土木工程概论5《岩土与地下工程》

岩土与地下工程专题

第一部分岩土工程

6.1 岩土工程概念

《岩土工程基本术语标准》定义为：“土木工程中涉及岩石和土的利用、处理和改良的科学技术。”

中国大百科全书定义为：“土木工程的一个分支，以工程地质学、岩石力学、土力学与基础工程为理论基础，涉及岩石和土的利用、整治和改造的一门技术科学。”

1. 地基

由地壳中的物质（岩石或土）构成；它是土木工程的“根”，支承着上部结构。

●地壳：一般厚度为30~80km,构成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。

●地基与地层（包括岩层）的区别

地基是指受土木工程结构影响的那一部分地层。

2.土的基本工程特性

土具有压缩性这是由土的三相组成决定的。

固相：固体颗粒（岩石碎屑、矿物颗粒）液相：孔隙中的水气相：孔隙中的气体；

3 . 关于地基承载力的概念

指保证在地基稳定条件下，地基压缩变形在房屋容许范围内时，地基单位面积上所能承受的最大荷载。

地基的强度条件要求是：

4. 要计算地基即工程结构的最终沉降量，使其沉降量保证在规定的容许范围之内；

地质勘察

对建设场地的地质情况，认真进行勘察，通过钻孔取样了解土层、岩层的分布

工程地质勘察报告的整理及阅读

1勘察报告的内容 2场地地形图 3 勘探点的平面布置图 4工程地质剖面图 5地基各土层的物理力学性质总表 6提出有关地基基础设计参数如基础埋置深度、地基承载力、地下水位。 7根据场地地质资料进行综合分析，提出多种地基基础设计方案比较，为房屋结构设计和施工提供重要依据。

地基与基础工程

深基础---桩基础

桩Pile：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相对其长度较小的杆状构件。

桩的功能：通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。

地基处理技术—强夯

深基坑支护工程----排桩支护

6.2 基础工程

天然地基：天然土层，不对地基土做处理

浅基础： (1)埋深小于5m的柱基或墙基， (2)埋深小于基础宽度的筏基、箱基，埋深大于5m， (3)不考虑侧面摩擦力

人工地基：加固上部土层，提高承载力。经过地基处理

浅基础分类

按基础的结构形式分类

1) 单独基础: 柱下或墙下,土质较好独立基础的主要受力层深度 1.5b

2) 条型基础墙下或柱下条形基础, 柱下:一般是土质差,两侧单独基础相连 3.0b

3) 十字交叉基础 柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连

4) 片筏基础 土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理

5) 箱形基础 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好

6) 壳体基础

6.3 地基处理

一、 换土垫层法;二、压密法;三、排水固结法;四、 复合地基;五、加筋土

机械压密

静重碾压 冲击荷重压密

夯板压密法：适用于填土、松砂荷湿陷性黄土,影响深度：1.5~2.5m

强夯法:强夯设备：夯锤，起重机，脱钩装置

加固机理：动态能量, 波的传播和密实固结

加固效果：提高承载力、减小沉降量， 消除液化可能、消除湿陷性等

优 缺 点：经济；噪音

振动板压密 振动平板碾－级配砂或者砂、砾和粘性土的混合

排水固结法 底层砂垫层铺设

塑料排水板进场插塑板机定位

安装插销

上拔桩管至离地50cm

下插桩管至标高

移机至下一桩位

回填桩孔

切割排水板(外露30cm)

插塑板机进场试插

振冲桩复合地基

振冲桩 (起源于德国,我国于70年代引入)(1)设备,振冲器d=270~420mm,l=2~3m, G=8~20KN

(2)原理:振:偏心轮旋转,振动加密,使颗粒移动

冲:高压水从中间穿过,土颗粒振浮液化固结

4 深基坑工程

第二部分 地下结构工程

6.5 地下工程简介

（1）概念：建造在岩石中、土中或水底下的建筑工程统称为地下工程。

⑵类型：

按使用功能分为工业建筑工程（如工厂、电站）、民用建筑工程（如人民防空工程、地下商店、地下剧场）、交通运输工程（如地下铁道、铁路和公路隧道）、矿山建筑工程（如矿井）水工建筑工程（如输水道）、军事工程（如指挥所、通讯枢纽、军火库）和各种服务性设施。

⑶结构形式：

地下建筑物可以构筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盘式和房间式的布置，并可建成多层多跨的框架结构。

地下建筑物的横断面有各种不同形状。最常见的有：

圆形、矩形、拱顶直墙（包括厚拱薄墙）、拱顶曲墙、落地拱、穹顶直墙等

平顶直墙;曲顶直墙

⑷地下建筑物的特点：

可作为有效的防空、防炸设施，形成恒温恒湿防震防振的环境，并能节约地面建筑占地。但地质条件要求较高，施工困难、投资较高。与岩（土）接触处必须有衬砌结构。

5)衬砌结构的作用：承受岩（土）层和爆炸等静力和动力荷载，并防止地下水和潮气的侵入。

⑹发展概况：

●古代地下建筑：人类在原始时期就利用天然洞穴作为群居、活动场所和墓室。

●我国的地下储粮已有5000多年历史，敦煌、云岗、龙门三大石窟群也是我国古代杰出

的地下建筑工程。

这个历史时期所谓地下建筑工程多局限于帝王贵人的陵墓和人类居住的窑洞。

●近代地下建筑

●从英国1860年修建、1863年运营的第一条地下铁道算起，至今也只有140

多年的历史。由于战争频繁、城市人口增加、环境污染日益严重以及能源危机等因素的影响，地下建筑工程在一些国家得到迅速发展。