工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)0緒論.ppt
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1,工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ),青島農(nóng)業(yè)大學建工學院主講人楊旭姣,Engineeringgeologyandfoundations,2/75,課程性質(zhì)與教學目的,《工程地質(zhì)與地基基礎(chǔ)》課程是土木工程管理專業(yè)(工程項目管理方向)四年制本科生選修的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課,它是由兩門相互獨立而相互交叉的學科綜合而成的。本課程的目的是通過教學使學生了解工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容和工作方法;學習土力學的基本知識;掌握一般地基基礎(chǔ)的設(shè)計步驟、計算原理和構(gòu)造要求;熟悉一般土工試驗方法和常見的地基處理方法。,3/75,緒論,主要內(nèi)容,1本課程的研究內(nèi)容2地基基礎(chǔ)的重要性3本課程特點和學習方法,4/75,1.工程地質(zhì)EngineeringGeology2.土力學SoilMechanics3.巖土工程勘察Geotechnicalinvestgation4.基礎(chǔ)設(shè)計foundationsdesign5.地基處理groundtreatment6.巖土工程概預算budgetaryestimate,一.課程內(nèi)容,1ke課程內(nèi)容,5/75,,基礎(chǔ)建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。,天然地基人工地基,,淺基礎(chǔ):埋深5m,地基承受建筑物荷載的巖土層。,,二.地基基礎(chǔ)的重要性,2地基基礎(chǔ)的重要性,基礎(chǔ)工程圖例,7/75,地基與基礎(chǔ)是建筑物的根基,又屬于隱蔽工程,它的勘察、設(shè)計和施工質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物的安危!地基基礎(chǔ)問題往往是影響投資和制約工期的主要因素,約占總造價和總工期的1/3。軟土和復雜情況要高于這個比例。橋梁占50%~70%。,8/75,我國建筑市場問題多,豆腐渣工程?;A(chǔ)工程首當其沖,因為是隱蔽工程,偷工減料容易。18%以上新建工程為不合格工程,一般病害的機率為10%-30%基礎(chǔ)工程中設(shè)計失誤40%,施工問題60%,包括*勘探不清*地基基礎(chǔ)方案不當,*不均勻沉降*管理混亂:無照設(shè)計,偷工減料,層層轉(zhuǎn)包回扣,技術(shù)力量不足,,9/75,工程事故有三類:1)規(guī)范允許的破壞,如自然災害和地質(zhì)災害導致的超過設(shè)計標準的荷載2)對特殊情況的認識不足,基本概念不清楚3)違背勘察、設(shè)計、施工、管理規(guī)范,加拿大特朗斯康谷倉,事故:建成后初次存放谷物時:1小時豎向沉降達30.5cm24小時傾斜27西端下沉7.32m東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損,概況:長59.4m,寬23.5m,高31.0m,共65個圓筒倉。鋼混筏板基礎(chǔ),厚61cm,埋深3.66m。1911年動工,1913年完工,自重20000T。,工程事故,1940年在軟粘土地基上的某水泥倉庫的傾覆,地基破壞,比薩斜塔,目前:塔向南傾斜,南北兩端沉降差1.80m,塔頂離中心線已達5.27m,傾斜5.51360:再復工,至1370年竣工,全塔共8層,高度為55m1272:復工,經(jīng)6年,至7層,高48m,再停工1178:至4層中,高約29m,因傾斜停工1173:動工,原因:地基持力層為粉砂,下面為粉土和粘土層,強度較低,變形較大。,,,,,1590:伽利略在此塔做落體實驗,1838-1839:挖環(huán)形基坑卸載1933-1935:基坑防水處理基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月:封閉1992年7月:加固塔身,用壓重法和取土法進行地基處理目前:已向游人開放。,處理措施,比薩斜塔,14/75,三種方案都可以,要做方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。,,雜填土,軟土,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,好土,,如何設(shè)計地基基礎(chǔ)?,15/75,地基基礎(chǔ)設(shè)計必須滿足幾個條件:,(1)強度條件(strength):設(shè)計荷載不超過地基的承載力。(2)變形條件(deformation):地基變形量不超過規(guī)范允許值。(3)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身條件:有足夠的強度和剛度。,16/75,投資風險和效益的綜合考慮開挖是否支護,八十年代以來高層建筑大量修建,深基坑開挖比較普遍,開挖是否支護?這類問題通常是有風險有效益,因為是臨時工程,投標較低,伴以事故發(fā)生,土釘支護事故率50%工程實例:1.蘭旗營住宅-開挖九米無支護,周圍沒有建筑物2.大廈,采用地下連續(xù)墻和三排錨桿結(jié)合,17/75,大廈基坑,,18/75,工期節(jié)約工期可以早收益。費用與效益綜合考慮。王府井地區(qū)的改造,因為寸土寸金。預壓固結(jié)不做砂井,固結(jié)要2年;做砂井,只需要3個月,19/75,研究土體在工程建筑作用下的應力、變形和強度規(guī)律的一門學科。,土力學是進行地基基礎(chǔ)設(shè)計的理論基礎(chǔ)。,20/75,,土在工程上的作用:,作為建筑物的地基(foundations),作為建筑材料(constructmaterial),作為建筑物周圍的介質(zhì)環(huán)境(entironment),21/75,土力學應用-地基與基礎(chǔ),22/75,,,王府井京廣廣場,土力學應用-基坑工程,23/75,土力學應用-地鐵工程,24/75,HgsfjordcrossingTunnelhelddownbyanchorsandtethersLength:1400mMax.waterdepth:155mMax.depthtorock:~350m,土力學應用-海底隧道,25,土力學應用-海洋平臺,26/75,3.巖土工程(Geotechnicalengineering),1.巖土工程的定義:以土力學、巖石力學、工程地質(zhì)學和地基基礎(chǔ)工程學為理論基礎(chǔ),以解決和處理在工程建設(shè)中出現(xiàn)的所有與巖土體有關(guān)的工程技術(shù)問題的一門地質(zhì)和工程緊密結(jié)合的新專業(yè)學科。——引自巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-94),27/75,概括為三個層次的含義:,巖土工程是以巖土力學、工程地質(zhì)學、地基基礎(chǔ)工程學為基礎(chǔ),并與工程密切結(jié)合的綜合性學科巖土工程以巖土的利用、整治或改造作為研究內(nèi)容巖土工程貫穿于各類土木工程的勘察、設(shè)計與施工的全過程,是土木工程的組成部分,28/75,工程地質(zhì)是巖土工程分析的條件。巖土力學是定量評價的理論基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)工程設(shè)計與施工是土木工程專業(yè)的工作內(nèi)容。,2.巖土工程相關(guān)學科之間的關(guān)系,29/75,巖土地基工程巖土邊坡工程巖土支護工程巖土洞室工程巖土環(huán)境工程,3.巖土工程類型,30/75,4.巖土工程的工作內(nèi)容,巖土工程勘察巖土工程設(shè)計巖土工程治理巖土工程監(jiān)測巖土工程監(jiān)理,31/75,5.巖土工程的工作方法和手段:,調(diào)查勘察試驗測定分析計算方案論證監(jiān)測控制反演分析修改定案,數(shù)學模擬物理模擬原位測試,32/75,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基礎(chǔ)設(shè)計,6.巖土工程工作的一般程序,地質(zhì)模型(平、剖面圖),地基巖土體的地質(zhì)特征、地層、巖性、地下水等,條件,巖土物理力學性質(zhì),自重應力滲流應力,地基巖土體的強度(承載力),地基巖土體變形量,地基的穩(wěn)定性評價與計算,處理措施,基底壓力,巖土體中的附加應力,巖土體中應力,強度變形,穩(wěn)定性評價處理,設(shè)計的荷載(P)、基礎(chǔ)形式,6巖土工程一般程序,33/75,7.與巖土相關(guān)的工程問題,抗剪強度問題(穩(wěn)定)變形問題滲透與滲透破壞,34/75,(1)強度問題:,天然與人工邊坡的滑坡,地基破壞、液化,土壓力與擋土結(jié)構(gòu)破壞,基坑與地下工程倒塌,挪威:高靈敏性土的破壞-滑坡,香港寶城滑坡,1972年7月某日清晨,香港寶城路附近,兩萬立方米殘積土從山坡上下滑,巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈,頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡67人。,原因:山坡上殘積土本身強度較低,加之雨水入滲使其強度進一步大大降低,滲透力使滑動力增加,安全系數(shù)下降。,香港1900年建市,1977年成立土力工程署港島1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20傷),PoShanRoad,ConduitRoad,NotewellRoad,Early1972滑坡前,,,39/75,基坑失事的事例,廣州京光廣場工程基本情況:長300m,寬34m,深15m。D=1.2m。懸臂式護坡樁。事故情況:先發(fā)生0.5~1.0m水平位移,凌晨1時,臨時工棚傾入坑內(nèi),3人死亡,17人受傷。原因:懸臂太長,應加錨,廣州京光廣場基坑倒塌,京光廣場基坑支護結(jié)構(gòu)的破壞,42/75,珠海祖國廣場(與澳門相對)基坑深16.2m,地下連續(xù)墻,厚80cm.逆作法鋼支撐1998年5月,墻內(nèi)移,鋼支撐變形過大而崩出;5月6號下午4:30,倒塌,兩棟樓倒塌進基坑,5人受傷.原因:超挖及地下水,,珠海祖國廣場基坑垮塌淹水,廣東環(huán)市東路土釘墻塌方,天河北土釘事故,液化引起的公路破壞,1995年日本阪神地震中的房屋傾斜,阪神地震液化引起的儲油罐傾斜,阪神地震液化引起的河道破裂,阪神地震液化引起道路塌陷,碼頭擋土墻之后地面由于液化而下沉,阪神地震中樁基上房屋周圍填方地基液化后的沉降,1999年9月21日臺灣大地震液化與地基破壞,1999年9月21日臺灣大地震地表破壞,1999年9月21日臺灣大地震引起山體滑坡,56/75,(2)變形問題,沉降與不均勻沉降,關(guān)西機場世界最大人工島,1986年:開工1990年:人工島完成1994年:機場運營面積:4370m1250m填筑量:180106m3平均厚度:33m,關(guān)西機場,設(shè)計時預測沉降:5.7-7.5m完成時實際沉降:8.1m,5cm/月(1990年)預測主固結(jié)完成:20年后比設(shè)計超填:3m,問題:沉降大且有不均勻沉降,蘇州虎丘塔,不均勻沉降造成的嚴重傾斜,地基嚴重下沉------上海工業(yè)展覽館,墨西哥某宮殿,左部分建于1709年;右部分建于1622年。沉降達2.2米,存在明顯的沉降差。,由相鄰建筑物引起的沉降破壞,kiss,63/75,(3)滲透破壞問題,流土、管涌凍脹溶蝕,建于1989年71米高265米長1993年8月7日垮壩死亡300余人,滲透破壞:青海溝后水庫的潰口—,1998年長江大堤,武漢丹水池堤防搶險,1998洪水,1998年洪水中各種險情6000余處,,,(a)管涌,(b)散浸,(e)塌坡,,(g)漫頂,,,,,(c)滑坡,(d)空洞,,,(f)崩岸,隱患與險情,管涌與流土,(a),1998年九江潰堤,九江大堤決口,潰口原因:堤基管涌,1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險情,20分鐘后,在堤外迎水面找到2處進水口,又過20分鐘,防水墻后的土堤突然塌陷出1個洞,5m寬的堤頂隨即全部塌陷,并很快形成一寬約62m的潰口。,73/75,1998年石首崩岸,潰堤:湖北,簰州灣,1998年8月2日,,上海軌道交通四號線,越江隧道工程,(一)工程概況,浦東南路站~南浦大橋站區(qū)間隧道工程是上海市重大工程項目――軌道交通四號線工程的一個重要組成部分。浦東南路站到南浦大橋站區(qū)間隧道上行線長2001M,下行線長1987M,其中江中段440M。區(qū)間隧道頂最大埋深為37.7M,隧道中心線水平距離為10.984M,隧道最大坡度為3.2%。,,盾構(gòu)從浦東向浦西推進,在穿越黃浦江后經(jīng)防汛墻、外馬路、文廟泵站、音像制品批發(fā)交易市場進入中山南路,在穿越多稼路后隧道上下行線逐漸由水平同向推進轉(zhuǎn)為垂直同向推進直至浦西南浦大橋站。圖中用深顏色表示的就是本次事故的發(fā)生區(qū)域。,,風井,工程地質(zhì),從地質(zhì)報告中可知道在30M深度以下,地層為第七層(⑦1層、⑦2層),該土層砂性重,透水性好,易液化。聯(lián)絡(luò)通道位于第七土層,同時該土層為上海第一承壓水層,承壓水最高水位為地面以下7.58M,最高水頭為21.7M。,(三)參建各方,投資單位,建設(shè)單位,建設(shè)代理單位,設(shè)計單位,施工總包單位,施工分包單位,監(jiān)理單位,上海申通集團有限公司,上海軌道交通明珠線(二期)發(fā)展有限公司,上海地鐵建設(shè)有限公司,上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院,上海隧道工程股份有限公司,北京中煤礦山工程公司,上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司,,,,,,,,(一)險情情況,7月1日,凌晨,聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生流沙涌水,導致隧道上下行線嚴重積水,進泥沙。同時以風井為中心的地面開始出現(xiàn)裂縫、沉降。,6:00,音像樓發(fā)生明顯變形,墻面開裂,房屋開始傾斜。,7:30,地面裂縫明顯加劇,沉降加快。文廟泵站明顯沉降、傾斜,風井也明顯沉陷。,9:00音像樓裙房發(fā)生二次突沉,并部分坍塌,大樓繼續(xù)傾斜,墻面開裂加劇。,15:00以風井為中心的地面沉陷加快,并逐步形成沉陷漏斗。坍塌范圍擴展到董家渡路、中山南路、外馬路、防汛墻。,20:00,防汛墻也開始出現(xiàn)裂縫,沉降進一步發(fā)展。,7月2日-3日,隧道險情在進一步發(fā)展和擴大,隧道內(nèi)繼續(xù)大量進水,水位上漲速度較快,約每小時漲移15M。管片損壞程度進一步擴展,并有管片連接螺栓繃斷,響聲傳出。,地面沉陷的范圍和深度在進一步擴大,以風井為中心的地面從沉陷漏斗發(fā)展成塌陷區(qū),最深達4M,臨江大廈門口地面塌陷最深處約2M,董家渡路沉陷達1M,中山南路明顯下沉,地面開裂發(fā)展加快。,音像市場傾斜加劇,樓板斷裂;文廟泵站發(fā)生突沉;臨江花苑大廈沉降速率加快,沉降量達12.2mm,地下室出現(xiàn)裂縫。,河床嚴重擾動、下沉、滑移,近30M防汛墻倒塌,近70M防汛墻結(jié)構(gòu)嚴重破壞,黃浦江水沖向風井,并由風井進入地下隧道,加劇險情發(fā)展。,臨江花苑門口地面塌陷,文廟泵站突沉,82/75,課程性質(zhì):本課程是土木工程管理專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。前修課程:材料力學、水力學、彈性力學后續(xù)課程:建筑施工課程特點:內(nèi)容廣、計算量大、實踐性強。學習要求:重視理論聯(lián)系實際,重視地質(zhì)勘察和試驗,注意各行業(yè)、各地區(qū)巖土工程概預算標準的不同。,四.本課程特點和學習方法,83/75,課程安排:32學時試驗內(nèi)容:容重、含水量、塑液限、壓縮、直剪作業(yè)要求:課堂測驗和課后作業(yè)相結(jié)合,每周一次??己朔绞剑?.考勤,占15分。每缺1次扣5分。2.作業(yè),占15分。3.期末考試,占70分。,- 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