基础工程学FoundationEngineering.doc

-1- 基础工程学 Foundation Engineering 1土力学、地基及基础概念: 土力学——工程力学的一个分支,用于研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。基础工程学——关于地基基础设计与施工的知识。地基: ?定义:承受建筑物或构筑物荷载、受这些荷载影响的那一部分地层。?种类:天然地基和人工地基基础: ?定义:支承上部结构荷载并将其传给地层中地基内的、起到承上启下作用的下部结构。?种类:浅基础和深基础。地基与基础设计的基本条件: ?作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。?基础沉降不得超过地基变形容许值。?具有足够防止失稳破坏的安全储备【第一章】地质构造与地质条件第一节概述地球的构造:地壳、地幔、地核。P5 地壳:地球的固体外壳。大陆上厚的 70公里,海洋里薄的今 10公里,平均厚度在 33km 左右。地幔:中间构造层,富含铁镁的硅酸盐物质。地核:主要化学成分是铁,镍,所以又称铁镍核心。第二节地质构造 P5 一、构造运动:是一种机械运动, 涉及的范围包括地壳及上地幔上部即岩石圈,可分为水平运动和垂直运动。水平方向的构造运动使岩块相互分离裂开或是相向聚汇,发生挤压、弯曲或剪切、错开;垂直方向的构造运动则使相邻块体作差异性上升或下降。 P6二、地质构造:在漫长的地质历史发展过程中,地壳在内外力地质作用下,不断运动演变所造成的地层形态,统称为地质构造。褶皱构造和断裂构造。 P6 第三节地质作用 p8 一、地质作用 p8内力地质作用外力地质作用 p8 二、岩石的类型(1 )岩浆岩成因:由地球内部的岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝而成岩浆岩。(2 )沉积岩成因:岩石经风化、剥蚀成碎屑,经水流、风力或冰川搬运至下游处沉积,再经长时代的压紧或化学作用硬结而成沉积岩。(3) 变质岩成因:地壳外壳的原岩因地壳运动、岩浆活动,在高温、高压和化学性活泼的物质作用下,改变了原岩的结构、构造和成分,形成一种新的岩石,称为变质岩。第四节地形和地貌 p9 典型的地貌单元山地丘陵冲积平原 p9 第五节水文地质条件 P10 一、地下水(1 )地下水的埋藏条件 p10 上层滞水潜水承压水潜水: 是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动的地下水。其水面是起伏不平的面,称为潜水面。潜水主要由大气降水和地表水补给。多数情况下,补给区与分布区一致。所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经常是变化的,而且变化范围较大,其中以气候、地形的影响最为显著。对采矿工作来说,潜水对建井及露天开采的影响较大,对地下开采影响较小。承压水(自流水) :是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水,其运动受上下隔水层的约束和水压的作用,通常是从补给区流向排泄区。其补给区与分布区不一致,受大气降水变化的影响较小,不易受污染。(2 )动水力-2- 动水力 P11 流砂:当动力水的大小等于或大于土的浮重度时,土体失重,随水流动,称为流砂。潜蚀:土中水流把土体粗颗粒孔隙中所充填的细粒土带走,在土层中形成管状空洞,破坏土的结构,这种作用称为潜蚀。潜蚀包括机械潜蚀和化学潜蚀. 机械潜蚀作用:指渗流的机械冲刷力把细小的土颗粒携走,而较大的颗粒仍留在原处. 化学潜蚀作用: 指当土中含有可溶盐类的颗粒或胶结物时, 水流溶蚀了它们, 使土的结构变松, 孔隙度增大, ,且二者是相互影响,相互促进的. 强烈的渗透变形会在渗流出口处侵蚀成孔洞, 孔洞又会促使渗透途经已经缩短, 水力梯度有所增大的渗流向它集中, 而在孔洞末端集中的渗透水流就具有更大的侵蚀能力, 所以孔洞就不断沿最大水力梯度线溯源发展, 最终形成一条水流集中的管道,由管道中涌出的水携带较大量的土颗粒,即管涌(piping). 管涌是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质作用,往往形成地质灾害. 流砂一般出现在粉砂层或粘土颗粒含量小于 10 %、粉粒含量大于 75 %的土层,地下水动水压力较大,基坑(槽) 内外的水位高差大,动水将粉砂颗粒冲流冒出,粉砂层被破坏,形成流砂。流砂挖掘愈多,将使基坑(槽)外附近的地基下陷、沉塌。流砂与管涌的比较: 流砂管涌现象土体局部范围的颗粒同时发生移动土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动位置只发生在水流渗出的表层可发生于土体内部和渗流溢出处土类只要渗透力足够大,可发生在任何土中一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土历时破坏过程短破坏过程相对较长后果导致下游坡面产生局部滑动等导致结构发生塌陷或溃口图为发生在湖南望城湘江大堤最大的管涌。由于暴雨使湘江水猛长,使土体中的水力坡降增加,加之土结构的几何原因,发生了图中的管涌。沙袋用来提高逸出口水位,以降低水力坡降。此外还抛了一些大的砾石形成反滤层。二、地下水引发的工程问题: 土中通常含有水,