任务1.2土力学基础知识.doc

《土力学》

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任务1.2土力学基础知识

一、土与土力学

土是地壳岩石长期经受物理、化学、生物等风化作用所形成的产物，是各种矿物质的集合体，通常由固体颗粒、水和空气三相组成。宏观上看，土是连续的整体，可分为无黏性土和黏性土两大类；微观上看，它是多孔和松散的，与其他连续固体介质有许多不同之处，其物理性质、力学性能具有其自身特性。我国幅员辽阔，由于各地自然地理环境的特殊性，土的沉积条件不同，所以，在一些地区形成了地域特色明显的特殊土，例如湿陷性黄土、红黏土、膨胀土等，它们又具有各自的特性。

为了准确全面了解土的物理、力学特性，运用力学基本原理和土工实验技术，研究土的物理性质以及在外力作用下的应力、变形、强度和渗透性等特性，在长期工程实践过程中，经过不断完善和提高，形成了一门专门的学科，通常人们把这个学科称为土力学。所以，土力学就是研究土的组成、软硬状态等物理性质和在力的作用下土体受力及变形特性的学科，被视为力学体系中的一个分支，但由于土具有复杂性、多样性的工程特点，现阶段在解决土力学问题时，还不能像其他力学的分支一样做到理论完备、逻辑严密、公式精确，土的许多参数及土的性质确定，需要借助于当地经验、现场试验以及室内试验，并辅助以理论计算才能实现。所以，土力学是一门依赖于实践的学科。

二、地基与基础

任何建筑物都建造在地层之上，建筑物和其承受的全部荷载都由它下面的地层承受。受建筑物传来荷载影响的那一部分地层称为地基。建筑物在地面以下并将上部荷载传至地基的结构就是基础，俗称下部结构。基础底面至地面的距离称为基础的埋深。受基础传来荷载影响的地层深度通常是基础底面宽度的几倍，直接支承基础的地层称为持力层，在持力层下方的地层称为下卧层，见图1-1。

图1-1地基与基础示意图

良好的地基应具有较高的承载力与较低的压缩性，通常把不需处理而直接利用的天然土层称为天然地基，把经过人工加固处理的地基称为人工地基。当拟建场地确定、建筑物选址定点后，人们对场地条件的选择，受客观条件制约就没有改变的余地，人们只能通过可利用的各种手段和途径，尽可能了解清楚给定场地内所需的地基土有关特性，并在设计和施工中加以合理利用或据此对地基进行必要的处理。

基础的作用是将建筑物和其承受的全部荷载传递给地基。通常把埋置深度不大于5m的基础称为浅基础，浅基础只需经过挖槽、排水等普通施工程序就能建造完成，如墙下或柱下条形基础、柱下单独基础、十字交叉基础、筏板基础及箱形基础等；若浅层土质不良，为了利用深层土良好的承载能力而将基础埋设在5m以上的深度，称为深基础，如桩基础、沉井基础和地下连续墙基础等。作为下部结构的基础是建筑结构的重要组成部分，因此，基础应具有足够的强度、刚度和耐久性。基础的形式、埋置深度、所用材料、底面尺寸和截面尺寸，都是影响基础承载性能、变形性能和耐久性能的重要因素，这些指标都需要通过设计计算确定。

地基基础应满足以下两个方面的基本条件要求：

(一)强度条件——要求作用在地基上的荷载不超过地基承载力，以保证地基在防止结构整体失稳方面具有足够的安全储备；基础结构本身应具有足够的承载力和刚度，在地基反力作用下不发生破坏。

(二)变形条件——控制地基的沉降使其不超过规范规定的容许变形值，基础也应具有改善沉降和不均匀沉降的能力。

为了满足以上两个条件，就必须研究和掌握地基土的物理和力学性能，以便在工程设计和施工中正确判断和把握地基土的特性，并能在地基基础设计和施工中加以利用，所以土力学是地基基础工程设计和施工的理论依据之一。

建筑物的上部结构、基础和地基是建筑物赖以存在的三部分，虽然各部分功能各异，但它们构成了一个既互相制约又共同工作的整体，其最合理的研究方法应同时考虑静力平衡和变形协调，即采用考虑共同作用的分析方法进行设计。但现阶段由于研究和试验的局限性，仍然采用将上部结构、基础和地基三部分分开，按照静力平衡条件，采用不同的假定进行分析计算，设计值中部分采用了考虑共同作用特性的研究成果。

三、课程的意义

地基和基础位于地面以下，系隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量，直接影响建筑物的安全。地基和基础一旦发生质量事故，补救和处理往往非常困难，甚至无法补救。历史上，由于地基基础发生事故造成建筑物的损毁，从而导致重大财产损失和人员伤亡的事例并不鲜见。没有地基及基础的安全稳定，任何建筑物都难以保证其正常使用或安全稳定。地基基础工程属百年大计，必须慎重对待。只有详细掌握勘察资料，深入了解地基情况，精心设计，严密施工，防患于未然，才能确保工程质量。

地基基础的造价和工期在全部工程造价和总工期中占有较高的比例，一般为20%~25%，高层建筑这个比例会更高。做好地基基础设计和