岩土工程概述-课件

武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院培培 训 计 划划第一讲：岩土工程概述3 1第二讲：岩土工程勘察概述2第三讲：岩土工程测试与检测3 3第五讲：地基处理3 5第四讲：边坡与基坑4第六讲：建筑物纠偏61培 训 计 划第一讲：岩土工程概述31第二讲：岩土工程岩土工程岩土工程培训系列讲座培训系列讲座武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院第一第一讲：岩土工程概述：岩土工程概述日日 期：期：2009.5.212009.5.21主主讲人：李人：李 云云2第一讲：岩土工程概述日 期：2009.5.21主讲人：李 武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院1 概 述u岩土工程的主要研究对象和任务 岩土工程（Geotechnical Engineering）是土木工程的一个分支，包括工程地质、土力学及地基基础、岩石力学与工程三个分学科。一是客观地认识岩土；二是进行岩土工程设计；三是改良岩土，以适应工程要求。它研究的主要对象是地球上无处不在的土体和岩体在工程中的性状和为满足工程建设设计要求而采取必要的岩土加固技术。它的主要任务有三：31 概 述岩土工程的主要研究对象和任务 岩土工程（武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院u岩土工程学科的重要性 1 概 述 杭州地铁一号线 比萨斜塔 不重视建设中的岩土工程勘察、试验和地基基础设计，大自然是会对人类惩罚的。4岩土工程学科的重要性 1 概 述 杭武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院u岩土工程研究的方法 1 概 述 岩土工程问题的解决，必须经历五个必不可少的程序，即：岩土工程勘察（工程地岩土工程勘察（工程地质调查质调查踏勘和踏勘和钻钻探取探取样样）岩土物理力学性岩土物理力学性质试验质试验地基基地基基础设计计础设计计算算岩土工程施工岩土工程施工岩土工程使用期的岩土工程使用期的监测监测5岩土工程研究的方法 1 概 述 岩土工程问题的解决，武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院u岩土工程研究的方法 1 概 述 岩土工程不同于其它人工制造的材料，其最大的特点就在于其“咫尺就有异，瞬息有所变”。岩土工程界近30年来逐渐形成了这样一种共识：认为岩土工程的施工实践本身能提供信息，这种信息可作为检验原来岩土评价和设计计算是否正确的客观标准。从而提出了一种新的研究理念和方法信息化施工法。预测学日益在岩土工程领域显示其重要性，这是由岩土工程的特殊性质所决定的。6岩土工程研究的方法 1 概 述 岩土工程不同于其它人武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院u岩土工程展望 1 概 述1、重视土的工程性质及测试技术的研究开发；2、以灌注桩为重点，发展成桩新技术、新工艺、新设备；3、完善现有地基处理技术，开发地基处理新技术、新工艺、新设备；4、适应不同地质、水文和环境条件，完善开发基坑支护技术；5、发展地下工程施工技术，开发利用地下空间；6、发展环境岩土工程；7、发展设计计算理论与方法，提高岩土工程设计水平。7岩土工程展望 1 概 述1、重视土的工程性质及测试技术的研武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u岩土工程勘察的目的和任务 岩土工程勘察的目的：应用各种勘察手段，查明建设场地的岩土工程情况，正确评价岩土工程条件，并提出解决岩土工程问题的方法和建议。岩土工程勘察的任务：查明情况；确定对策。82 岩土工程勘察岩土工程勘察的目的和任务 岩土工程勘察武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u岩土工程勘察阶段划分 勘察阶段的划分一般是与工程的设计阶段相适应的，大致可分为五个阶段：选址可行性研究阶段初步勘察详细或施工图设计勘察施工勘察92 岩土工程勘察岩土工程勘察阶段划分 勘察阶段的划分一武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u岩土工程勘察的主要内容和要求 工程地质测绘与调查；确定勘测方法和勘探工作量，以达到正确鉴别岩土性质和划分底层的目的；在现场直接测试岩土力学参数（原位测试）；根据岩土工程勘察成果整理和分析，提交岩土工程勘察研究报告。102 岩土工程勘察岩土工程勘察的主要内容和要求 工程地质测绘与武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u各类岩土工程的勘察 各产业部门的工程建设项目种类繁多，建（构）筑物功能各异。因此，与之相关的岩土工程勘察有其特殊技术要求和方法，勘察深度和精度也不能强求一律，工作量的确定应因地制宜和因事制宜。随着我国工程建设的发展，岩土工程师面临着严峻的挑战和考验，需要创造性地设计出适合于各类岩土工程的特殊勘察方案，尽可能应用各种现代新的测试技术和专项勘察手段，解决不同类别和不同产业部门的岩土工程特殊问题。112 岩土工程勘察各类岩土工程的勘察 各产业部门的工程建武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u特殊性岩土的工程勘察评价 特殊性岩土包括黄土、膨胀土、盐渍土、软粘土、人工填土、冻土、污染土、残积土、红土等，他们分别有其各自的特殊物理力学性质，对他们的勘察重点和方法亦各不相同。特殊性岩土，顾名思义，就是它们具有特殊的物质组成和结构构造，因而也就具有特殊的物理力学性质。特殊性岩土往往还具有明显的区域性。只有在特定的地区，岩土生成的环境和构成岩土物质来源才适合于某种特殊性岩土的存在。特殊性岩土的工程勘察有其相应的特殊技术标准和方法。122 岩土工程勘察特殊性岩土的工程勘察评价 特殊性岩土包武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u环境岩土工程勘察 常见的环境岩土问题按其影响面覆盖的范围大小大致可分为三类：区域性环境岩土工程：包括地震环境和地震动、区域地壳稳定性、地裂缝、风沙、泥石流、区域性地面沉降和岩溶；地区性环境岩土工程：包括采空区、水库淹没和水库塌岸等问题；区段性环境岩土工程：包括滑坡、崩塌与落石、岩土中废物处置、化学污染、工业环境振动和工程施工对周围岩土稳定性和变形的影响等。132 岩土工程勘察环境岩土工程勘察 常见的环境岩土问题按武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院2 岩土工程勘察u环境岩土工程勘察 与单项工程的岩土工程勘察相比，环境岩土工程勘察远较复杂、困难，要动用更多、更现代化的勘察手段和仪表，如地质雷达、电法勘探、重力场勘探、磁法勘探、层析CT技术、地震法勘探、GPS（地球卫星定位系统）等。142 岩土工程勘察环境岩土工程勘察 与单项工程的岩土工程武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院3 土工试验u目的与作用 土工试验和工程勘察一样，都是岩土工程前期的准备工作，一般都将土工试验纳入工程勘察内容，它是勘察成果的定量化表示形式，又是提供岩土工程设计和施工所需的物理力学性质参数的来源。153 土工试验目的与作用 土工试验和工程勘察一样，都是岩土工武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院3 土工试验u实验室试验的分类 土的化学性试验：包括土的矿物鉴定，易溶和难溶盐试验，有机物试验，酸碱度试验，硅、铁、铝、钙、镁、钾全量分析及阳离子交换量试验等；土的物理性试验：包括土的密度、湿度、粒度试验和土垢的物理状态试验；土的力学性试验：主要包括渗透性、压缩性和强度试验等。163 土工试验实验室试验的分类 土的化学性试验：包括土的矿物鉴武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院3 土工试验u土工试验展望 为了彻底弄清矿物成份土的组成和结构对其宏观力学性能的影响，光靠上述的化学性、物理性和力学性试验是远远不够的。还需要应用近代物理化学技术和电子显微镜技术对岩土的微观结构进行试验研究。差热分析、光衍射分析、核磁共振分析、电子显微镜透射分析、扫描电镜分析等新技术在岩土工程中的应用发展很快。173 土工试验土工试验展望 为了彻底弄清矿物成份土的组成武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院4 地基和边坡的稳定性u地基的稳定性 建筑物地基一般可分为天然地基和人工地基两大类。地基基础设计的主要任务就是如何通过选用基础结构类型、确定基础尺寸与布置形式来协调解决上部结构与地基之间的矛盾。软土地基中的两大技术难关：第一，承载能力一定要满足建筑物荷载的需要，否则必须求助于地基加固处理、借助于桩基或其它人工基础，以增加地基承载力；第二，建筑物的沉降变形必须控制在其正常使用状态所要求的范围内。184 地基和边坡的稳定性地基的稳定性 建筑物地基一般可分武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院4 地基和边坡的稳定性u地基的稳定性 软土地基中，由于地基沉降和不均匀沉降过大所造成的建筑物倾斜、整体挠曲和扭曲、墙体开裂等损坏现象时有发生，虽短期内建筑物并未倒塌，使用功能也未丧失，但随着时间推移，这些损坏现象有可能继续发展。常见的不良地基除软弱的淤泥和淤泥质粘性土外，还有许多特殊的区域性土，如膨胀性土、黄土、残积土、红土、冻土、盐渍土、钙质土和垃圾土等。除了常规的多种物理力学性质指标外，还要专门研究区域性土影响工程建设安全性最关键的几种特殊的土性指标，如膨胀土的自由膨胀率和黄土的自重失陷系数等。194 地基和边坡的稳定性地基的稳定性 软土地基中，由于地武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院4 地基和边坡的稳定性u边坡的稳定性 边坡分天然边坡和人工边坡两大类。天然边坡：指原来在自然状态下早已存在着的岩土体，或为工程建设目的将其挖掘成一定坡率的边坡；人工边坡：指由填方构成的土石坝、高路堤、堤防、尾矿坝和电厂灰坝等的边坡。204 地基和边坡的稳定性边坡的稳定性 边坡分天然边坡和人武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院4 地基和边坡的稳定性u边坡的稳定性 滑坡治理基本方法：削坡减载、多级放坡等；抗滑桩、重力式挡墙等；打锚杆、锚索等；对水采取截、排、封、堵一系列措施。214 地基和边坡的稳定性边坡的稳定性 滑坡治理基本方法：武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院5 桩基工程u桩的分类 水平承载桩 竖向承载桩按桩土相互作用分摩擦桩端承桩主动桩被动桩灌注桩预制桩按成桩方法分 桩的分类方法很多，但最基本的分类标准应该是按桩土相互作用特点来分的：225 桩基工程桩的分类 水平承载桩 竖向承载桩按桩土相互武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院5 桩基工程u桩基技术的发展 预制桩方面：有大型静压桩、高强度预应力混凝土管桩、空心方桩、半逆作法锚杆静压桩、Mini桩等；其中静压桩的发展从20世纪80年代后期起至今单机压桩能力已从600KN猛增到7000KN以上。灌注桩方面：大力推广了钻孔灌注桩后压浆补强法，能使常规设计桩的极限承载能力陡增40%以上甚至23倍。广泛应用了打入式灌注桩等。235 桩基工程桩基技术的发展 预制桩方面：有大型静压桩、武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院5 桩基工程u桩基技术的发展 桩基的施工技术仍在不断地更新和改进，正朝着低公害工法桩方向、扩孔桩方同、异型桩方向、埋入式桩方向、组合式工艺桩方向、高强度桩方向以及多种桩身材料等方向发展。245 桩基工程桩基技术的发展 桩基的施工技术仍在不断地更武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院6 地基处理问题u概述 岩土工程治理的工作内容主要包括以下几个方面：软土、填土、湿陷性黄土、膨胀土、松沙土、冻土等特殊土地基的加固处理；边坡及深基坑坑壁的加固与支挡；地下洞室周围岩土介质的加固处理和洞室的支护衬砌；特殊岩土工程和环境岩土工程的治理。256 地基处理问题概述 岩土工程治理的工作内容主要包括以武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院6 地基处理问题u地基处理方法分类地基处理方法大致可分为浅层地基处理和深层地基处理两大类。浅层地基处理方法主要有：换土垫层和压（夯）实法；深层地基处理方法主要有：深层加密法、排水固结法、加筋技术、柔性桩、水泥系固结法和物理化学固结等。266 地基处理问题地基处理方法分类地基处理方法大致可分为浅层地武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院6 地基处理问题u地基处理技术的发展 20世纪70年代后期，我国地基处理技术得到了迅速的发展。一方面，引进国外新技术，加以消化和改进；另一方面，独立自主地开发出许多地基处理新技术、新工艺，形成了一套完整的、符合我国国情的建筑地基加固处理新体系。目前在软土地区建筑地基加固处理应用最广泛、提高地基承载力幅度最大的除桩基外，当推水泥系加固体。其中最常见的是灌浆、高压喷射和深层搅拌三种方法。276 地基处理问题地基处理技术的发展 20世纪70年代后武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院6 地基处理问题u环境岩土工程治理环境岩土工程学科的主要任务：第一，预测岩土工程实施过程中可能出现的施工对环境的影响和工后环境变化对岩土工程性状的影响；第二，查明已出现的不良影响及其产生的原因和可能的发展趋势；第三，寻求并选用消除这些不良影响的环境岩土工程处理方法。286 地基处理问题环境岩土工程治理环境岩土工程学科的主要任务：武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院7 建筑纠偏技术u概述 建筑物发生倾斜的事故时有发生。然而不少建筑物在倾斜后整体性仍很好。对于这类建筑物，如果照常使用，总有不安全之感；如果弃之不用，则甚感可惜；而将其拆除，则浪费很大。因此，对建筑物进行纠偏并稳定其不均匀沉降，则是经济、合理的方法。何况对有些建筑物，如意大利比萨斜塔、苏州虎丘塔等名胜古迹，只能使其倾斜停止和纠偏扶正，而决不能拆掉重建。297 建筑纠偏技术概述 建筑物发生倾斜的事故时有发生。然武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院7 建筑纠偏技术u纠偏方法分类建筑物的纠偏方法分顶升纠偏、迫降纠偏及综合纠偏法三类。307 建筑纠偏技术纠偏方法分类建筑物的纠偏方法分顶升纠偏、迫降武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院7 建筑纠偏技术u地基应力解除法 地基应力解除法的优点：地基应力解除法纠偏技术的工作原理是单边迫降法。1、最节省；2、最安全；3、不会矫枉过正，没有后遗症；4、工后沉降量很小,且沉降速率骤减,很快达到基本稳定的状态；5、灵活性好。317 建筑纠偏技术地基应力解除法 地基应力解除法的优点：武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院u推荐书目 岩土工程治理手册 岩土工程勘察设计手册 桩基设计与计算 建筑地基处理手册32推荐书目 岩土工程治理手册32岩土工程岩土工程培训系列讲座培训系列讲座武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院武汉大学设计研究总院岩土工程咨询设计院33Thank You!33