土力学与地基基础 主讲:刘增荣教授 教材:“地基及基础” 主编:华南理工大学等院校 出版社:中国建筑工业出版社
土力学与地基基础 主讲: 刘增荣 教授 教材: “地基及基础” 主编: 华南理工大学等院校 出版社:中国建筑工业出版社
绪言 土力学、地基及基础的有关概念 土力学一研究土的应力、变形、强度和稳定 以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称 为土力学。 2地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的 那一部分地层称为地基。 3基础—建筑物向地基传递荷载的下部结构就 是基础(参看图o-1)。 4地基基础设计的先决条件: 在设计建筑物之前,必须进行建筑场地的地基 勘察,充分了解、研究地基土(岩)层的成因及构造、 它的物理力学性质、地下水情况以及是否存在(或可 能发生)影响场地稳定性的不良地质现象(如滑坡、 岩溶、地震等),从而对场地件作出正确的评价
绪 言 一、 土力学、地基及基础的有关概念 1 土力学--研究土的应力、变形、强度和稳定 以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称 为土力学。 2 地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的 那一部分地层称为地基。 3 基础--建筑物向地基传递荷载的下部结构就 是基础(参看图o—1)。 4 地基基础设计的先决条件： 在设计建筑物之前，必须进行建筑场地的地基 勘察，充分了解、研究地基土(岩)层的成因及构造、 它的物理力学性质、地下水情况以及是否存在(或可 能发生)影响场地稳定性的不良地质现象(如滑坡、 岩溶、地震等)，从而对场地件作出正确的评价
5地基基础设计的两个基本条件: (1)要求作用于地基的荷载不超过 地基的承载能力,保证地基在防止整 体破坏方面有足够的安全储备; (2)控制基础沉降使之不超过地基 的变形允许值,保证建筑物不因地基 变形而损坏或者影响其正常使用。 6基础结构的型式: 向〔7 7地基类型 8地基基础设计方案的选取原则 9地基及基础的重要性
5 地基基础设计的两个基本条件： (1)要求作用于地基的荷载不超过 地基的承载能力，保证地基在防止整 体破坏方面有足够的安全储备； (2)控制基础沉降使之不超过地基 的变形允许值，保证建筑物不因地基 变形而损坏或者影响其正常使用。 6 基础结构的型式： 7 地基类型 8 地基基础设计方案的选取原则 9 地基及基础的重要性
、本课程的特点和学习要求 1课程的特点: (1)地基及基础课程涉及工程地质学、土 力学、结构设计和施工几个学科领域,内容广 泛、综合性强 (2)课程理论性和实践性均较强 2学习要求: (1)学习和掌握土的应力、变形,强度和 地基计算等土力学基本原理; (2)学习和掌握浅基础和桩基础的设计方 法 (3)熟悉土的物理力学性质的原位测试技 术以及室内土工试验方法 (4)重视工程地质基本知识的学习,了解 工程地质勘察的程序和方法,注意阅读和使用 工程地质勘察资料能力的培养
二、本课程的特点和学习要求 1 课程的特点： （1）地基及基础课程涉及工程地质学、土 力学、结构设计和施工几个学科领域，内容广 泛、综合性强； （2）课程理论性和实践性均较强。 2学习要求： (1)学习和掌握土的应力、变形，强度和 地基计算等土力学基本原理； (2)学习和掌握浅基础和桩基础的设计方 法； (3)熟悉土的物理力学性质的原位测试技 术以及室内土工试验方法； （4）重视工程地质基本知识的学习，了解 工程地质勘察的程序和方法，注意阅读和使用 工程地质勘察资料能力的培养
第一章土的物理性质及分类 1-1概述 土的定义: 土是连续,坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬 殊的颗粒,经过不同的搬运方式,在各种自然环境中 生成的沉积物。 2土的三相组成: 土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、 孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此,土是由颗 粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。 1-2土的生成 地质作用的概念 1地球的圈层构造:
第一章 土的物理性质及分类 1—1 概 述 1土的定义： 土是连续，坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬 殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中 生成的沉积物。 2 土的三相组成： 土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、 孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由颗 粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。 1—2 土 的 生 成 一 、地质作用的概念 1地球的圈层构造：
外圈层:大气圈、水圈、生物圈; 内圈层:地壳、地幔、地核。 构成天然地基的物质是地壳内的岩石和土。地壳的一般 厚度为30-80km。 2地质作用一导致地壳成分变化和构造变化的作用。 根据地质作用的能量来源的不同,可分为内 力地质作用和外力地质作用 (1)内力地质作用:由于地球自转产生的旋转能和放射性 元素蜕变产生的热能等,引起地壳物质成分、内部构造 以及地表形态发生变化的地质作用。如岩浆作用、地壳 运动构造运动)和变质作用。 )岩浆作用一存在于地壳以下深处高温、高压的复杂 硅酸盐熔融体(岩浆),沿着地壳薄弱地带上升侵入地壳 或喷出地表且冷凝后生成为岩浆岩的地质作用。 2)地壳运动_地壳的升降运动和水平运动。升降运动 表现
外圈层：大气圈、水圈、生物圈； 内圈层：地壳、地幔、地核。 构成天然地基的物质是地壳内的岩石和土。地壳的一般 厚度为30一80km。 2地质作用--导致地壳成分变化和构造变化的作用。 根据地质作用的能量来源的不同，可分为内 力地质作用和外力地质作用 (1)内力地质作用: 由于地球自转产生的旋转能和放射性 元素蜕变产生的热能等，引起地壳物质成分、内部构造 以及地表形态发生变化的地质作用。如岩浆作用、地壳 运动(构造运动)和变质作用。 1)岩浆作用--存在于地壳以下深处高温、高压的复杂 硅酸盐熔融体(岩浆)，沿着地壳薄弱地带上升侵入地壳 或喷出地表且冷凝后生成为岩浆岩的地质作用。 2)地壳运动--地壳的升降运动和水平运动。升降运动 表现
为地壳的上拱和下拗,形成大型的构造隆起和拗陷:水 平运动表现为地壳岩层的水平移动,使岩层产生各种形 态的褶皱和断裂.地壳运动的结果,形成了各种类型的 地质构造和地球表面的基本形态。 3)变质作用一在岩浆活动和地壳运动过程中,原岩 (原来生成的各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的 渗入下,发生成分、结构、构造变化的地质作用。 (2)外力地质作用: 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作 用。它包括气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、 冰川、风、生物等的作用。 1)风化作用一外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机 械破碎和化学变化的作用。 2)沉积岩和土的生成一原岩风化产物(碎屑物质),在 雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等
为地壳的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水 平运动表现为地壳岩层的水平移动，使岩层产生各种形 态的褶皱和断裂．地壳运动的结果，形成了各种类型的 地质构造和地球表面的基本形态。 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩 (原来生成的各种岩石)在高温、高压下及挥发性物质的 渗入下，发生成分、结构、构造变化的地质作用。 (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作 用。它包括气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、 冰川、风、生物等的作用。 1)风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机 械破碎和化学变化的作用。 2)沉积岩和土的生成--原岩风化产物（碎屑物质），在 雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等
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、搬运及沉积一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
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．
、矿物与岩石的概念 石-一种或多种矿物的集合体。 矿物--地壳中天然生成的自然元素或化合物,它具 有一定的物理性质、化学成份和形态 (一)造岩矿物 组成岩石的矿物称为造岩矿物。 矿物按生成条件可分为原生矿物和次生矿物两大类 区分矿物可以矿物的形状、颜色、光泽、硬度、解理 比重等特征为依据。 (二)岩石 岩石的主要特征包括矿物成分、结构和构造三方面。 岩石的结构一岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和 形状、及其彼此之间的组合方式。 岩石的构造一岩石中矿物的排列方式及填充方式
二、矿物与岩石的概念 岩石--一种或多种矿物的集合体。 矿物--地壳中天然生成的自然元素或化合物，它具 有一定的物理性质、化学成份和形态． (一) 造岩矿物 组成岩石的矿物称为造岩矿物。 矿物按生成条件可分为原生矿物和次生矿物两大类。 区分矿物可以矿物的形状、颜色、光泽、硬度、解理、 比重等特征为依据。 （二）岩石 岩石的主要特征包括矿物成分、结构和构造三方面。 岩石的结构—岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和 形状、及其彼此之间的组合方式。 岩石的构造--岩石中矿物的排列方式及填充方式
岩浆岩、沉积岩、变质岩是按成因划分的三大岩类, 其亚类划分列于表1-3、表1-4、表1-5。 地质年代的概念 地质年代一地壳发展历史与地壳运动,沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代一根据古生物的演化和岩层形成的 顺序,所划分的地质年代。 在地质学中,根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代),每代又分为若干纪,每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中,都划分有相应的地 层(参见表1-6) 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪,由原岩 风化产物(碎屑物质),经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层),通称
岩浆岩、沉积岩、变质岩是按成因划分的三大岩类， 其亚类划分列于表1-3、表1-4、表1-5。 三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的 顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地 层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩 风化产物（碎屑物质），经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称