《土力学与地基基础》PPT课件

四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、特点：（1）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）课程理论性和实践性均较强。
项目一土的物理性质及工程分类
能力目标
➢ 掌握土的物理性质与土的工程分类 ➢ 了解土的三相组成 ➢ 掌握土的物理性质指标及三相比例指标之间的换算关系 ➢ 熟悉无钻性土、钻性土的物理状态指标 ➢ 掌握相对密度、塑限、液限、塑性指数和液性 指数等基本概念 ➢ 熟悉规范对地基土的工程分类方法 ➢ 掌握砂土、钻性土的分类标准
如前所述，土由固体颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)组 成。为了便于说明和计算，通常用土的三相组成图来表示它们 之间的数量关系，如上图所示。三相图的右侧表示三相组成的 体积关系，左侧表示三相组成的质量关系。
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-砂土抗剪强度理论与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论
法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解 美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
绪论
➢ 一、土力学、地基及基础的概念 ➢ 二、地基与基础研究的内容 ➢ 三、地基与基础理论的发展 ➢ 四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、土力学、地基及基础的概念
一、土力学、地基及基础的概念
建筑物
上部结构 基础 地基
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）；
任务一土的成因与组成
粒组名称 漂石(块石) 卵石(碎石)

3．洪积物(Q”) · 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流， 具有很大的剥蚀和搬运能力。
它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲沟出口或 山前倾斜平原而形成洪积物(图1—4)。 由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群<图l—5)。如果逐渐 扩大以至连接起来， 则形成洪积冲积平原的地貌单元。 洪积物常呈现不规则交错的层理构造，如具有夹层、尖灭 或透镜体等产状(图1—6)。
外力作用下，被剥蚀，搬运到大陆低洼处或海洋底部 沉积下来，在漫长的地质年代里， 沉积的物质逐渐加 厚，在覆盖压力和含有碳酸钙、二氧化硅、氧化铁等 胶结物的作用下， 使起初沉积的松软碎屑物质逐渐 压密、脱水、胶结、硬化生成新的岩石，称为沉积岩。 未经成岩作用所生成的所谓沉积物，也就是通常所说 的“土”。 3）风化、剥蚀、搬运及沉积--外力地质作用过程中的 风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。风化 作用为剥蚀作用创造了条件，而风化、剥蚀、搬运又 为沉积作用提供了物质的来源。剥蚀作用与沉积作 用 在一定时间和空间范围内，以某一方面的作用为主导， 例如，河流上游地区以剥蚀为主，下游地区以沉积为 主，山地以剥蚀占优势，平原以沉积占优势．
二、土中的水和气 (一)土中水 在自然条件下，土中总是含水的。土中水可以处于液 态、固态或气态。 存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两大类： 1．结合水 结合水是指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。 这种电分子吸引力高达几千到 几万个大气压，使水分子 和土粒表面牢固地粘结在一起。 由于土粒(矿物颗粒)表面一般带有负电荷，围绕土粒 形成电场，在土粒电场范围内的水分子和水溶液中的阳离 子(如Na’、Ca”、A1”等)一起吸附在土粒表面。因为 水分子是极性分子(氢原子端显正电荷，氧原子端显负电 荷 )， 它被土粒表面电荷或水溶液中离子电荷的吸引而定向排列 (图1—13)。

学习项目8 沉 井 基 础
案例引入
北锚碇要将两根主缆传来的640 MN的拉力传递给沉井和 基础，是一个以承受水平力为主的结构。由于沉井在整个施 工和营运期内的受力不断变化，在这些荷载的作用下，沉井 地基因受到不均匀压力而产生沉降。因此，在主缆架设之前，
5m 待加劲梁架设以后再进行浇筑。设计允许锚块可以向前水平 位移100 mm，但通车至今实际水平位移不到25 mm。
任务8.1 沉井基础概述
3）竹筋混凝土沉井
由于沉井在下沉过程中受力较大因而需 配置钢筋，一旦完工后，它就不需要承受很 大的拉力了。因此，在我国南方产竹地区， 可以采用耐久性差但抗拉力好的竹筋代替部 分钢筋，如南昌赣江大桥等曾用竹筋混凝土 沉井。在竹筋混凝土沉井分节接头处及刃脚 内仍需用钢筋。
任务8.1 沉井基础概述
沉井基础：沉井 经过混凝土封底、填 塞井孔后，便成为桥 梁墩台或其他结构物 的基础。
任务8.1 沉井基础概述
沉井下沉
沉井基础
任务8.1 沉井基础概述
2. 沉井基础的特点
1）沉井基础的优点
（1）埋置深度可 以很大，整体性较 强，稳定性较好， 有较大的承载面积， 能承受较大的垂直 荷载和水平荷载。
（2）在下沉过程 中，沉井作为坑壁 围护结构，起到挡 土、挡水的作用。
江阴大桥主跨为1 385 m，桥塔的高度为190 m，为两根 钢筋混凝土空心塔柱与三道横梁组成的门式框架结构，重力 式锚碇，主梁采用流线型箱梁断面，钢箱梁全宽为36.9 m， 梁高为3 m，桥面宽为29.5 m，双向六车道，两侧各设宽为 1.8 m的风嘴。
学习项目8 沉 井 基 础
案例引入
该桥的北锚碇是大桥的关键部位之一，经浅埋、中埋扩 大基础、群桩基础、地下连续墙多方案比较，最后选用尺寸 为51 m×69 m的沉井基础，沉井内分36个隔仓，沉井高度为

渗流固结理论的重要性
渗流固结理论在土木工程、水利工程 、地质工程等领域具有广泛的应用价 值。
它对于理解土体的力学行为、预测土 体的变形和稳定性、优化工程设计和 施工具有重要意义。
渗流固结理论的应用领域
01
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水利工程
水库、堤防、水电站等水 利设施的设计和安全评估。
土木工程
高层建筑、高速公路、桥 梁等基础设施的建设和安 全评估。
渗透试验
通过测量土体的渗透系数、 渗透速度等参数，研究土 体的渗透特性。
现场试验方法
现场观测
通过在土体中埋设传感器和监测 仪器，实时监测土体的渗流和固
结过程。
触探试验
通过触探设备对土体进行触探，测 量土体的物理性质和强度特性。
旁压试验
通过旁压设备对土体施加压力，测 量土体的变形和强度特性。
数值模拟方法
三维固结理论通过求解偏微分方程组， 得到土体在固结过程中任意时刻的孔隙
水压力分布、土层沉降和位移场。
04
渗流固结理论的实验研究
室内试验方法
室内模型试验
通过模拟实际土体中的渗 流和固结过程，研究土体 的变形和强度特性。
土工离心机试验
利用离心加速度模拟土体 应力状态，研究土体在复 杂应力状态下的渗流和固 结行为。
06
结论
渗流固结理论的发展趋势
数值模拟与实验研究的结 合
随着计算机技术的进步，数值 模拟方法在渗流固结理论的研 究中越来越受到重视。通过与 实验研究相结合，可以更准确 地模拟复杂条件下的土体渗流 和固结过程。
多场耦合分析
考虑土体的应力、应变、渗流 和温度等多场耦合效应，对土 体的复杂行为进行更全面的分 析。
渗流固结理论可以用于分析地 下水的流动规律和土体的渗透 性能，为地下水控制提供理论 支持。