1《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》1-2章教案解

第一章緒論教學(xué)目的：教學(xué)重點與難點：教學(xué)重點:土力學(xué)與地基根底的根本概念教學(xué)難點：地基根底埋深等概念的理解上教學(xué)方法：課堂講授法、多媒體教學(xué)法教學(xué)時間：2課時教學(xué)內(nèi)容：一、根本概念：1、關(guān)于土的概念礦物顆粒和巖石碎屑，是各種礦物顆粒的松散集合體。1〕散體性多孔性多樣性易變性1〕作為建筑物地基2〕作為建筑材料3〕建筑物四周環(huán)境2、土力學(xué)：爭論土的特性以及土體在各種荷載作用下的性狀的一門力學(xué)分支。3、地基與根底的概念、根底：定義：建筑物的下部構(gòu)造，將建筑物的荷載傳給地基，起著中間的連接作用?！彩墙ㄖ锏囊痪植俊撤诸悾喊绰裆羁煞譃椋簻\根底：承受一般的施工方法和施工機械〔例如挖槽、排水〔5m。埋深較小。深根底：需借助特別施工方法的根底〔埋置濃度超過5m。樁根底、地下連續(xù)墻地基〔變形〕所不行〔〔地層〕持力層：直接與根底接觸，并承受壓力的土層下臥層：持力層下受建筑物荷載影響范圍內(nèi)的土層。分類：自然地基：在自然土層上修建，土層要符合修建建筑物的要求〔強度條件、變形條件〕二、重要性：地基和根底是建筑物的根本，又位于地面以下，屬地下隱蔽工程。它的勘察、設(shè)-１-2理都很困難，甚至不行挽救?！惨弧?、意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔深度不夠，再加上用大理石砌筑，塔身格外重，1.42萬噸。500多年來以每年傾1cm比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。2、蘇州市虎丘塔：〔公961年1000多年悠久歷史。2．31m，而且底層塔身發(fā)生不少裂縫，成為危急建筑而封閉、停頓開放?；⑶鹚鼗鶠槿斯さ鼗?，由大塊石組成，塊石最大粒徑達(dá)1000mm。人工塊石填薄，東北厚。塔傾斜后，使東北部位應(yīng)力集中，超過磚體抗壓強度而壓裂。3、上海錦江飯店14m厚的淤泥質(zhì)軟粘土，600mm。19576月展覽館1465.5mm1228mm。19577月，后可以連續(xù)使用(均勻沉降)?！捕硰姸葐栴}1、加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉嚴(yán)峻傾倒，是地基整體滑動強度破壞的典型工程實例。194116m的軟粘土層，初次貯存谷物時，就倒塌了，地基發(fā)生了整體滑動，建筑物失穩(wěn)，好在谷倉整體性強，谷倉完好無損，事后在主體構(gòu)造下做了70多個支承在基巖上的4m?！踩碀B透問題1963265m高的瓦昂拱壩上游托克100－150m高的巖堆，致使庫水漫過壩頂，沖垮了下游的朗格羅尼鎮(zhèn)，死亡約2500人，但大壩卻未遭破壞。540320處屬地基險情；潰口性險情343處是涵閘險情外，其余都是地基和堤身的險情。1998年長江全540320處屬地基險情；343處是涵閘險情外，其余都是地基和堤身的險情。四、土力學(xué)爭論內(nèi)容與學(xué)習(xí)建議1、土力學(xué)的主要內(nèi)容有以下幾局部內(nèi)容：二是土體受力后的變形與穩(wěn)定性問題；三是工程應(yīng)用的要求和措施，主要是地基設(shè)計與處理等。四是把握自然地基上一般淺根底的簡潔設(shè)計方法或驗算方法〔GB50007—2023〕2、學(xué)習(xí)建議土力學(xué)的學(xué)習(xí)包括理論、試驗和閱歷。適用范圍；盡可能多動手操作，從實踐中獵取學(xué)問，積存閱歷；能切合實際地解決工程實際問題。五、土力學(xué)進(jìn)展歷史水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大水道、橋梁等，都為本學(xué)科的進(jìn)展積存了豐富的閱歷，奠定了古典土力學(xué)的根底。然而，這些僅限于工程實踐閱歷，未能形成17、181925年美國著名科學(xué)家、土力學(xué)奠基人太沙基歸納前人的成就，發(fā)表了《土力學(xué)》一書，比較〔即本構(gòu)模型、三個理論〔即非飽和土的固結(jié)理論、液化破壞理論和漸漸破壞理論、四個分支〔即理論土力學(xué)、計算土力學(xué)、試驗土力學(xué)和應(yīng)用土力學(xué)。其中，理解決，青年學(xué)生作為祖國的棟梁，將要肩負(fù)起歷史的重任。解一些具體的實例，如由于根底地基引起的一些破壞。作業(yè)：預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容。教學(xué)目的：了解地質(zhì)作用的概念、地質(zhì)年月的概念。理解第四紀(jì)沉積物類型及其工程特點。了解地下水的埋藏條件；理解土的滲透性、滲流力、流土、管涌等概念。教學(xué)重點與難點：教學(xué)重點:土的定義和地下水的分類教學(xué)難點:地質(zhì)相對年月的劃分。教學(xué)方法：課堂講授法、多媒體教學(xué)法教學(xué)時間：2課時一、概述〔一〕地質(zhì)作用〔土與巖石〕的成分、分布厚度及特性取決于地質(zhì)作用。構(gòu)成自然地基的物質(zhì)是地殼中的巖石和土。地殼厚度為30~80km為地質(zhì)作用，可分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。內(nèi)力地質(zhì)作用動〔構(gòu)造運動〕和變質(zhì)作用。外力地質(zhì)作用由太陽輻射能和地球重力位能引起。如晝夜和季節(jié)氣溫變化，雨雪、山洪、河流、冰川、風(fēng)及生物等對母巖產(chǎn)生的風(fēng)化、剝蝕、搬運與沉積作用?！捕车刭|(zhì)年月的工程性質(zhì)越好。地球形成至今大約有60億年的歷史，在這漫長的地質(zhì)年月里，地殼經(jīng)受了一系列簡單的演化過程，形成了各種類型的地質(zhì)構(gòu)造和地貌以及簡單多樣的巖石和土。二、第四紀(jì)沉積物通常所說的土為生代第四紀(jì)更世〔100萬年世Q、中更世〔Q、晚更世〔Q，其后為全世〔Q。經(jīng)壓緊硬結(jié)成巖石之前，呈松散狀態(tài)，稱為第四紀(jì)沉積物，即土。依據(jù)搬運和沉積的狀況不同，可分為以下幾種類型：殘積層、坡積層、洪積層、沖積層、海相沉積層、湖沼沉積層。不同成因類型的第四紀(jì)沉積物，各具有肯定的分布規(guī)律和工程地質(zhì)特性。〔一〕殘積物定義：殘留在原地未被搬運的那一局部原巖風(fēng)化產(chǎn)物。與下臥基巖全都。分布：殘積物主要分布在巖石出露地表，經(jīng)受猛烈風(fēng)化作用的山區(qū)、丘陵地帶與剝蝕平原。沉降和土坡穩(wěn)定性問題?！捕称路e物移動、沉積在較平緩的山坡上而形成的沉積物。顆?；祀s，土質(zhì)不均，厚度變化大。近積存物土質(zhì)疏松，壓縮性較大。〔三〕定義：由暴雨或大量融雪突然集聚而成的臨時性山洪急流，具有很大的剝蝕、形成洪積層。離山漸遠(yuǎn)，顆粒變細(xì)，分布范圍漸漸擴大。其地貌特征是靠山近處窄而陡，離山遠(yuǎn)處寬而緩，形如錐體，故稱為洪積錐〔扇。由相鄰溝谷口的洪積扇組成洪積扇群。〔四〕蝕后搬運沉積在河流坡降平緩地帶形成的沉積物。物是形成于河谷內(nèi)的沉積物，可分為平原河谷沖積層和山區(qū)河谷沖積層等。三、地下水地下水：存在于地面下土和巖石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。地下水化學(xué)成分及其對混凝土的腐蝕性等。〔一〕地下水分類按埋藏條件不同，分為三類：給，有季節(jié)性。潛水：埋藏在地表以下第一個連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重的風(fēng)化層中。水面標(biāo)高稱為地下水位。承壓水：埋藏在兩個連續(xù)分布的隔水層之間，完全布滿的有壓地下水。通常存壓水的動態(tài)變化受局部氣候因素影響不明顯?！捕车叵滤畬こ痰挠绊慏應(yīng)小于地下水位深度hw。施工排水：當(dāng)?shù)叵滤桓?，根底埋深D大于地下水位深度時，基槽開挖與根底井點降低地下水位法。地下水位升降：濕陷性黃土、膨脹土遇水時；地下水位大幅下降時。地下室防水。地下水水質(zhì)侵蝕性。空心構(gòu)造物浮起。承壓水沖破基槽?！踩惩恋臐B透性土的滲透性概念地下水通過土顆粒之間的孔隙流淌，土體可被水透過的性質(zhì)稱為土的透水性。它說明水通過孔隙的難易程度。的涌水量，選擇排水措施等均應(yīng)用滲透性指標(biāo)。土的滲透性規(guī)律〔1〕滲透試驗與達(dá)西定律法國學(xué)者達(dá)西〔Darcy,H.〕1856年做砂土的滲透試驗，覺察達(dá)西定律。v=k×iq——單位時間內(nèi)通過砂層滲流出的水量；i=h/L——水力坡降；v——滲透速度，cm/s；k——土的滲透系數(shù)，cm/s。影響土滲透性因素：1〕土孔隙大小。土粒的大小、外形、級配以及顆粒的排列和土的構(gòu)造等。地下水溫度、密度及其粘滯性〔即內(nèi)摩阻力。地下水的飽和度。動水力GD〔kN/m3〕力。與水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。靜水力：靜水作用在水下物體上的力。〔四〕滲流破壞及防治措施當(dāng)水流自下而上流淌時，動水力方向與重力方向相反，使土顆粒懸浮。當(dāng)動水力等于或大于土的浮重度時，土粒之間毫無壓力，土隨水流淌。防治流砂的原則：〔1〕削減或消退坑內(nèi)外地下水的水頭差?！?) 增長滲流路徑?！?) 在向上滲流出口處地表用透水材料掩蓋壓重以平衡動水力。管涌在滲流逸出處，也可能發(fā)生在土體內(nèi)部。防治管涌的措施主要有：降低水力坡降，如打板樁?；娱_挖防滲措施工程降水承受明溝排水和井點降水的方法人工降低地下水位設(shè)置板樁力坡降。水下挖掘砂的穩(wěn)定性，也可向基坑中注水，并同時進(jìn)展挖掘。教學(xué)小結(jié)：本章內(nèi)容是分析與解決地基根底工程問題時所需的根本學(xué)問，主要是學(xué)生們對概念的理解。1—10題。土的三相組成3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)教學(xué)目的：把握土的三相組成的根本概念〔如土的粒組、顆粒級配。理解并把握土的物理性質(zhì)指標(biāo)、物理狀態(tài)指標(biāo)的含義以及指標(biāo)的測定方法。了解土的壓實特性，把握土的壓實標(biāo)準(zhǔn)。把握地基土的工程分類。教學(xué)重點與難點：教學(xué)重點:土的物理性質(zhì)指標(biāo)及地基土的工程分類教學(xué)難點:土的物理狀態(tài)指標(biāo)的測定方法教學(xué)方法：課堂講授法、多媒體教學(xué)法教學(xué)時間：2課時教學(xué)內(nèi)容：一、土的三相組成〔一〕土的固體顆粒土粒的礦物成分原生礦物：母巖經(jīng)物理風(fēng)化而成。eg.石英、云母、長石。其成分與母巖一樣，分為單礦物顆粒，多礦物顆粒。次生礦物：母巖經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而成。eg.高嶺石、伊里石、蒙脫石。其成分與母巖不同，為一種礦物顆粒，主要是黏土礦物。D<0.005mm。砂粒大局部是母巖中的單礦物顆粒，如如石英、云母、長石。MgCO3、CaCO3等難溶鹽的粒。次生礦物。土顆粒的大小和外形,相近，性質(zhì)相像的顆粒劃歸為一組，稱為粒組。(碎石)顆粒、圓礫〔角礫〕顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。土的顆粒級配〔粒徑級配〕〔土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)〕來表示，稱為土的顆粒級配。用途：這是打算無粘性土工程性質(zhì)的主要因素，是確定土的名稱和選用建筑材料的重要依據(jù)。粒徑分析方法〔1〕篩分法：粒徑>0.075mm。〔2〕比重計法或移液管法：粒徑<0.075mm。顆分曲線：依據(jù)顆分試驗成果，可以繪制顆粒級配曲線，如以下圖。級配良好的判別：由曲線的坡度大致可判別土的均勻程度，如曲線較陡，則殊，土粒不均勻，即級配良好?！捕惩林械乃蜌馔林兴航Y(jié)合水：強結(jié)合水:沒有傳遞靜水壓力和溶解鹽類的力量,不受重力作用。種狀態(tài)。自由水：毛細(xì)水：存在地下水位以有 考慮建筑防潮重力水：存在地下水位以下 對施工、土的力學(xué)性質(zhì)影響最大。土中氣體：開敞氣體：對土無影響。封閉氣體：使土的滲透性減小，彈性增大和拖延了土的壓縮和膨脹變形隨時間的進(jìn)展?！踩惩恋臉?gòu)造和構(gòu)造土的構(gòu)造單粒構(gòu)造：嚴(yán)密狀 自然地基疏松狀------人工地基蜂窩構(gòu)造絮狀構(gòu)造：人工地基------存在空隙 需進(jìn)展人工處理土的構(gòu)造土的構(gòu)造分為層理構(gòu)造、分散構(gòu)造和裂隙構(gòu)造。二、土的物理性質(zhì)指標(biāo)〔一〕土的三相草圖右側(cè)表示三相組成的體積關(guān)系；左側(cè)表示三相組成的質(zhì)量關(guān)系；〔二〕由試驗直接測定的指標(biāo)〔3個〕ρ和重力密度γρ=m/V;γ=ρg式中:g10m/s2。1.60～2.20g/cm3之間。測定方法:環(huán)刀法和灌水法。環(huán)刀法適用于黏性土、粉土與砂土；灌水法適用于卵石、礫石與原狀砂。土粒比重〔土粒相對密度〕dsd ssd ssmVs wsw式中：ρw=1g/cm3。取值：在有閱歷的地區(qū)可按閱歷值選用。一般砂土為2.65~2.69，粉土為2.70~2.712.72~2.75。測定方法：有比重瓶法和閱歷法。土的含水量w土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比