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(xué)建工學(xué)院主講人楊旭姣,Engineeringgeologyandfoundations,2/75,課程性質(zhì)與教學(xué)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(xiàng)目管理方向）四年制本科生選修的一門(mén)專業(yè)核心基礎(chǔ)課，它是由兩門(mén)相互獨(dú)立而相互交叉的學(xué)科綜合而成的。本課程的目的是通過(guò)教學(xué)使學(xué)生了解工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容和工作方法；學(xué)習(xí)土力學(xué)的基本知識(shí)；掌握一般地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算原理和構(gòu)造要求；熟悉一般土工試驗(yàn)方法和常見(jiàn)的地基處理方法。,3/75,緒論,主要內(nèi)容,1本課程的研究?jī)?nèi)容2地基基礎(chǔ)的重要性3本課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法,4/75,1.工程地質(zhì)EngineeringGeology2.土力學(xué)SoilMechanics3.巖土工程勘察Geotechnicalinvestgation4.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)foundationsdesign5.地基處理groundtreatment6.巖土工程概預(yù)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(jì)和施工質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物的安危!地基基礎(chǔ)問(wèn)題往往是影響投資和制約工期的主要因素，約占總造價(jià)和總工期的1/3。軟土和復(fù)雜情況要高于這個(gè)比例。橋梁占50%～70%。,8/75,我國(guó)建筑市場(chǎng)問(wèn)題多，豆腐渣工程?；A(chǔ)工程首當(dāng)其沖,因?yàn)槭请[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(jī)率為10%-30%基礎(chǔ)工程中設(shè)計(jì)失誤40%,施工問(wèn)題60%,包括*勘探不清*地基基礎(chǔ)方案不當(dāng)，*不均勻沉降*管理混亂：無(wú)照設(shè)計(jì)，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(lèi)：1)規(guī)范允許的破壞，如自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的荷載2)對(duì)特殊情況的認(rèn)識(shí)不足，基本概念不清楚3)違背勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理規(guī)范,加拿大特朗斯康谷倉(cāng),事故：建成后初次存放谷物時(shí)：1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm24小時(shí)傾斜27西端下沉7.32m東端上抬1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損,概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)。鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。1911年動(dòng)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(cāng)庫(kù)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(dá)5.27m，傾斜5.51360：再?gòu)?fù)工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復(fù)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(dòng)工,原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強(qiáng)度較低，變形較大。,,,,,1590:伽利略在此塔做落體實(shí)驗(yàn),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(jìn)行地基處理目前:已向游人開(kāi)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(jì)比較。,,雜填土,軟土,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,好土,,如何設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)?,15/75,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿足幾個(gè)條件：,（1）強(qiáng)度條件(strength)：設(shè)計(jì)荷載不超過(guò)地基的承載力。（2）變形條件(deformation):地基變形量不超過(guò)規(guī)范允許值。(3)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身?xiàng)l件：有足夠的強(qiáng)度和剛度。,16/75,投資風(fēng)險(xiǎn)和效益的綜合考慮開(kāi)挖是否支護(hù),八十年代以來(lái)高層建筑大量修建，深基坑開(kāi)挖比較普遍，開(kāi)挖是否支護(hù)？這類(lèi)問(wèn)題通常是有風(fēng)險(xiǎn)有效益,因?yàn)槭桥R時(shí)工程，投標(biāo)較低，伴以事故發(fā)生，土釘支護(hù)事故率50%工程實(shí)例：1.蘭旗營(yíng)住宅－開(kāi)挖九米無(wú)支護(hù)，周?chē)鷽](méi)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(fèi)用與效益綜合考慮。王府井地區(qū)的改造，因?yàn)榇缤链缃?。預(yù)壓固結(jié)不做砂井，固結(jié)要2年；做砂井，只需要3個(gè)月,19/75,研究土體在工程建筑作用下的應(yīng)力、變形和強(qiáng)度規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。,土力學(xué)是進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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?chē)慕橘|(zhì)環(huán)境(entironment),21/75,土力學(xué)應(yīng)用－地基與基礎(chǔ),22/75,,,王府井京廣廣場(chǎng),土力學(xué)應(yīng)用－基坑工程,23/75,土力學(xué)應(yīng)用－地鐵工程,24/75,HgsfjordcrossingTunnelhelddownbyanchorsandtethersLength:1400mMax.waterdepth:155mMax.depthtorock:~350m,土力學(xué)應(yīng)用－海底隧道,25,土力學(xué)應(yīng)用－海洋平臺(tái),26/75,3.巖土工程(Geotechnicalengineering),1．巖土工程的定義：以土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和地基基礎(chǔ)工程學(xué)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(wèn)題的一門(mén)地質(zhì)和工程緊密結(jié)合的新專業(yè)學(xué)科?！詭r土工程勘察規(guī)范（GB50021-94）,27/75,概括為三個(gè)層次的含義：,巖土工程是以巖土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、地基基礎(chǔ)工程學(xué)為基礎(chǔ)，并與工程密切結(jié)合的綜合性學(xué)科巖土工程以巖土的利用、整治或改造作為研究?jī)?nèi)容巖土工程貫穿于各類(lèi)土木工程的勘察、設(shè)計(jì)與施工的全過(guò)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(xué)是定量評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)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(xué)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(hù)工程巖土洞室工程巖土環(huán)境工程,3.巖土工程類(lèi)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(jì)巖土工程治理巖土工程監(jiān)測(cè)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(yàn)測(cè)定分析計(jì)算方案論證監(jiān)測(cè)控制反演分析修改定案,數(shù)學(xué)模擬物理模擬原位測(cè)試,32/75,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基礎(chǔ)設(shè)計(jì),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(xué)性質(zhì),自重應(yīng)力滲流應(yīng)力,地基巖土體的強(qiáng)度（承載力）,地基巖土體變形量,地基的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與計(jì)算,處理措施,基底壓力,巖土體中的附加應(yīng)力,巖土體中應(yīng)力,強(qiáng)度變形,穩(wěn)定性評(píng)價(jià)處理,設(shè)計(jì)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(wèn)題,抗剪強(qiáng)度問(wèn)題（穩(wěn)定）變形問(wèn)題滲透與滲透破壞,34/75,（1）強(qiáng)度問(wèn)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(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)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(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，滲透力使滑動(dòng)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(chǎng)工程基本情況：長(zhǎng)300m,寬34m,深15m。D=1.2m。懸臂式護(hù)坡樁。事故情況：先發(fā)生0.5~1.0m水平位移,凌晨1時(shí),臨時(shí)工棚傾入坑內(nèi),3人死亡,17人受傷。原因：懸臂太長(zhǎng),應(yīng)加錨,廣州京光廣場(chǎng)基坑倒塌,京光廣場(chǎng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞,42/75,珠海祖國(guó)廣場(chǎng)(與澳門(mén)相對(duì))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(guò)大而崩出;5月6號(hào)下午4:30,倒塌,兩棟樓倒塌進(jìn)基坑,5人受傷.原因:超挖及地下水,,珠海祖國(guó)廣場(chǎng)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(chǔ)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?chē)罘降鼗夯蟮某两?1999年9月21日臺(tái)灣大地震液化與地基破壞,1999年9月21日臺(tái)灣大地震地表破壞,1999年9月21日臺(tái)灣大地震引起山體滑坡,56/75,（2）變形問(wèn)題,沉降與不均勻沉降,關(guān)西機(jī)場(chǎng)世界最大人工島,1986年：開(kāi)工1990年：人工島完成1994年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)面積：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m,關(guān)西機(jī)場(chǎng),設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：5.7－7.5m完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1m，5cm/月(1990年)預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計(jì)超填：3m,問(wèn)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(yán)重傾斜,地基嚴(yán)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(dá)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(wèn)題,流土、管涌?jī)雒浫芪g,建于1989年71米高265米長(zhǎng)1993年8月7日垮壩死亡300余人,滲透破壞:青海溝后水庫(kù)的潰口—,1998年長(zhǎng)江大堤,武漢丹水池堤防搶險(xiǎn),1998洪水,1998年洪水中各種險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口,又過(guò)20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個(gè)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(hào)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(xiàng)目――軌道交通四號(hào)線工程的一個(gè)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(zhǎng)2001M，下行線長(zhǎng)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(jìn)，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(chǎng)進(jìn)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(jìn)轉(zhuǎn)為垂直同向推進(jìn)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(fēng)井,工程地質(zhì),從地質(zhì)報(bào)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(shí)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(jì)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(tuán)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(jì)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(xiǎn)情情況,7月1日,凌晨，聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生流沙涌水，導(dǎo)致隧道上下行線嚴(yán)重積水，進(jìn)泥沙。同時(shí)以風(fēng)井為中心的地面開(kāi)始出現(xiàn)裂縫、沉降。,6：00，音像樓發(fā)生明顯變形，墻面開(kāi)裂，房屋開(kāi)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(fēng)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(kāi)裂加劇。,15：00以風(fēng)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(kuò)展到董家渡路、中山南路、外馬路、防汛墻。,20:00，防汛墻也開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，沉降進(jìn)一步發(fā)展。,7月2日-3日，隧道險(xiǎn)情在進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大,隧道內(nèi)繼續(xù)大量進(jìn)水，水位上漲速度較快，約每小時(shí)漲移15M。管片損壞程度進(jìn)一步擴(kuò)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(jìn)一步擴(kuò)大，以風(fēng)井為中心的地面從沉陷漏斗發(fā)展成塌陷區(qū)，最深達(dá)4M，臨江大廈門(mén)口地面塌陷最深處約2M，董家渡路沉陷達(dá)1M，中山南路明顯下沉，地面開(kāi)裂發(fā)展加快。,音像市場(chǎng)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(dá)12.2mm，地下室出現(xiàn)裂縫。,河床嚴(yán)重?cái)_動(dòng)、下沉、滑移，近30M防汛墻倒塌，近70M防汛墻結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，黃浦江水沖向風(fēng)井，并由風(fēng)井進(jìn)入地下隧道，加劇險(xiǎn)情發(fā)展。,臨江花苑門(mén)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(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課。前修課程：材料力學(xué)、水力學(xué)、彈性力學(xué)后續(xù)課程：建筑施工課程特點(diǎn)：內(nèi)容廣、計(jì)算量大、實(shí)踐性強(qiáng)。學(xué)習(xí)要求：重視理論聯(lián)系實(shí)際，重視地質(zhì)勘察和試驗(yàn)，注意各行業(yè)、各地區(qū)巖土工程概預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)的不同。,四.本課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法,83/75,課程安排：32學(xué)時(shí)試驗(yàn)內(nèi)容：容重、含水量、塑液限、壓縮、直剪作業(yè)要求：課堂測(cè)驗(yàn)和課后作業(yè)相結(jié)合，每周一次。考核方式：1.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。,