ei H0 1e0
e 0 G s(1 w 0 )(w / 0 ) 1
4.1.2 土的压缩性指标
(1)土的压缩系数
ade/dp
atanee1e2
p p2p1
最终沉降量
沉降与时间的关系
2.地基沉降的原因：
• 外因：主要是建筑物荷载在地基中产生 的附加应力。（宏观分析）
• 内因：土的三相组成。（微观分析）
A)地基沉降的外因:通常认为地基土层在自重作 用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中 产生的附加应力。
z0
A
施工前z0
p A
Net stress increase
施工 后 p 附加 pz0
B)内因:土由三相组成，具有碎散性，在附加 应力作用下土层的孔隙发生压缩变形，引 起地基沉降。
h
3.计算目的：预知该工程建成后将产生的最终沉 降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，判断地基变 形是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时， 为采取相应的工程措施提供科学依据，保证建 筑物的安全。
* 为了便于比较，通常采用压力段由
p1=100kPa 增加到p2=200kPa 时的压缩系
数a1-2来评定土的压缩性如下：
0.1
低压缩性
a12 /MP1a
中压缩性
0.5
高压缩性
(2)土的压缩指数
C clop e1 2 g e l2op 1g e/lop2 g/p (1)
(3)土的压缩模量
用时，都是可恢复的弹性变形。
变形模量、压缩模量的关系
无侧限条件 完全侧限条件
变形模量 压缩模量
换算关系
σx=σy=K0σz
x
x
E0
y
E0
z
E0
0
z
z
Es
z
z
E0
y
E0
x
E0
K0/1 ()
E 0E s(12 u K 0)E s
4.2 地基最终沉降量计算
1.地基的最终沉降量：是指地基在建筑
物等其它荷载作用下，地基变形稳定后的 基础底面的沉降量。