《基础工程》第一讲 · 概述与地基模型
课程教师未明确
2026/09/18 课程笔记
0 课程说明
背景： 中秋 + 国庆假期少两节课，进度稍快
考核方式（往年参考）：
- 期末考试（形式待定）
- 课堂表现（点评）
- 作业（关键章节）
课程特点：
- 土力学基础上延伸
- 偏向应用学科
- 隐蔽工程（埋在地下的看不见）
1 基础工程的重要性
1.1 行业应用广泛
基础工程无处不在：
- 房屋建筑：桩基础、筏板基础
- 大坝工程：坝基稳定性（剪切强度、破碎程度）
- 桥梁工程：桥墩基础（冲刷、压实度）
- 海工结构：海洋护坡、防波堤
- 涵洞隧道：山岭隧道、地铁基坑
1.2 隐蔽工程风险
定义： 埋在地下的部分，肉眼不可见
影响因素：
- 勘察（最关键）
- 地质条件查明
- 岩土层分布
- 地下水情况
- 设计
- 施工质量控制
- 监测
事故后果：
- 上部结构倾斜
- 基础自身破坏
- 地基承载力不足 → 沉降/坍塌
- 边坡失稳
【考点】基础工程是建筑的根基，一旦出问题补救困难！
2 典型地基基础事故案例
2.1 比萨斜塔
基本情况：
- 八层圆柱形建筑，白色大理石砌层
- 高 54m，1370 年完工
- 竣工时塔顶偏离垂直中心线 2.1m
纠偏历程：
| 时间 | 措施 |
|---|---|
| 1933~1935 | 基坑防水处理、基础埋深、外墙加固 |
| 1990~2001 | 卸荷法、注浆法、锚索法（历时 11 年） |
| 2001.12 | 重新开放，纠正 0.4m |
原因： 软弱地基 + 不均匀沉降
2.2 墨西哥某高层建筑
问题： 向东北方向倾斜 2.3m
- 塔身出现裂缝
- 成为危险建筑物
- 封闭处理
处理措施：
- 四周建造地下连续墙
- 钻孔注浆
- 打设钢桩
2.3 上海某大厦倒楼事件（2009 年）
原因分析：
- 软土地基特性
- 临河地下水影响
- 地基承载力不足
- 堆载过大（挖出的土堆在楼旁）
教训： 勘察必须全面，不能简化！
2.4 加拿大特朗斯谷仓（1913 年）
事故： 装粮过程中瞬间倾斜 7.3m
- 地基承载力实际 < 计算值
- 超荷载导致强度破坏
- 滑动面形成过程明显
2.5 香港滑坡事故
特点：
- 人口密集，高层住宅多
- 山体建筑多
- 雨水丰富 → 滑坡频发
- 液化的沙土 + 地震 → 房屋倾斜
3 基础工程的教训总结
从事故中得出的五大教训：
设计原则
- 根据使用要求、规范、地质条件、设备条件、结构形式
- 结合现场实际情况
- 保证安全
勘察工作
- 针对事故多发区做好勘察
- 选取合适的基底类型和设计参数
理论结合实践
- 工程师作为前提
- 土力学学习经验
地震区特殊考虑
- 非抗震基础需复核应力
严格执行规范
- 无依据的设计不可取
- 按预算执行
4 基础工程的学科定位
4.1 研究对象
核心关系： 地基 + 基础 + 上部结构相互作用
上部结构
↓
基础（承台）
↓
地基（承受荷载的土体）
特点：
- 缺一不可
- 彼此联系、相互制约
- 理想方法：三部分组合计算（但实践中不实用）
4.2 课程地位
- 占建筑物造价约 20%
- 工期占比也较高
- 与土力学、结构力学、材料力学密切相关
5 基础工程主要内容
5.1 浅基础设计
内容：
- 基础形式的选择
- 平面尺寸确定
- 埋置深度
- 验算：地基承载力、变形、稳定性
5.2 桩基础设计
内容：
- 桩型选择
- 桩长、桩径确定
- 承载力计算
- 沉降计算
5.3 地基处理
内容：
- 边坡稳定性计算
- 软土地基处理
- 各种地基处理方法
5.4 其他专题
- 地下室设计
- 基坑支护
- 特殊地基处理
6 基础工程发展趋势
6.1 技术发展方向
| 方向 | 具体表现 |
|---|---|
| 桩基多样化 | 最流行的技术工程方向 |
| 地下连续墙 | 向大深度、高精度发展 |
| 土层锚杆 | 工具化、规范化 |
| 预制化 | 预制桩、预制墙板 |
| 智能化 | 智能空间压缩等技术 |
6.2 新型材料
- 水泥土搅拌桩
- 复合地基材料
- 功能性越来越强
6.3 大型工程案例
迪拜哈利法塔：
- 三角形底座，3.7m 厚
- 192 根直径 1.5m 钢管桩
- 深入地下 50m
上海中心大厦：
- 结构高度 632m
- 基坑开挖深度 31m
- 环形地下连续墙维护
- 钢筋混凝土核心筒 + 外框架
京沪高铁：
- 对不均匀沉降控制要求极高
- 采用嵌岩桩
- 环境作用控制 + 监测识别
7 地基土的本构模型
7.1 本构模型定义
描述地基在受力作用下应力 - 应变关系的数据表达式
影响因素：
- 应力水平
- 应力历史
- 时间效应（流变实验）
- 温度影响
7.2 常用模型类型
| 模型类型 | 特点 | 应用 |
|---|---|---|
| 线弹性模型 | 简单，便于计算 | 初步设计 |
| 弹塑性模型 | 更真实反映土体特性 | 详细分析 |
| 邓肯 - 张模型 | 非线性弹性 | 广泛应用 |
| 剑桥模型 | 黏土固结特性 | 科研 |
选用原则：
- 能充分反映土体性质
- 便于数值计算
- 不是越复杂越好（参数太多反而难用）
7.3 应力状态分类
- 空间问题：矩形基础、圆形基础
- 平面问题：条形基础（可转化为平面应变问题）
8 基础工程的基本任务
总体目标：
以工程要求和勘探实验为依据
→ 岩土体与结构共同作用和变形稳定分析
→ 优化技术方案
→ 解决工程问题
→ 确保业主安全
具体任务：
- 提供设计方案和优化技术
- 解决工程问题（如沉降控制）
- 确保工程质量
9 复习要点总结
必背知识点：
- 基础工程定义：地面以下打桩、基础等下部结构
- 三大组成部分：地基 + 基础 + 上部结构（相互作用）
- 隐蔽工程风险：勘察是关键
- 本构模型选用原则：平衡精度与实用性
重要案例：
- 比萨斜塔：软弱地基 + 纠偏历程
- 上海倒楼：堆载 + 开挖 → 倒塌
- 加拿大谷仓：超载 → 强度破坏
易错点提醒：
- 基础工程是应用学科，不是纯理论
- 地基是土体，基础是结构
- 沉降控制比承载力更重要
可能考题形式：
- 选择题：基础工程特点、发展趋势
- 案例分析：事故原因分析
- 简答题：本构模型选用原则