1、基础工程基础工程王宁伟20111基础工程概述1.1基础工程概述基础工程概述1.2 基础工程内容基础工程内容1.3 基础工程发展基础工程发展backback1.1基础工程概述地基和基础 基础工程 backback地基和基础 建筑物全部荷载都是由下面的地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层称为地基地基。建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础基础。地基分为天然地基天然地基和人工地基人工地基backback基础工程基础工程基础工程基础工程就是岩土地层中建筑工程的技术问题。对某一建筑结构而言，在岩土地层上的工程为上部结构工程，而基础工程则为下部结构工程。基础工程基础工程主要是研究下部结构与岩土相互作用共
2、同承担上部结构物所产生的各种变形与稳定作用。基础基础分为浅基础浅基础和深基础深基础 浅基础浅基础埋置深度不大（小于或相当于基宽，小于5m）深基础深基础浅层土质不良，需要利用深处良好的地层，采用专门施工方法和机具建造的基础。backback1.2基础工程的内容backback基础工程基础工程基础工程的设计基础工程的设计基础施工基础施工监测监测基础设计基础设计地基设计基础设计满足三个基本条件强度要求:变形要求上部结构的要求backback基础设计基础设计基础形式的选择基础形式的选择基础埋置深度基础埋置深度基础底面积的大小基础底面积的大小基础内力和断面计算基础内力和断面计算地下结构的计算地下结构的计
3、算backback地基设计地基设计地基土承载力确定地基变形计算地基稳定性计算 基础工程工作必须引起足够的重视，稍有疏忽将产生基础工程工作必须引起足够的重视，稍有疏忽将产生严重的后果，因基础工程问题导致的工程事故，古今中外严重的后果，因基础工程问题导致的工程事故，古今中外不胜枚举：不胜枚举：意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔 举世闻名的意大利比萨斜塔是建筑物倾斜的典型实例比萨斜塔目前：目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m1.80m，塔顶离中心线已达塔顶离中心线已达5.27m5.27m，倾斜，倾斜5.55.513601360：再复工，至再复工，至13701370年竣工，全
4、塔共年竣工，全塔共8 8层，高度为层，高度为55m55m12721272：复工，经复工，经6 6年，至年，至7 7层，高层，高48m48m，再，再停工停工11781178：至至4 4层中，高约层中，高约29m29m，因倾斜停工，因倾斜停工11731173：动工动工原因：原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低层，强度较低，变形较大变形较大。1590:1590:伽利伽利略在此塔做略在此塔做落体实验落体实验 比萨斜塔1838-18391838-1839：挖环形基坑卸载1933-19351933-1935：基坑防水处理 基础环灌浆加固19901990年年
5、1 1月月:封闭19921992年年7 7月：月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地 基处理目目 前前:已向游人开放。处理措施苏州虎丘塔苏州虎丘塔不均匀沉降造成的严重倾斜不均匀沉降造成的严重倾斜1980年6月虎丘塔现场调查，当时由于全塔向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达231m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。仔细观察塔身的裂缝，发现一个规律，塔身的东北方向为垂直裂缝，塔身的西南面却是水平裂缝。在最高的第七层，站在塔心，有站在斜坡上的感觉。虎丘塔的倾斜历史悠久。目前观测塔的中心线是一条折线形抛物线，这是由于建造第一层时，塔发生倾斜；于是在建造第二层时重新校正呈铅直
6、当塔继续发生倾斜后，建造第三层时又校正呈铅直，依此类推，成为目前的状态。经勘察，虎丘山是由火山喷发和造山运动形成，为坚硬的凝灰岩和晶屑流纹岩。山顶岩面倾斜，西南高，东北低。虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达1000mm。人工块石填土层厚12m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径1366m范围内，覆盖层厚度西南为28m，东北为58m，厚度相差30m，这是虎丘塔发生倾斜的根本原因。此外，南方多暴雨，源源雨水渗入地基块石填土层，冲走块石之间的细粒土，形成很多空洞，这是虎丘塔发生倾斜的重要原因。在十年“文革”期间，无
7、人管理，树叶堵塞虎丘塔周围排水沟，大量雨水下渗，加剧了地基不均匀沉降，危及塔身安全。从虎丘塔结构设计上看有很大缺点，没有做扩大的基础，砖砌塔身垂直向下砌八皮砖，即埋深05m，直接置于上述块石填土人工地基上。估算塔重63000kN，则地基单位面积压力高达435kPa，超过了地基承载力。塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。虎丘塔问题：问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔塔身向东北方向严重倾斜，塔 顶离中心线已达顶离中心线已达2.31m2.31m，底层，底层 塔身发生不少裂缝，成为危险塔身发生不少裂缝，成为危险 建筑物而封闭。建筑物而封闭。概况：概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成位于苏
8、州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元于宋太祖建隆二年（公元961961年）。全年）。全塔塔7 7层，高层，高47.5m47.5m，塔的平面呈八角形。，塔的平面呈八角形。原因：原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，坐落于不均匀粉质粘土层上，产生产生不均匀沉降不均匀沉降。处理：处理：在塔四周建造一圈桩排式地下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钻孔注浆和打设树根桩加固塔 身，获得成功。身，获得成功。加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 事故：事故：19131913年年9 9月装谷物，月装谷物，1010月月1717日装了日装了
9、3182231822谷物时，谷物时，1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm2424小时倾斜小时倾斜26265353西端下沉西端下沉7.32m7.32m 东端上抬东端上抬1.52m1.52m上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损概况：长概况：长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565个圆筒仓。个圆筒仓。钢混筏板基础，厚钢混筏板基础，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。19111911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。地基严重下沉地基严重下沉-上海工业展览馆上海
10、工业展览馆1954年兴建的上海工业展览馆中央年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有大厅，因地基约有14m厚的淤泥质软厚的淤泥质软粘土，尽管采用了粘土，尽管采用了7.27m的箱形基础，的箱形基础，建成后当年就下沉建成后当年就下沉600mm。1957年年6月展览馆中央大厅四角的沉降最大达月展览馆中央大厅四角的沉降最大达1465.5mm，最小沉降量为，最小沉降量为1228mm。1957年年7月，经苏联专家及清华大学陈月，经苏联专家及清华大学陈希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，认为对裂缝修补后可以继续使用认为对裂缝修补后可以继续使用(均匀均匀沉降沉降)。1979年
11、年9月时，展览馆中央大厅平月时，展览馆中央大厅平均沉降达均沉降达1600mm，逐渐趋向稳，逐渐趋向稳定，定，工程使用良好。大量事故充分表明：工程使用良好。大量事故充分表明：对基础工程必须慎重对待。只有深入对基础工程必须慎重对待。只有深入了解地基情况，掌握勘察资料，经过了解地基情况，掌握勘察资料，经过精心设计与施工才能使基础工程做到精心设计与施工才能使基础工程做到既经济合理，又安全可靠。既经济合理，又安全可靠。日本关西机场世界最大人工岛概况：1986年：开工；1990年：人工岛完成；1994年：机场运营；面积：4370m1250m；填筑量：180106m3；平均厚度：33m。问题：沉降大且有不均
12、匀沉降。设计时预测沉降：5.77.5m；完成时实际沉降：8.1m，5cm/月；(1990年)；预测主固结完成：20年后；比设计超填：3m。关西机场设计时预测沉降：设计时预测沉降：5.75.77.5 m7.5 m完成时实际沉降：完成时实际沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月(1990(1990年年)预测主固结完成：预测主固结完成：2020年后年后比设计超填：比设计超填：3m3m问题：沉降大且有不均匀沉降香港宝城滑坡香港宝城滑坡 19721972年年7 7月某日清晨，香港宝城路附月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲
13、过一幢高层住宅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塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。宅。死亡死亡7 7人。人。原因：原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度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，使得进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。是山坡土体发生滑动。19721972宝城宝城宝城宝城 滑坡滑坡滑坡滑坡(20,000(20,000mm3 3)(67)(67死、死、死、死、2020伤伤伤伤)PoShanRoadP
14、oShanRoadConduitRoadConduitRoadNotewellNotewellRoadRoadEarly1972滑坡前滑坡前June1972滑坡后滑坡后成功的基础工程必须满足以下要求：成功的基础工程必须满足以下要求：基础设计所需的资料，主要两部分地质资料关于上部结构资料成功的基础工程都必须满足以下各项稳定性及变形要求：成功的基础工程都必须满足以下各项稳定性及变形要求：（1）埋深应足以防止基础底面下的土向侧向挤出，对单独基础尤为重要；）埋深应足以防止基础底面下的土向侧向挤出，对单独基础尤为重要；（2）埋深应在冻融及植物生长引起的季节性体积变化区以下；）埋深应在冻融及植物生长引起的
15、季节性体积变化区以下；（3）体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏（抗剪强度破坏）方面必须是安全的；）体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏（抗剪强度破坏）方面必须是安全的；（4）体系在对土中的有害物质所引起的锈蚀方面必须是安全的，在利用垃圾砌）体系在对土中的有害物质所引起的锈蚀方面必须是安全的，在利用垃圾砌筑时以及某些海洋基础，这点尤为重要；筑时以及某些海洋基础，这点尤为重要；（5）体系应足以对付以后在场地或施工几何尺寸方面出现的某些变化，并且在）体系应足以对付以后在场地或施工几何尺寸方面出现的某些变化，并且在万一出现重大变化时方便变更；万一出现重大变化时方便变更；（6）从设置方法的角度看，基础应是经济的；）从设置方法的角度看，基础应是经济的；（7）地基总沉降及沉降差应该是基础构件和上部结构构建所容许；）地基总沉降及沉降差应该是基础构件和上部结构构建所容许；（8）基础及其施工应符合环境保护标准的要求。）基础及其施工应符合环境保护标准的要求。3基础工程的发展l1819世纪，促进了岩土力学的发展。库伦（1773）抗剪强度理论和土压力理论达西（1856)渗流的达西定律文克尔（1867)文克尔定律l太沙基（1925)发表了比较完整土力学，1948年于佩克合作发表了工程实用土力学。l20世纪70年代工程促进发展阶段l我国改革开方以来大发展，促近了本学科的发展。backback
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