岩土工程学与基础工程学

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1、1第1章绪论1.1岩土工程学与基础工程学岩土工程有时又被称为“土工技术”、“土力学”、“土工学”、“地质技术学”、“地质工学”、“地质工程学”等，通常认为是把土力学及岩石力学应用到包括水利、矿冶等在内的广义的土木工程中，并与工程地质密切结合的学科。克里宁等（D.P.Krynineetal1957）指出：工程地质学被其它的地球物理分支，以及被需要的工程概念所充实时，就形成一门新的学科¾岩土工程学。最新的进展是把环境工程的一部分也包括进去，即所谓环境岩土工程。因此可以认为，岩土工程学是运用土力学及岩石力学的基本理论和基本方法，结合工程地质学和水文地质学的知

2、识，去解决广义的土木工程领域内的各种工程（基础工程、道路工程、水利工程、地下建筑、隧道工程、环境工程、海洋工程等）问题。或者说解决土作为建筑物地基、建筑材料、周围介质的问题，以及用土工方法解决其它工程问题（渗流问题、环境问题等）基础工程学研究的对象是各类建筑物（房屋建筑、桥梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工程等）的地基基础和挡土结构物的设计和施工，以及为满足基础工程要求进行的地基处理方法。可以认为基础工程是岩土工程的一个重要组成部分，即用岩土工程的基本理论和方法去解决地基基础方面的工程问题。由于基础是建筑物结构的一部分，在基础设计中需要大量的结构计算，

3、所以基础工程学也与结构计算理论和计算技术密切相关。21.2地基与基础基础工程学研究的对象是地基与基础问题。所谓地基，指的是直接承托建筑物的场地土层。在建筑物荷载下地基土会产生附加应力和变形，其范围随基础类型和尺度、荷载大小以及土层分布而不同。建筑物对地基的要求是满足强度、变形和稳定的要求，这要求除考虑地基土本身的强度和变形特性外，还应考虑周围的地质和水文条件、气候和环境条件及其变化对建筑物施工阶段和使用期间的影响，例如流砂管涌、液化、冻涨、湿陷等。当建筑物地基由多层土组成时，直接与基础底面接触的土层称为持力层，持力层以下的其它土层称为下卧层。持力层和下

4、卧层都应满足地基设计的要求，但对持力层的要求显然比对下卧层要高。地基又可分为天然地基和人工地基两类，前者是不加处理直接用作建筑物地基的天然土层，后者是经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。显然，当能满足基础工程的要求时，采用天然地基是最经济的。基础是建筑物在地面以下的结构部分，与上部结构一样应满足强度、刚度和耐久性的要求。之所以将基础从上部结构分出研究是由于以下的原因：(1).基础是直接与地基土接触的结构部分，与地基土的关系比上部结构密切得多。在设计中，除考虑上部结构传下的荷载、基础的材料和结构形式外，还必须考虑地基土的强度和变形特性，而常规的上部

5、结构设计往往不考虑后者。(2).基础施工有专门的技术和方法，包括基坑开挖、施工降水、桩基础和其它深基础的专项技术、各类地基处理技术等。基础施工受自然条件和环境条件的影响要比上部结构大得多。3）基础有独特的功能和构造要求。例如地下室的功能和抗浮防渗要求、抗变形和抗震构造、特殊土地基上的构造等。根据设计和施工方法的不同，基础又可分为浅基础和深基础两大类。后者一般考虑基础侧面的抗力作用并使用专门的施工机械和方法。地基和基础的设计往往不能截然划分，正确的基础设计必须建立在合理的地基评价基础上。“地基”、“基础”在英语中用同一名词“Foundation”，反映了

6、两者的不可分割性。31.3基础工程是土木工程的重要组成部分基础工程是土木工程的一个组成部分，其重要性表现在以下几个方面：1）地基基础问题是土木工程领域普遍存在的问题。基础设计和施工是整座建筑物设计和施工中必不可少的一环，掌握基础工程的设计理论和方法、了解施工原理和过程是工程师不可缺少的训练。当地基条件复杂或者恶劣时，基础工程经常会成为工程中的难点和首先需要解决的问题。而由于土的复杂性、勘测工作的有限性等造成岩土工程的不定性和经验性，基础工程问题又往往成为工程师感到最难把握的问题。2）地基基础造价占土建总造价相当大的比例。在软土地区，可达百分之十几甚至超

7、过百分之二十，如包括地下室则更高。这样高的造价既要求设计和施工必须保证建筑物的安全和正常使用，同时也提出是否能选择最合适的设计方案和施工方法，以降低基础部分的造价。这在正确的理论和丰富的经验指导下是能够做到的。3）地基基础事故累见不鲜，有时甚至酿成重大损失。而一旦发生了地基事故，弥补和整治是费钱、费力又费时的事。工程事故常常由地基事故所引起，例如国际水利工程的统计表明，自1830年以来，大坝失事中有25%可归咎于地基事故。而造成基础工程事故的原因有勘测、设计或施工的失误，环境气候的变化，乃至使用的不当等，有时这些原因可以同时存在。某一环节失误或者考虑不

8、周就可能酿发事故。由于地基强度不足造成的地基失稳事故比较少见，这是由于强度问题相对较易控制且设