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1、4 工业与民用建筑地基岩土体工业与民用建筑地基岩土体变形及稳定性分析变形及稳定性分析本章学习要求本章学习要求 （1 1 1 1）理解地基与基础的概念及类型和特点，）理解地基与基础的概念及类型和特点，）理解地基与基础的概念及类型和特点，）理解地基与基础的概念及类型和特点，了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。 （2 2 2 2）理解并掌握应力、自重应力、基底压力）理解并掌握应力、自重应力、基底压力）理解并掌握应力、自重应力、基底压力）理解并掌握应力、自重应力、基底压力和地基中附加应力
2、的概念及其简单的应用。和地基中附加应力的概念及其简单的应用。和地基中附加应力的概念及其简单的应用。和地基中附加应力的概念及其简单的应用。 （3 3 3 3）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，并了解它们的具体应用。并了解它们的具体应用。并了解它们的具体应用。并了解它们的具体应用。 （4 4 4 4）了解地基强度的概念，理解并掌握地基）了解地基强度的概念，理解并掌握地基）了解地基强度的概念，理解并掌握地基）了解地基强度的概念，理解并掌握地基承载力的含义、分类及其确定方法。承载力的含义
3、、分类及其确定方法。承载力的含义、分类及其确定方法。承载力的含义、分类及其确定方法。4.1 4.1 概述概述uu工业建筑工业建筑工业建筑工业建筑是指供工业生产用的建筑物。包括车是指供工业生产用的建筑物。包括车是指供工业生产用的建筑物。包括车是指供工业生产用的建筑物。包括车间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。uu民用建筑民用建筑民用建筑民用建筑是居住建筑和公共建筑的总称。是居住建筑和公共建筑的总称。是居住建筑和公共建筑的总称。是居住建筑和公共建筑的总称。 居住建筑居住建筑居住建筑居
4、住建筑是指供生活起居用的建筑物，例如住是指供生活起居用的建筑物，例如住是指供生活起居用的建筑物，例如住是指供生活起居用的建筑物，例如住宅、宿舍等。宅、宿舍等。宅、宿舍等。宅、宿舍等。 公共建筑公共建筑公共建筑公共建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、体育馆、展览馆、商店、车站等。体育馆、展览馆、商店、车站等。体育馆、展览馆、商店、车站等
5、。体育馆、展览馆、商店、车站等。世界排名第一的佩重纳世界排名第一的佩重纳斯大厦，高斯大厦，高452m建筑工程建筑工程世界世界排名排名第三第三的上的上海金海金茂大茂大厦，厦，高高420m上上海海东东方方电电视视塔塔纽约世贸中心，高纽约世贸中心，高417m,第四第四舟山市新城大桥舟山市新城大桥（东海飞燕）（东海飞燕）4.1.1 4.1.1 地基与基础地基与基础uu（1 1）地基）地基 由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原来的应力状态发生了变化。来的应力状态发生了变化。
6、来的应力状态发生了变化。来的应力状态发生了变化。这部分由建筑物荷载这部分由建筑物荷载这部分由建筑物荷载这部分由建筑物荷载引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全部荷载的那部分岩土体。部荷载的那部分岩土体。部荷载的那部分岩土体。部荷载的那部分岩土体。 地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接触的岩土体叫持力层。持力层下部的岩土体叫下触的岩土体叫
7、持力层。持力层下部的岩土体叫下触的岩土体叫持力层。持力层下部的岩土体叫下触的岩土体叫持力层。持力层下部的岩土体叫下卧层。卧层。卧层。卧层。 地基可分为天然地基与人工地基两大类地基可分为天然地基与人工地基两大类地基可分为天然地基与人工地基两大类地基可分为天然地基与人工地基两大类 人工地基，可分为人工土基和桩基两种。人工地基，可分为人工土基和桩基两种。人工地基，可分为人工土基和桩基两种。人工地基，可分为人工土基和桩基两种。4.1.1 4.1.1 地基与基础地基与基础uu（2 2）基础）基础 建筑物的基础也可叫建筑物的基础也可叫建筑物的基础也可叫建筑物的基础也可叫建筑物的下部结构，建筑物的下部结构，
8、建筑物的下部结构，建筑物的下部结构，是建筑物在地面以下是建筑物在地面以下是建筑物在地面以下是建筑物在地面以下的那一部分。它的作的那一部分。它的作的那一部分。它的作的那一部分。它的作用是承受整个建筑物用是承受整个建筑物用是承受整个建筑物用是承受整个建筑物的重量及作用在建筑的重量及作用在建筑的重量及作用在建筑的重量及作用在建筑物上的所有荷载，并物上的所有荷载，并物上的所有荷载，并物上的所有荷载，并将它们传递给地基。将它们传递给地基。将它们传递给地基。将它们传递给地基。4.1.2 4.1.2 主要工程地质问题主要工程地质问题uu区域稳定性问题区域稳定性问题uu斜坡稳定性问题斜坡稳定性问题uu地基稳定
9、性问题地基稳定性问题uu建筑物配置的工程地质论证问题建筑物配置的工程地质论证问题uu地下水的侵蚀性问题地下水的侵蚀性问题uu地基的施工条件问题地基的施工条件问题 主要的工程地质问题是主要的工程地质问题是地基稳定性问题地基稳定性问题中国东部丘陵，平原地中国东部丘陵，平原地面变形为主，采矿、过面变形为主，采矿、过量开采地下水是主要诱量开采地下水是主要诱发因素发因素中国北部大兴安岭北中国北部大兴安岭北段山区岩土冻融为主段山区岩土冻融为主中国北部内陆高原、盆中国北部内陆高原、盆地沙漠化、盐渍化地沙漠化、盐渍化中国西南、中南部地中国西南、中南部地区，崩滑流为主，降区，崩滑流为主，降雨是主要诱发因素雨是主
10、要诱发因素西部青藏高原岩土冻西部青藏高原岩土冻融为主融为主西安地裂缝西安地裂缝破坏道路桥梁西安地裂缝破坏道路桥梁西安地裂缝破坏道路桥梁西安地裂缝破坏道路桥梁苏锡常地区地面沉苏锡常地区地面沉降范围不断扩大降范围不断扩大无锡苏州上海嘉兴南通常州镇江杭州嘉兴年沉降率嘉兴年沉降率50mm,50mm,苏州、常州苏州、常州20mm20mm左右，上海左右，上海小于小于10mm10mm1986198619861986年年年年1991199119911991年年年年1999199919991999年年年年上海地面沉降：使城市防洪设施标准降低，上海地面沉降：使城市防洪设施标准降低，外滩防洪挡水墙越筑越高外滩防洪挡
11、水墙越筑越高上海地面不均匀沉降：上海地面不均匀沉降：给地铁与磁悬浮列车运行安全造成威胁给地铁与磁悬浮列车运行安全造成威胁天津市地面沉天津市地面沉降不断加深降不断加深u天津塘沽沉降天津塘沽沉降中心最大沉降量中心最大沉降量超过超过3 3米米3 3 3 3米米米米天津市地面沉降 两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属于于于于变形问题变形问题变形问题变形问题；二是土体是否发生破坏或失去稳定；二是土体是否发生破坏或失去稳定；二是土体是否发生破坏或失去稳定；二是土体是否发生破坏
12、或失去稳定性，这属于性，这属于性，这属于性，这属于强度问题强度问题强度问题强度问题。 应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为kPakPakPakPa或或或或MPaMPaMPaMPa。 在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应力、渗透压力和构造应力等。力、渗透压力和构造应力等。力、渗透压力和构造应力等。力、渗透压力和构造应力等。4.2 4.2 地基中
13、的应力地基中的应力意意大大利利比比萨萨斜斜塔塔苏州市虎丘塔 此塔建于宋太祖建隆此塔建于宋太祖建隆此塔建于宋太祖建隆此塔建于宋太祖建隆二年，距今已有二年，距今已有二年，距今已有二年，距今已有1036103610361036年历史。塔高。年历史。塔高。年历史。塔高。年历史。塔高。80808080年年年年代，塔身已向东北方代，塔身已向东北方代，塔身已向东北方代，塔身已向东北方向严重倾斜，不仅塔向严重倾斜，不仅塔向严重倾斜，不仅塔向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达，而顶离中心线已达，而顶离中心线已达，而顶离中心线已达，而且底层塔身发生不少且底层塔身发生不少且底层塔身发生不少且底层塔身发生不少裂缝，裂缝，
14、裂缝，裂缝，采取在塔四周采取在塔四周采取在塔四周采取在塔四周建造一圈桩排式地下建造一圈桩排式地下建造一圈桩排式地下建造一圈桩排式地下连续墙，并对塔周围连续墙，并对塔周围连续墙，并对塔周围连续墙，并对塔周围与塔基进行钻孔注浆与塔基进行钻孔注浆与塔基进行钻孔注浆与塔基进行钻孔注浆和树根桩加固塔身和树根桩加固塔身和树根桩加固塔身和树根桩加固塔身，获得成功。获得成功。获得成功。获得成功。加加拿拿大大特特朗朗斯斯康康谷谷仓仓 该谷仓由该谷仓由6565个圆柱筒仓组成，长，宽，高，钢筋个圆柱筒仓组成，长，宽，高，钢筋混泥土片筏基础，厚混泥土片筏基础，厚2m2m，埋置深度。谷仓于，埋置深度。谷仓于191319
15、13年秋年秋建成，建成，1010月初贮存谷物万月初贮存谷物万t t时发现谷仓明显下沉，谷时发现谷仓明显下沉，谷仓西端下沉仓西端下沉m m，东端上抬，东端上抬m m，最后，整个谷仓倾斜，最后，整个谷仓倾斜2727。由于谷仓整体刚度较强，在地基破坏后，筒仓完整，由于谷仓整体刚度较强，在地基破坏后，筒仓完整，无明显裂缝。无明显裂缝。1 1 自重应力自重应力 由于土层本身重量产生的应力，称之为由于土层本身重量产生的应力，称之为土的自重应力。土的自重应力。2 2 基底压力基底压力 建筑物荷重是通过建筑物基础底面传给建筑物荷重是通过建筑物基础底面传给地基的，基础底面与地基之间的法向压地基的，基础底面与地基
16、之间的法向压力，称为基底压力。力，称为基底压力。 除与基础所受荷载大小及基础的形状、除与基础所受荷载大小及基础的形状、尺寸和埋深有关外，还与基础本身与地尺寸和埋深有关外，还与基础本身与地基土的相对刚度及地基土的性质等有关。基土的相对刚度及地基土的性质等有关。 中心荷载作用下基底中心荷载作用下基底压力压力2 2 基底压力基底压力 偏心荷载作用下基底压力偏心荷载作用下基底压力2 2 基底压力基底压力 建筑物荷载作用下在地基中产生的应力建筑物荷载作用下在地基中产生的应力建筑物荷载作用下在地基中产生的应力建筑物荷载作用下在地基中产生的应力。其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形式，地基性质等有关。式，地基性质等有关。式，地基性质等有关。式，地基性质等有关。（1 1）集中铅直荷载作用下）集中铅直荷载作用下）集中铅直荷载作用下）集中铅直荷载作用下3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力 （2）矩形均布铅直荷载作用下）矩形均布铅直荷载作用下3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力 （3）
