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土力学与地基基础土木工程学院土木工程教研室第一章绪论一、土力学、地基及基础的概念二、本学科发展概况三、本课程的特点和学习要求本章教学内容一、地基及基础的概念建构筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建构筑物影响的那一部分地层称为地基（指支承基础的土体或岩石）；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。建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物的上部结构、基础和地基三部分，功能不同，研究方法各异，但它们又是建筑物的有机组成部分，缺一不可、彼此联系、相互制约。所以，科学的、理想的方法是将三部分统一起来进行设计计算。依目前的理论水平，还很难做到这一点。尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作用的整体概念，尽可能全面地加以考虑。建筑物的地基和基础是建筑物的根本，它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物的事故，绝大多数都与地基和基础有关。组成地层的土或岩石是自然界的产物。建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的工程地质条件是决定地基基础设计和施工的先决条件。研究土体的应力、变形、强度、渗流及稳定性的一门力学分支学科称为土力学。土力学是本课程的理论基础。土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形和强度。土力学的概念：地基基础设计必须满足的基本条件建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，所以地基基础的设计必须满足：a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力（地基土的强度问题）；b.控制基础沉降使之不超过允许值（地基土的变形问题）。c.防止挡土墙、边坡及地基基础失稳破坏而具备足够的安全储备。（整体失稳）基础（埋置深度）浅基础深基础地基天然地基人工地基基础（材料）刚性基础柔性基础基础工程的重要作用安全：隐蔽工程，一旦失事，损失巨大补救困难造价：（一般情况10－30％），通常认为占25％工期：25％～30％1、建筑物的下沉（1）比萨斜塔Pisaleantower:世纪著名建筑，斜塔的斜因：是Pisa大教堂的钟楼，8层楼，高55米。1173年9月8日破土动工，建到4层时出现倾斜。1178年被迫停工；1272年重新开工；1278年又停工；1360年再次复工；直到1370年全塔竣工。全塔重145MN，地基承受接触压力达500KPa，斜塔倾斜5.5度，塔顶离开竖直中心线距离5米多力学挽救斜塔2000年初委员会13名专家经反复讨论，采用了力学工作者提出的抽土方案，即在北侧塔基地下20米深处用抽土管抽土释放应力。（2）苏州虎丘塔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。全塔7层，高47.5米。平面呈八角形。青砖砌筑。1980年时，塔身已向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31米。底层塔身出现不少裂缝。宝塔倾斜为地基覆盖层相差悬殊等原因造成。2.建筑地基严重下沉造成建筑地基严重下沉的因素很多，就地基而言，多为高压缩性软弱土。会造成室内外连接困难及交通不便，内外网管道也会造成破坏。3.建筑物墙体开裂持力层土质压缩性相差悬殊或不同类型基础基底压力相差较大，引起不均匀沉降，导致墙体开裂。相邻荷载影响亦可引起附加应力增加，导致地基下沉，墙体开裂。4.建筑物基础开裂地基压缩性相差悬殊，导致基础底板断裂。5.建筑物地基熔蚀引起地基塌陷6.建筑物地基滑动右图是加拿大特朗斯康谷仓地基破坏情况。该谷仓建于1911年，1913年秋完工，9月装谷。10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜并在24小时内倾倒。谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m，仓身倾斜27度。事故原因为谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。7.建筑物地基液化失效地震引起砂土地基液化，丧失地基承载力。（1）日本新泻：1964年，7.5级地震。（2）唐山地震液化“砂火山”口液化喷水冒砂后景象液化造成地基沉陷,房屋严重裂缝液化造成地基沉陷,房屋严重裂缝液化后汽车陷入土中8.土坡滑动断层所造成的边坡滑动使民宅横向移动10m,垂直落差约6m巴东崖崩造成房屋墙体开裂姊归县边坡治理二、本学科发展概况作为工程技术，基础工程是一项古老的工艺。只要建造建筑物，注定离不开地基和基础，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术，由于当时生产力的发展水平，基础工程还未能提炼成为系统的科学理论。作为应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。作为本学科理论基础的土力学的发展历史可以划分为古典土力学和现代土力学两个阶段。在土建、水利、桥隧、道路、港口等有关工程中，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，已发展融合成为一个自成体系的专业——“岩土工程”。它的研究方法是由三种基本手段（数学模拟、物理模拟和原位观测）综合而成。所谓岩土工程，即为土力学、工程地质学、水文地质学和岩体力学的结合。三、本课程的特点和学习要求1.特点：本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个学科领域，内容广泛、综合性强。2.学习要求：牢固掌握土力学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，结合有关建筑结构理论和施工知识，分析和解决地基基础问题。