地基与基础课件绪论
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80年代，塔身已向东北方向严重倾斜，不仅 塔顶离中心线已达2.31m，而且底层塔身发生不 少裂缝，东北方向为竖直裂缝，西南方向为水平 裂缝，成为危险建筑而封闭。在国家文物管理局 和苏州市人民政府领导下，召开多次专家会议， 采取在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔 周围与塔基进行钻孔注浆和树根桩加固塔身，由 上海市特种基础工程研究所承担施工，获得成功。
下打入10根50米长的钢柱。今天
看来，意大利政府所采取的种种
措施颇具成效，终于使这座举世
无双、经历了数百年风雨的罗马
式建筑摘掉了钢绳的束缚，摆脱
2021/2/16
了倒塌的危机。 30
比萨斜塔是属于 比萨大教堂的一 座钟楼，是一组 古建筑群的组成 部分。
2021/2/16
尽管比萨斜塔正处 于拯救之中，但游
2021/2/16
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赵州石桥
2021/2/16
10
根据≤梦溪笔谈≥记载，北宋初著名木工 喻皓（公元989年）在建造开封开宝寺木 塔时，考虑到当地多西北风，便特意使 建于饱和土上的塔身稍向西北倾斜，设 想在风力的长期断续作用下可以渐趋复 正。可见在当时的工匠已考虑到建筑物 地基的沉降问题了。
2021/2/16
够（只有３米深），再加上用大理石砌筑的塔身非常重，因
而造成塔身不均衡下沉所致。这种情况的发生，完全是由于
建筑师对当地地质构造缺乏全面、缜密的调查和勘测，使其
设计有误造成的。
为了防止斜塔继续倾斜，当局在
斜塔北侧的塔基下码放了数百吨
重的铅块，并使用钢丝绳从斜塔
的腰部向北侧拽住，还抽走了斜
塔北侧的许多淤泥，并在塔基地
2021/2/16
14
1925年美国K.太沙基（Terzaghi）归 纳发展了以往的理论，发表了《土力学》 一书，他被认为是土力学的奠基人。
从1936年在美国召开的第一届国际土力 学与基础工程会议起，土质土力学方面的国际 学术交流日益活跃。世界各地包括中国在内的 许多国家也都交流和总结了本学科新的研究成 果和实践经验，促进了该学科的发展。
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2． 土的工程地质性质，包括土的物理性质、水 理性质和力学性质。
土的物理性质是指土所处的物理状态，诸如密度、 含水状况、孔隙或空隙发育情况等。水理性质是指土 与水相互作用所表现出来的特性，如可塑性、胀缩性、 吸水性、黄土的湿陷性、砂土的液化和软土的触变等。 力学性质是指土在外力作用下或土的受力环境发生改 变时表现出的变形和强度特性，包括土体中的应力分 布、变形特征和抗剪强度等。
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返回
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这是举世闻名的建筑物倾斜的典型 实例。 比萨斜塔于１１７４年动工 兴建，１３５０年完工，为８层圆 柱形建筑，全部用白色大理石砌成， 塔高５４．５米，塔身墙壁底部厚 约４米，顶部厚约２米余，塔体总 重量达１．４２万吨。在底层有圆 柱１５根，中间六层各３１根，顶 层１２根，这些圆形石柱自下而上 一起构成了八重２１３个拱形券门。 整个建筑，造型古朴而灵巧，为罗 马式建筑艺术之典范。钟置于斜塔 顶层。塔内有螺旋式阶梯２９４级， 游人由此登上塔顶或各层环廊，可 尽览比萨城区风光 。
2021/2/16
3
天然地基浅基础的设计
1）、独立基础设计 包括独立的刚性基础、扩展基础的结构 构造设计与地基设计与验算。
2）、梁板式基础的简化计算 主要介绍柱下条形基础设计的两种方 法：倒梁法、静定分析法。
3）地基上梁与板的分析 介绍三种弹性地基模型，重点介绍文克勒 地基模型。
2021/2/16
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结束 谢谢！
Keep Connecting In The Future
2021/2/16
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此塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建 隆二年，（公元961年），距今已有1036年悠久 历史。全塔7层，高47.5m。塔的平面呈八角形， 由外壁、回廊与塔心三部分组成。塔身全部青砖 砌筑，外形仿楼阁式木塔，每层都有8个壶门，拐 角处的砖特制成圆弧形，建筑精美。1961年3月4 日，国务院将此塔列为全国重点保护文物。
客仍络绎不绝。 （摄于2000年）
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32
该谷仓平面呈矩形，南北向长59.44m， 东西向宽23.47m，高31.00m，容积 36368立方米，容仓为圆筒仓，每排13 个圆仓，5排共计65个圆筒仓。谷仓基 础为钢筋混凝土筏板基础，厚度61cm， 埋深3.66m。谷仓于1911年动工，1913 年完工，空仓自重20000T，相当于装 满谷物后满载总重量的42.5%。
贵的历史文物，吸引无数世界各地游客。全塔总重约 145MN，基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为 粉砂，下面为粉土和粘土层。目前塔向南倾斜，南北 两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜 5.5°，成为危险建筑。
2021/2/16
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比萨塔倾斜与纠偏
塔体出现倾斜的主要原因是土层强度差，塔基的基础深度不
•6、冻涨开裂
盘锦市房屋冻胀开裂
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三、本学科的发展历史，
本学科是人们在在长期工程实践中形成发展起 来的一门学科。
我国劳动人民从远古时代就能利用土石作 为地基和建筑材料修筑房屋了。如西安新石器 时代的半坡村遗址，就发现有土台和石础，这 就是古代的"堂高三尺、茅茨土阶"（语见≤韩非 子≥）的建筑。我国举世闻名的秦万里长城逾千 百年而留存至今。充分体现了我国古代劳动人 民的高超水平。
11
而作为本学科理论基础的土力学的 发端，始于十八世纪兴起了工业革 命的欧洲。随着资本主义工业化的 发展，为了满足向国内外扩张市场 的需要，陆上交通进入了所谓"铁路 时代"，因此，最初有关土力学的个 别理论多与解决铁路路基问题有关。
2021/2/16
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1773年，法国的C.A.库伦（Coulomb）
②作用于地基的荷载不超过地基的承载能力。因此 需要学习附加应力和地基沉降量的计算方法，了 解地基允许变形量的概念和影响因素等。
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4． 地基土的抗剪性和地基承载力
需要掌握土的抗剪强度测定的各种方法 和工程应用，土的极限平衡的概念和临 塑荷载、临界荷载、极限荷载的物理意 义和计算方法；确定地基承允许沉载力 的理和经验方法。
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隋朝石工李春所修建成的赵州 石拱桥，造型美观，至今安然无恙。 桥台砌置于密实的粗砂层上，一千 三百多年来估计沉降量约几厘米。 现在验算其基底压力约500-600kpa， 这与现代土力学理论给出的承载力 值很接近。
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河北赵州石桥
建于1300多年前（桥长约51m，净跨 37m） 建造该桥的石材为青白色石灰岩 比意大利人建石拱桥晚400多年,但在 主拱肋与桥面间设计“敞肩拱” ，比 外国早了1200多年
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四、学习内容
1． 土的成因、结构、物质组成及其与工程 地质性质之间的相互关系；
一般来说，地质成因相同，处于相似条 件下的土体，其工程地质特征具有很大的一 致性。由于土体的形成与演变过程决定了土 的物质成分与结构组成，成分与结构则是决 定其工程地质性质的内在因素，因此根据土 的成因、成分进行工程地质分类，分析其工 程地质性质的变化规律是土质学研究的重要 内容。
根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公 式，提出了计算挡土墙土压力的滑楔理 论。 1869年英国的W.G.M.朗肯（Rankine） 又从不同角度 提出了挡土墙土压力理论。
2021/2/16
13
1885年法国J.布辛奈斯克 （Boussinesq）求得了弹性 半无限空间在竖向集中力作用
下的应力和变形的 Boussinesq解。 1922年瑞典W.费兰纽斯 （Fellenius）为解决铁路塌方 问题提出了土坡稳定分析法。
地基与基础课件绪论
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土力学与地基基础
第一课：绪论
土木系
2
一、本学科的研究内容
包括：
土质与土力学研究内容：
1）土质学内容：
确定土的组成成分、组织结构、物理水理性质，制 定土的分类
2）土力学研究内容：
1）、土中的应力与变形特征、地基沉降量计算 2）土的强度与承载力确定 3）土压力与土坡稳定分析。
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3、地基土的压缩性与地基沉降计算
受建筑物影响的那部分地层称为地基；建筑 物向地基传递荷载的下部结构就是基础。建筑物 的建造使地基中原有的应力状态发生变化。这就 必须运用力学方法来研究荷载作用下地基土的变 形和强度问题，以便地基设计满足二个基本条件：
①控制基础沉降使之不超过地基的允许沉降量
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5． 土压力和土坡稳定性
掌握三种土压力产生条件、计算方法 和原理；土坡稳定性的分析原理和计算方 法与技巧；土压力和土坡稳定分析理论在 支挡结构设计中的应用。
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6、天然地基浅基础的设计
1）、独立基础设计 包括独立的刚性基础、扩展基础的结构构造设计
与地基设计与验算。 2）、梁板式基础的简化计算
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•香港宝城大厦土坡滑动
香港地区人口稠密，市区建筑密集。新建住
宅只好建在山坡上。1972年7月，香港发生一
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二、本学科的意义
随着人口不断密集，人类活动的范围日益狭小， 现代工程建设不得不向高（高层建筑）、深 （地下工程）、远（高速公路）的方向发展。 同时通过对不良场地土体的改善进行工程建设， 可以充分地利用日益紧缺的土地资源。因此土 质土力学在现代土木工程建设事业中发挥着举 足轻重的作用。
基础是根本，其的造价往往占总造价30％，且 为隐蔽工程，出了事故不易处理。基础的稳固 是建筑物安全使用的根本保证。
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工程实例
•下面，通过一系列的工程实例 来认识一下学习
该课程的意义和作用 ：
•常见的事故有：
•1、建筑物的倾斜、开裂：虎丘塔 比萨斜塔
•2、建筑物的滑移 加拿大特朗斯康谷仓
3、砂基液化
唐山矿冶学院书库
•4、土（岩）坡失稳 南京江南水泥厂 香港宝城大厦
•5、沉降量过大
上海展览中心馆
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该塔自1173年9月8日动工，至1178年在建至第4层中部， 但兴建至第三层时，高度约29m，因塔明显倾斜而停工。 94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高 48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370 年竣工，全塔共8层，高度为55m。塔身呈圆筒形， 1~6层由优质大理石砌成，顶部7~8层采用砖和轻石料。 塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案，是一座宏伟而 精致的艺术品。1590年伽利略在此塔做落体实验，创 建了物理学上著名的落体定律。斜塔成为世界上最珍
主要介绍柱下条形基础设计的两种方法： 倒梁法、静定分析法。 3）地基上梁与板的分析 介绍三种弹性地基模型，重点介绍文克勒地基模 型。
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4）、桩基础设计
主要介绍单桩承载力的计算、群桩承载力的 验算、承台设计验算等桩基设计步骤。
5）、深开挖工程中的土力学问题
包括基础开挖过程中常见问题、基坑维护的 支挡结构设计，如刚性挡土墙与柔性支挡结构设 计验算。
1913年9月装谷物，10月17日当谷仓已装了31822 谷物时， 发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜，并在24 小时内谷仓倾斜，倾斜度离垂线达26°53ˊ，谷仓西端下沉 7.32m，东端上抬1.52m，上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。
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事故原因：
谷仓地基土事先未进行调查研究，据邻近结构物 基槽开挖试验结果，计算地基承载力为352kPa， 应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，谷仓 地基实际承载力为（193.8-276.6）kPa，远小于 谷仓破坏时发生的压力329.4kPa，因此，谷仓地 基因超载发生强度破坏而滑动。 事后在下面做了 七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个 50t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４米。
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源自文库
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时至今日，伴随着工程建设事业 突飞猛进的发展，土质土力学围绕从 宏观到微观结构、本构关系与强度理 论、物理模拟与数值模拟、测试与监 测技术、土质改良等方面取得了长足 进展。电子技术的应用为这门学科注 入了新的活力，实现了测试技术的自 动化和理论分析的准确性，标志着本
学科进入一个新的时期。
下打入10根50米长的钢柱。今天
看来，意大利政府所采取的种种
措施颇具成效，终于使这座举世
无双、经历了数百年风雨的罗马
式建筑摘掉了钢绳的束缚，摆脱
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了倒塌的危机。 30
比萨斜塔是属于 比萨大教堂的一 座钟楼，是一组 古建筑群的组成 部分。
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尽管比萨斜塔正处 于拯救之中，但游
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赵州石桥
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根据≤梦溪笔谈≥记载，北宋初著名木工 喻皓（公元989年）在建造开封开宝寺木 塔时，考虑到当地多西北风，便特意使 建于饱和土上的塔身稍向西北倾斜，设 想在风力的长期断续作用下可以渐趋复 正。可见在当时的工匠已考虑到建筑物 地基的沉降问题了。
2021/2/16
够（只有３米深），再加上用大理石砌筑的塔身非常重，因
而造成塔身不均衡下沉所致。这种情况的发生，完全是由于
建筑师对当地地质构造缺乏全面、缜密的调查和勘测，使其
设计有误造成的。
为了防止斜塔继续倾斜，当局在
斜塔北侧的塔基下码放了数百吨
重的铅块，并使用钢丝绳从斜塔
的腰部向北侧拽住，还抽走了斜
塔北侧的许多淤泥，并在塔基地
2021/2/16
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1925年美国K.太沙基（Terzaghi）归 纳发展了以往的理论，发表了《土力学》 一书，他被认为是土力学的奠基人。
从1936年在美国召开的第一届国际土力 学与基础工程会议起，土质土力学方面的国际 学术交流日益活跃。世界各地包括中国在内的 许多国家也都交流和总结了本学科新的研究成 果和实践经验，促进了该学科的发展。
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2． 土的工程地质性质，包括土的物理性质、水 理性质和力学性质。
土的物理性质是指土所处的物理状态，诸如密度、 含水状况、孔隙或空隙发育情况等。水理性质是指土 与水相互作用所表现出来的特性，如可塑性、胀缩性、 吸水性、黄土的湿陷性、砂土的液化和软土的触变等。 力学性质是指土在外力作用下或土的受力环境发生改 变时表现出的变形和强度特性，包括土体中的应力分 布、变形特征和抗剪强度等。
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这是举世闻名的建筑物倾斜的典型 实例。 比萨斜塔于１１７４年动工 兴建，１３５０年完工，为８层圆 柱形建筑，全部用白色大理石砌成， 塔高５４．５米，塔身墙壁底部厚 约４米，顶部厚约２米余，塔体总 重量达１．４２万吨。在底层有圆 柱１５根，中间六层各３１根，顶 层１２根，这些圆形石柱自下而上 一起构成了八重２１３个拱形券门。 整个建筑，造型古朴而灵巧，为罗 马式建筑艺术之典范。钟置于斜塔 顶层。塔内有螺旋式阶梯２９４级， 游人由此登上塔顶或各层环廊，可 尽览比萨城区风光 。
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天然地基浅基础的设计
1）、独立基础设计 包括独立的刚性基础、扩展基础的结构 构造设计与地基设计与验算。
2）、梁板式基础的简化计算 主要介绍柱下条形基础设计的两种方 法：倒梁法、静定分析法。
3）地基上梁与板的分析 介绍三种弹性地基模型，重点介绍文克勒 地基模型。
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结束 谢谢！
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此塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建 隆二年，（公元961年），距今已有1036年悠久 历史。全塔7层，高47.5m。塔的平面呈八角形， 由外壁、回廊与塔心三部分组成。塔身全部青砖 砌筑，外形仿楼阁式木塔，每层都有8个壶门，拐 角处的砖特制成圆弧形，建筑精美。1961年3月4 日，国务院将此塔列为全国重点保护文物。
客仍络绎不绝。 （摄于2000年）
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该谷仓平面呈矩形，南北向长59.44m， 东西向宽23.47m，高31.00m，容积 36368立方米，容仓为圆筒仓，每排13 个圆仓，5排共计65个圆筒仓。谷仓基 础为钢筋混凝土筏板基础，厚度61cm， 埋深3.66m。谷仓于1911年动工，1913 年完工，空仓自重20000T，相当于装 满谷物后满载总重量的42.5%。
贵的历史文物，吸引无数世界各地游客。全塔总重约 145MN，基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为 粉砂，下面为粉土和粘土层。目前塔向南倾斜，南北 两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜 5.5°，成为危险建筑。
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比萨塔倾斜与纠偏
塔体出现倾斜的主要原因是土层强度差，塔基的基础深度不
•6、冻涨开裂
盘锦市房屋冻胀开裂
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三、本学科的发展历史，
本学科是人们在在长期工程实践中形成发展起 来的一门学科。
我国劳动人民从远古时代就能利用土石作 为地基和建筑材料修筑房屋了。如西安新石器 时代的半坡村遗址，就发现有土台和石础，这 就是古代的"堂高三尺、茅茨土阶"（语见≤韩非 子≥）的建筑。我国举世闻名的秦万里长城逾千 百年而留存至今。充分体现了我国古代劳动人 民的高超水平。
11
而作为本学科理论基础的土力学的 发端，始于十八世纪兴起了工业革 命的欧洲。随着资本主义工业化的 发展，为了满足向国内外扩张市场 的需要，陆上交通进入了所谓"铁路 时代"，因此，最初有关土力学的个 别理论多与解决铁路路基问题有关。
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1773年，法国的C.A.库伦（Coulomb）
②作用于地基的荷载不超过地基的承载能力。因此 需要学习附加应力和地基沉降量的计算方法，了 解地基允许变形量的概念和影响因素等。
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4． 地基土的抗剪性和地基承载力
需要掌握土的抗剪强度测定的各种方法 和工程应用，土的极限平衡的概念和临 塑荷载、临界荷载、极限荷载的物理意 义和计算方法；确定地基承允许沉载力 的理和经验方法。
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隋朝石工李春所修建成的赵州 石拱桥，造型美观，至今安然无恙。 桥台砌置于密实的粗砂层上，一千 三百多年来估计沉降量约几厘米。 现在验算其基底压力约500-600kpa， 这与现代土力学理论给出的承载力 值很接近。
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河北赵州石桥
建于1300多年前（桥长约51m，净跨 37m） 建造该桥的石材为青白色石灰岩 比意大利人建石拱桥晚400多年,但在 主拱肋与桥面间设计“敞肩拱” ，比 外国早了1200多年
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四、学习内容
1． 土的成因、结构、物质组成及其与工程 地质性质之间的相互关系；
一般来说，地质成因相同，处于相似条 件下的土体，其工程地质特征具有很大的一 致性。由于土体的形成与演变过程决定了土 的物质成分与结构组成，成分与结构则是决 定其工程地质性质的内在因素，因此根据土 的成因、成分进行工程地质分类，分析其工 程地质性质的变化规律是土质学研究的重要 内容。
根据试验创立了著名的砂土抗剪强度公 式，提出了计算挡土墙土压力的滑楔理 论。 1869年英国的W.G.M.朗肯（Rankine） 又从不同角度 提出了挡土墙土压力理论。
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1885年法国J.布辛奈斯克 （Boussinesq）求得了弹性 半无限空间在竖向集中力作用
下的应力和变形的 Boussinesq解。 1922年瑞典W.费兰纽斯 （Fellenius）为解决铁路塌方 问题提出了土坡稳定分析法。
地基与基础课件绪论
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土力学与地基基础
第一课：绪论
土木系
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一、本学科的研究内容
包括：
土质与土力学研究内容：
1）土质学内容：
确定土的组成成分、组织结构、物理水理性质，制 定土的分类
2）土力学研究内容：
1）、土中的应力与变形特征、地基沉降量计算 2）土的强度与承载力确定 3）土压力与土坡稳定分析。
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3、地基土的压缩性与地基沉降计算
受建筑物影响的那部分地层称为地基；建筑 物向地基传递荷载的下部结构就是基础。建筑物 的建造使地基中原有的应力状态发生变化。这就 必须运用力学方法来研究荷载作用下地基土的变 形和强度问题，以便地基设计满足二个基本条件：
①控制基础沉降使之不超过地基的允许沉降量
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5． 土压力和土坡稳定性
掌握三种土压力产生条件、计算方法 和原理；土坡稳定性的分析原理和计算方 法与技巧；土压力和土坡稳定分析理论在 支挡结构设计中的应用。
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6、天然地基浅基础的设计
1）、独立基础设计 包括独立的刚性基础、扩展基础的结构构造设计
与地基设计与验算。 2）、梁板式基础的简化计算
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•香港宝城大厦土坡滑动
香港地区人口稠密，市区建筑密集。新建住
宅只好建在山坡上。1972年7月，香港发生一
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二、本学科的意义
随着人口不断密集，人类活动的范围日益狭小， 现代工程建设不得不向高（高层建筑）、深 （地下工程）、远（高速公路）的方向发展。 同时通过对不良场地土体的改善进行工程建设， 可以充分地利用日益紧缺的土地资源。因此土 质土力学在现代土木工程建设事业中发挥着举 足轻重的作用。
基础是根本，其的造价往往占总造价30％，且 为隐蔽工程，出了事故不易处理。基础的稳固 是建筑物安全使用的根本保证。
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工程实例
•下面，通过一系列的工程实例 来认识一下学习
该课程的意义和作用 ：
•常见的事故有：
•1、建筑物的倾斜、开裂：虎丘塔 比萨斜塔
•2、建筑物的滑移 加拿大特朗斯康谷仓
3、砂基液化
唐山矿冶学院书库
•4、土（岩）坡失稳 南京江南水泥厂 香港宝城大厦
•5、沉降量过大
上海展览中心馆
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该塔自1173年9月8日动工，至1178年在建至第4层中部， 但兴建至第三层时，高度约29m，因塔明显倾斜而停工。 94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高 48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370 年竣工，全塔共8层，高度为55m。塔身呈圆筒形， 1~6层由优质大理石砌成，顶部7~8层采用砖和轻石料。 塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案，是一座宏伟而 精致的艺术品。1590年伽利略在此塔做落体实验，创 建了物理学上著名的落体定律。斜塔成为世界上最珍
主要介绍柱下条形基础设计的两种方法： 倒梁法、静定分析法。 3）地基上梁与板的分析 介绍三种弹性地基模型，重点介绍文克勒地基模 型。
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4）、桩基础设计
主要介绍单桩承载力的计算、群桩承载力的 验算、承台设计验算等桩基设计步骤。
5）、深开挖工程中的土力学问题
包括基础开挖过程中常见问题、基坑维护的 支挡结构设计，如刚性挡土墙与柔性支挡结构设 计验算。
1913年9月装谷物，10月17日当谷仓已装了31822 谷物时， 发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜，并在24 小时内谷仓倾斜，倾斜度离垂线达26°53ˊ，谷仓西端下沉 7.32m，东端上抬1.52m，上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。
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事故原因：
谷仓地基土事先未进行调查研究，据邻近结构物 基槽开挖试验结果，计算地基承载力为352kPa， 应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，谷仓 地基实际承载力为（193.8-276.6）kPa，远小于 谷仓破坏时发生的压力329.4kPa，因此，谷仓地 基因超载发生强度破坏而滑动。 事后在下面做了 七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个 50t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４米。
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源自文库
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时至今日，伴随着工程建设事业 突飞猛进的发展，土质土力学围绕从 宏观到微观结构、本构关系与强度理 论、物理模拟与数值模拟、测试与监 测技术、土质改良等方面取得了长足 进展。电子技术的应用为这门学科注 入了新的活力，实现了测试技术的自 动化和理论分析的准确性，标志着本
学科进入一个新的时期。