1、,基础工程,土木工程系 勘查技术与工程教研室,Foundation Engineering,第2页,绪 论,一、地基基础的概念二、基础工程及其重要性三、课程内容及学习要求,第3页,一、地基基础的概念,第4页,1、上部结构、基础、地基三者关系见下图,第5页,上部结构、基础、地基三者关系,第6页,上部结构、基础、地基三者关系,一个完整的建（构）筑物包含了上部结构、基础和地基三个部分 。它们有着各自的功能。上部结构：完成设计预定功能的主体结构。 基础：将建筑物荷载传递到地基上的建筑物下部 结构，起着承上启下的作用。 地基：支承建筑物荷载的整个地层（土体或岩体）地基是指受建筑物影响的那一部分地层。,第
2、7页,持力层,下卧层,直接承担建筑物荷载的土层称为持力层。 位于持力层以下，处于被压缩或可能被剪损的一定深度内的土层称为下卧层。 持力层和下卧层都应满足地基设计的要求。,持力层,下卧层,第8页,2、地基、基础的分类见下图,第9页,浅基础,第10页,（1）地基分类,地 基,天然地基：不需处理直接放置基础的天然土层。,人工地基：需要人工加固或处理后才能修建基础的土层。,简单、造价低，尽量选择,（2）基础的分类,分类依据：埋置深度及施工工艺特点,基础,浅基础：埋置深度较浅，施工程序简单。,深基础：埋置深度较深，施工较为复杂。,埋深界限5m？,专门的设备或专业的人员,图1-1a 图1-1b 图1-2a
3、 图1-2b,图1-3,a,b平板式 c,d梁板式,图1-4,第13页,第14页,第15页,桩基础,第16页,地基基础设计时，天然地基上的浅基础是首选方案,第17页,二 、基础工程及其重要性,第18页,研究对象：地基、基础 研究内容： 地基持力层的选择（地基处理方案） 浅（深）基础的设计、施工 挡土结构（基坑支护）的设计、施工 3.基本问题：强度、变形和稳定性 4.基础知识：工程地质学、土力学、岩体力学、结构力学和钢筋砼（钢、砌体）结构 5.研究方法：理论计算+经验修正 =规范的条文规定建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002),基础工程问题的主要类型与 典 型 实 例,由于地基基础问
4、题引起的上部结构倾斜、墙体破坏； 基础自身的破坏； 地基承载力不足发生整体滑动破坏或沉降量过大； 边坡丧失稳定性； 其他特殊不良地质条件引起的地基失效。,第19页,地基整体滑移 在天然地基上建造各类建筑物后，由建筑物上部结构荷重传到基础底面的接触应力数值，如果超过持力层地基土的抗剪强度，地基将产生滑动。,第20页,第21页,加拿大特朗斯康谷仓,事故： 1913年9月装谷物，10月17 日装了31822谷物时， 1小时竖向沉降达30.5cm 24小时倾斜2653 西端下沉7.32m东端上抬1.52m 上部钢混筒仓完好无损,第22页,水泥仓地基 整体破坏,事后发现基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，
5、贮存谷物后使基底平均压力超过了地基的极限承载能力，地基发生整体滑移。设计时对地基未作勘察，仅根据对邻近建筑的调查决定了地基承载力。 补强措施：在筒仓下增设70多个支承于基岩上的混凝土墩，用388个50t的千斤顶，才将筒仓纠正过来，但其标高比原来降低了1m 。,第23页,建筑物的地基由于土质不均匀或是上部结构荷载不均匀，都会造成地基不均匀沉降，整体导致建筑物发生倾斜。这一类问题在工程中是十分常见的，意大利比萨斜塔就是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。,第24页,第25页,始建于1173年，60米高。1271年建成平均沉降2米，最大沉降4米。倾斜5.5，顶部偏心5.2米,不均匀沉降的典型,比萨斜塔,
6、原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度低，变形大。,地基变形过大而正常使用 墨西哥城,第26页,边坡与基础稳定性问题,第27页,第28页,香港宝城滑坡现场,原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。,1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡7人。,第29页,Early 1972 滑坡前,上海楼盘倒塌事件,时间： 2009年6月27日清晨5时30分左右 地点：上海闵行区莲花南路
7、、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区 事件： 一栋在建的13层住宅楼全部倒塌，造成一名工人死亡。庆幸的是，由于倒塌的高楼尚未竣工交付使用，所以，事故并没有酿成居民伤亡事故。,第30页,第31页,第33页,上海楼房倒塌事故调查,据新华社电上海市政府7月3日召开新闻发布会宣布，上海“莲花河畔景苑”在建楼房倒覆事故的主要原因是，楼房北侧在短期内堆土高达10米，南侧正在开挖4.6米深的地下车库基坑，两侧压力差导致过大的水平力，超过了桩基的抗侧能力。专家组经过勘察、检验、复核认为，倒覆大楼的原勘察报告、原设计结构和大楼所用的PHC管桩都符合规范要求。倒覆楼房的施工问题不在于开挖基坑，而在于土方没有外运，造
8、成楼房前后高低差，产生非常大的压力。,第34页,第35页,其他特殊不良地质条件引起地基失效当建筑物地基为砂土或粉土时，地下水位埋藏浅，可能产生振动液化，使地基土呈液态，失去承载能力，导致工程失事。,第37页,新泻市位于日本本海，市区存在大范围砂土地基。1964年6月16日，当地发生75级强烈地震，使大面积砂土地基液化，丧失地基承载力。新泻市机场建筑物震沉915mm，机场跑道严重破坏，无法使用。据统计，1964年新泻市大地震，共毁坏房屋2890幢，3号公寓为其中之一，上部结构完好。,第38页,新泻地震后的公寓,第39页,基础工程的成功典型赵州桥,第40页,美国土木工程师协会也于1991年将赵州桥
9、选为国际历史土木工程第12个里程碑。该桥的地基为较密实的砂黏土。从现代技术的角度看，能用粘性土作为地基修筑推力极大的拱桥，而且地基承载力的利用恰到好处，确实令人叹服。赵州桥建成已1400年，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1966年邢台发生的7.6级地震，而邢台距赵州桥仅有40多公里。,第41页,上海龙华古塔,龙华塔位于上海市龙华公园南侧，直径8.0m，7层，高40.40m。该塔建于北宋（公元977年），距今已有1000多年历史。龙华塔的塔基使用了大量的木桩，值得称道的是建塔者用三合土对木桩进行了很好的隔离防腐处理，木桩因之保存千年而不腐，使龙华古塔至今风光依然。,基础工程为建筑物
10、的隐蔽工程，一旦失事，不仅损失巨大，且补救十分困难，因此在土木工程中具有十分重要的作用。 基础工程直接关系到建筑物的安危、经济和正常使用，其质量受到勘察、设计和施工等因素的影响。 在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构三部分彼此联系、相互制约； 设计时应根据地质勘察资料，综合考虑地基一基础一上部结构的相互作用与施工条件；,工程实例小结：,第43页,第44页,三、课程内容及学习要求,第45页,基础工程学需要工程地质学和土力学的基本知识，这两门专业基础课是本课程的先修课程，其中土的基本特性，以及土力学中关于强度、变形、稳定、地基承载力等课题的基本内容和地基计算方法等都是必须掌握的。具备阅读和使
11、用工程地质勘测资料的能力，同时用土力学知识，结合结构计算和施工知识，合理地解决基础工程问题。,第46页,应明确任何一个成功的基础工程都是工程地质学、土力学、结构计算知识的运用和工程实践的完美结合，在某些情况下，施工可能是决定基础工程成败的关键。应了解上部结构、基础和地基作为一个整体是协调工作的，一些常规计算方法不考虑三者共同工作是有条件的，在评价计算结果中应考虑这种影响，关采取相应的构造措施。,计算理论 + 工程实践,第47页,课程内容 地基基础设计的基本原则 扩展基础设计 柱下钢筋混凝土条形基础 筏形基础 桩基础 沉井基础 基坑工程 地基处理 地基基础抗震设计,第48页,第49页,学习要求,考核办法平时成绩（30%=考勤+作业） 考试（70%，闭卷考核） 课程设计（另计）,第50页,
