土力学与地基基础这门课,对于土木工程相关专业(包括建筑工程技术、路桥、岩土和地下工程)来说,是一门重要的技术基础课和重要的专业课。它由两个重要的部分组成:一部分是关于地基基础设计与施工的知识,即基础工程学的内容;另一部分是有关土的物理力学性质以及土的强度理论、渗透理论和变形理论的知识,即解决土力学各种课题的基本理论和试验研究方法。前者具有极强的技术性和应用性,后者则为前者提供解决工程问题的试验方法和理论基础。本课程是实践性和理论性都比较强的一门课程,在整个教学计划中,从基础课过渡到专业课,具有承上启下的作用,是专业教学前的一个重要环节。
土力学与地基基础课涉及工程地质学、土力学、结构设计和施工等几个学科,内容广泛、综合性强。土是自然历史的产物,以及土的分散性,使得土力学除了运用材料力学的基本原理外,还应密切结合土的实际情况进行研究。特别要注意土中水的变化对土的性质、应力、变形和强度的影响。
土力学原理是本课程学习的基础,其计算理论和公式是在作出某些假设和忽略某些因素的前提下建立的。在学习时,一方面,应当了解这些理论不完善之处,注意这些理论在工程实际使用中的适用条件;另一方面,要认识到这些理论和公式仍然是目前解决工程实际问题的理论依据。它们在长期的工程实践中发挥着无可替代的作用,并且在不断完善与发展中。应该全面掌握这些基本理论,并学会将它们应用到工程实际中。
本课程与工程地质学、水文地质学、建筑力学、建筑材料、建筑结构、建筑施工等学科有着密切的联系。要学好本课程,还应熟练掌握上述相关课程的知识,特别是工程地质勘察知识,能正确阅读、理解、应用岩土工程勘察报告。除此之外,还必须认真学习国家和各级行政部门颁发的技术规范、规程及标准,如《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001,2009版)等,能正确使用现行《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)及其他相关规范、规程及标准,理论联系实际,解决地基基础上遇到的问题,提高分析问题和解决问题的能力。
根据本课程的特点,应牢固掌握土的性质、应力、变形和强度等基本理论知识,从而能够应用这些基本原理和概念,结合力学概念、结构理论及施工知识,分析和解决地基基础问题。
土力学计算和基础设计中所需的各种参数,必须通过土的现场勘察和室内土工试验测定。要学会阅读和使用工程地质勘察资料,重视原位测试结果和原位测试方法,如静力触探、动力触探、测斜仪、压力传感器(土压力盒)和孔隙水压力测定仪等原位测试方法。各种可贵的实测资料,已越来越普遍地被用作设计、研究和施工的辅助手段。
由于土的复杂性,目前在解决地基基础问题时,还带有一定程度的经验性,因此,土力学中有大量的经验公式。《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)就是理论和经验的总结。
土的成因和分类不同,使土的性质存在极大的差异,土力学的许多公式以及地基基础的各种分析方法,都适用于某一种特定的条件。例如,仅地基极限承载力的理论公式就有几十种,它们各适用于不同的土质情况。除了国家颁布的《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)外,还有不少地区性的规范与规程。世界各国的规范更是不相同。学习时,必须仔细地阅读各种公式的基本假定及其适用条件,并结合当地的建筑经验来应用,力戒不分地区机械地套用地质资料和地基基础设计。
地基、基础和上部结构是一个统一的整体,它们相互依存、相互影响。设计时应该考虑三者的共同作用。特别在软土地基上的建筑物,考虑共同作用的整体分析表明,结构的应力、基础的内力甚至群桩中各单桩的分担作用,均与单一分析有很大的差别,而且“共同作用”分析结果更接近实测的结果。目前,“共同作用”分析和设计方法已在全国和地方规范中有了反映,它将是理论计算的发展方向,应注意这方面的进展。
地基基础工程深埋于地下,是隐蔽工程,往往被人们所忽视。如果施工马虎,甚至偷工减料,必会酿成大祸。地基基础工程的施工质量必须引起足够的重视,才能使土木工程安全可靠。
简答题
1.什么是地基和基础?什么是持力层和下卧层?
2.地基和基础的类型有哪些?
3.简述地基与基础设计的基本要求。
4.联系工程实际说明基础工程的重要性。