地 基 與 基 礎

1、.第一章 地 基 與 基 礎第一節(jié) 地基土的物理性質(zhì)及分類一、 圖的組成及特征指標是由礦物顆粒、水和空氣組成的物體。在顆粒之間存在較多的空隙，當空隙為水充滿時稱為飽和土；空隙中部分為水，另一部分為空氣或其氣體時稱為非飽和土。地下水位以下的土為飽和土，地下水位以上一般為非飽和土。 土粒按其直徑與礦物質(zhì)成分可粗分為兩大類。直徑大于0.074mm者為砂、礫類，他們是長石，石英長期風化的碎屑，地質(zhì)堅硬，性質(zhì)穩(wěn)定，顆粒間呈點狀接觸，其強度決定與顆粒級配愈均勻配愈差，其密愈低。粒徑小于0.005MM者稱為膠粒。這類物質(zhì)的礦物成分為高嶺石、伊利石和蒙脫石，屬3次生礦物、顆粒，為片狀，剁呈層狀排列，有吸附作用

2、，遇水膨脹，失水收縮。土體中粘粒含量愈多，其性質(zhì)愈復雜，結構性強，透水性差，土體強度與地基承載力受含水量。影響，含水低的粘性土強度高，含水量的其強度低。在評價土的物理性質(zhì)及分類時，需考慮土中顆粒的體積及重量、土中含水量。它反眏土的組成比例。對粘性土還考慮土的塑性特征?，F(xiàn)就常用的指標及其分別敘述如下。CM31.土的密度單位土體的重量(gCM3)可直接用虎環(huán)刀切土或現(xiàn)場挖標準坑取土求其重量。為保證質(zhì)量，應測量體積并及時稱重，以防止水粉蒸發(fā)含水量W 空隙中水的重量與土骨架重量之比，以百分數(shù)表示。試驗前稱好土重，在烘箱常溫105時烘12小時后再稱土重，即得水的重量。在現(xiàn)場可直接用酒精燒土，取得試后干土

3、的重量。土粒相對密度(比重)pd單位容積內(nèi)土粒的重量。一般用來控制填土的質(zhì)量。該值可按式求出。PW水的密度，取1CM3 良好的級配砂石，填土的干密度可超過2.1CM3,粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土與石屑作為混合填料時，其干密度可超過2.1 gCM3，純粘土只能達到1.55 gCM3故粘土不宜作為填土材料?？障侗韧馏w空隙與土粒體積之比空隙比是一個極為重要的指標，他用以確定土的壓縮性、相對密度、固結度等計算指標；還是粉土的承載力的重要指標。不均勻系數(shù)K。評價沙土級配及均勻性的指標數(shù)，根據(jù)小于顆粒直徑的土粒在土體總量中的百分比數(shù)，橫坐標為粒徑d50為小于該直徑的土?？傊卣?0%, 為小于該直徑的土?？傊卣?0

4、%。當K。15，為及配良好的砂；5K。15，為中等級配砂；及配不良的砂，密實度很差，松散不宜壓實，易于液化，承載力低，不能作為地基處理的材料。從唐山地震災害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)平均粒徑d50為0.070.09MM之間的砂最易液化。3.反應土的塑性的指標 粘性土的含水量的變化引起粘性土體從固態(tài)到塑性體及流體狀態(tài)的變化。為狀態(tài)變化的界限含水量指標為塑限WL液限WL。塑限土體沖固態(tài)轉(zhuǎn)變到流動狀態(tài)時的界限含水量，它相當于在手中搓出條至3MM是出現(xiàn)斷裂的含水量。液限土體從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的界限含水量?？捎寐溴F發(fā)測定。 液限及液限主要用于粘性土力學性質(zhì)評價，對粉土效果較差。粘性土的塑性可用來確定填土的最佳含水量、凍脹

5、分類，與膨脹土天然含水量的最小值也有密切關系。液限反應土的變形性質(zhì)接近流變體。建筑物后期沉降可能延長數(shù)十年而不穩(wěn)定就是含水量達到液限后的實例。在基坑開挖過程中，含水量在塑限附近的土質(zhì)的邊坡比較穩(wěn)定，只有干裂崩塌的可能性。但對含水量等于液限的淤泥，其邊坡及滑動，事故較多，故塑限、液限指標具有實用價值。 用來描述粘性土狀態(tài)的指標為液性指數(shù)。當 0IL0.25，硬朔狀態(tài)；0.25IL0.75，可塑狀態(tài)；0.7IL1軟塑狀態(tài)；IL1，流狀態(tài)IL0堅硬狀態(tài)天然含水量W大于塑限后，IL0，土進入性狀態(tài)；當W=WL時IL是極重要的指標。塑性指標Ip是極要的指標。塑性IP是粘性土粉類的指標，它與土中粘粒含量有

6、密切關系。據(jù)統(tǒng)計粘粒含量30%左右時，IP約為17.該只用來劃分粘土與粉質(zhì)粘土等五類。二巖土分類巖土的分類有很多，作為建筑物地基一般可分為巖石、碎石土、砂、粉土、粘性土等五類。1.巖石類凡單軸坑抗壓強度大于或等于30MP以上者為硬質(zhì)巖石；小于30MP的巖石稱為軟質(zhì)巖石。巖石新鮮的稱微風化。巖石被節(jié)理、裂隙分割成塊狀（20-50MC），裂隙中填有少量風化。節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石分割成2-20CM的石塊，用手可分析斷時稱為強風化。風化程度應由有經(jīng)驗的地質(zhì)工程師鑒別。巖石是良好的地基，但不均勻性較大，且?guī)r石起伏往往不以查清。作為樁尖吃力層時，應特別注意。2.碎石類按粒組含量及顆粒形狀分為漂石和塊石、卵石

7、和碎石、原礫和角礫。漂石和塊石：粒徑大于200MM的超過全重60%；卵石和碎石：粒徑大于200MM的顆粒超過50%；園礫和角礫：粒徑大于2MM的顆粒占全重50%。碎石土在其骨架顆?？找u中全部為砂所充填時稱為砂卵石，其承載理由密實度決定，如果空隙中為粘土所充填時，要根據(jù)土的狀態(tài)、骨架的密實情況確定其工程性質(zhì)。對漂石和塊石類土因其直徑多大，往往造成鉆探及鉆孔灌注樁施工的困難，有時還有誤將大塊漂石判為大塊碎石土的可能。3.砂類土砂土根據(jù)其顆粒直徑大小及所占的重量比例，按顆分發(fā)定名。礫砂；粒徑大于 2MM的顆粒占全重25%-50%；粗砂；粒徑大于0.5MM的顆粒占全重50%。中砂；粒直大于0.25MM

8、的顆粒占全重50%；細沙；粒徑大于0.075MM的顆粒占全重85%；粉砂；粒徑大于0.075MM的顆粒占全重50%。上述分類可通過標準篩用篩分發(fā)確定。及配良好的砂是較好的地基，透水性強、加荷后穩(wěn)定快。但同樣有他的問題，例如難以取原狀土，必須通過標準貫入試驗間接確定其密度；水下砂往往在抽水過程中形成管涌、流沙；干砂又不易夯實，需用糝水夯實法；粉細沙在地震時易于液化等。關于砂的密實度一般用標準貫入擊數(shù)N判斷。密實；N30中密15N30稍密10N15松密N10稍密和松散的砂應通過振動夯實法振密后，才可作為地基。4.粉土指粒徑0.0750.005的顆粒占全重50以上、粘粒含量小于17、沙粒含量小于50

9、的土。如果用塑性指數(shù)劃分，其IP10。粉土由粉粒、砂粒、粘粒三種物質(zhì)組成，根據(jù)含量又可細分為：砂質(zhì)粉土：砂的含量4050；粉 土：粉粒含量6070；粘質(zhì)粉土：粘粒含量1017.砂質(zhì)土接近砂的性質(zhì)，是可能液化的土。粘質(zhì)粉土接近粘性土性質(zhì)，它不會液化。用顆分發(fā)劃分粉土比塑性指數(shù)法要準確而適用些。5.粘性土按塑性指數(shù)分類;粉質(zhì)粘土：10IP17粘 土：IP17。粉質(zhì)粘土屬于粘性土類，它具有粘結力及摩阻力，滲透性次于砂土，可用手搓成0.52MM的土條，在自重下可斷裂。當其含水量在塑限左右搗碎后，用手捏緊，松手落成散粒狀時，最易夯實。在工程中常用作填土材料。 粘土性質(zhì)極為復雜，其礦物成分含量對工程性質(zhì)有

10、明顯的影響。粘土滲透性很差，摩擦粒很低。吸水后成流塑狀，強度很低，已于滑坡，干燥后又可斷裂，引起基坑崩塌。當粘性土的含水量在塑限左右時，具有很高的強度，不宜搗碎，也難于夯實，所以對年性質(zhì)的評估極為重要。二、 特殊土類我國的地質(zhì)條件很復雜，常見的特殊土有濕陷黃土、淤泥、膨脹土、季節(jié)性凍土、多年凍土、鹽漬土等。 濕陷性黃土分布在甘肅、陜西、河南及青海部分地區(qū)。有可見的大孔。含水量很低，多分布在氣候干燥地區(qū)。該土粉質(zhì)含量多，孔隙比大于1，遇水則沉陷，故成濕陷性黃土。在工程中除干燥車間外，同常要進行處理，消除濕陷性后才可作為天然地基。 淤泥及淤泥質(zhì)土分布于沿海、沿湖地區(qū)，灰黑色，含有機質(zhì)，孔隙比12.

11、7不等，抗剪強度變化幅度較大，地基承載力30100KP，房屋沉降以數(shù)十厘米計，屬高壓縮性低強度的飽和土和軟粘土。深基坑支護穩(wěn)定性問題極為重要。 泥炭及泥炭化土為含腐化植物量極高的不均勻性高壓縮性土，含水量100300，密度很小，固體較少，幾乎沒有承載力，透水性較好，排水較易，我國云貴山區(qū)有少量分布。 膨脹土分布于我國云南、廣西、河南、安徽、等十余省市區(qū)。在膨脹土出露于地表地方房屋損壞率大。尤以坡地房屋的損壞為最。 膨脹土有膨脹性質(zhì)，其主要因數(shù)時土中含有蒙脫石礦物，然而在無水補給或者沒有水份轉(zhuǎn)移的條件，它的性質(zhì)不會發(fā)揮，即使有所發(fā)揮，也不會對建筑物中成危害。這些外部條件，如施工供水、破壞植被，挖

12、填方、氣候干濕交替等都足以破壞土中水源的平衡狀態(tài)，是水分蒸發(fā)、轉(zhuǎn)移、造成房屋升降、下降、水平移動等現(xiàn)象，由此引起房屋的順壞。治理原則在于控制影響內(nèi)因的外部條件，例如增加基礎埋置深度，及時封閉裸露邊坡，集中排水都是有效地方法。多年凍土及季節(jié)性凍土主要位于嚴寒地區(qū)。凍深以上土層印土溫低于攝氏零度，土中水結冰冰的膨脹是土產(chǎn)生膨脹。待春天來臨，土溫上升，土中冰溶，又造成的融沉。常見的春天翻漿就是冰溶造成現(xiàn)象。除砂土膨脹較小外，由于粘性土內(nèi)顆粒礦物的吸附能力，具有轉(zhuǎn)移水分的作用。凡地不斷向低溫轉(zhuǎn)移而下水位離凍土深線2M以內(nèi)的土層都可能飲因水不斷向低溫轉(zhuǎn)移而到補給，產(chǎn)生強弱不等的凍脹現(xiàn)象，防治措施最好的方

13、法只有兩條：一是將基礎埋在凍深線一下；二是采用架空層或其他措施隔斷一切熱源、冷源對土的現(xiàn)狀的影響。后者質(zhì)在凍土深度較大多年凍土區(qū)很有效的方法。同理，在設計施工中由于對土的凍脹現(xiàn)象未加注意也可能造成人為凍害。如冷藏庫未加設空層造成內(nèi)低溫傳給地基，引氣凍害；冬季施工基坑開挖后未及時保溫，造成基土凍脹等。鹽漬土；土中易容鹽超過0.5，時即屬鹽漬土。常見的鹽類為氯鹽、碳酸鹽和硫酸鹽等，他對混凝土有 腐蝕性。為防止腐蝕常在基礎四周加瀝青層。可熔鹽浸水后溶解，硫酸鹽吸水還有膨脹性。青海格爾木地區(qū)采用巖鹽鋪路，是在壓實情況下進行的?？傊恋姆诸惪蓭椭覀兏鶕?jù)其屬性及時采取的措施。但是，土的成因復雜，地區(qū)性

14、強，分類可解決大部分設計施工問題，也制定相應的規(guī)范。應當注意還存在許多特殊問題，這就需要經(jīng)過試驗研究。例如，軟土的性質(zhì)有共同性，但各地很不相同，不能照搬照抄。最好的方法是吸收當?shù)爻晒Φ慕?jīng)驗和失敗教訓，根據(jù)工程要求加以深化。遇到你難問題應由專門從事巖土工程的技術專家解決。第二節(jié) 土的壓縮性與地基沉降 一、 土的壓縮性土的可壓縮體。在靜壓力下土的孔隙比將從原有的狀態(tài)減少到新的孔隙比?？子侗鹊臏p少說明土體顆粒密實度的增加。壓力愈大，孔隙比減少愈多，土體愈密實。這種物理現(xiàn)象稱為壓縮。在自然沉積過程中，除了殘積土以外都有一個長期的壓縮過程。例如在江河入海處的三角洲，隨著上游攜帶的泥沙逐漸堆積成陸地，上

15、覆土的重量使深層的土粒逐漸壓縮成較密的土層。沉積巖如泥巖、頁巖、石灰?guī)r都是在上億年堆積過程中性的。由于土的壓縮，建在土上的建筑物將產(chǎn)生沉降。沉降的大小均勻性危及建筑物的安全和正常使用。所以，地基的壓縮性是地基設計中非常重要的指標。土的壓縮性確定方法仍然沿用側(cè)限壓縮條件下的壓縮系數(shù)。1-2將土樣放入金屬環(huán)內(nèi)，在土上施加均勻的壓力。由于土被限制在環(huán)內(nèi)，只能在垂直方向壓縮變形，故稱為有側(cè)壓縮，壓縮曲線見圖。二、沉降特征建筑物的沉降特征決定于上部結構與地基的相互作用。例如：結構剛度較大的煙囪，其結構只能是豎向下沉或傾斜。地基均勻時沉降將是均勻的，地基不均勻傾斜。又如高層與低層相連，低層部分可能因高層下

16、沉而裂開。如果兩個高層并排，距離過近，就會可能出現(xiàn)出現(xiàn)相對傾斜。因此，根據(jù)地質(zhì)條件、建筑結構及體型，它的沉降都具有一定的規(guī)律，并表現(xiàn)出某些特征，是否會超過結構的承受力，影響建筑物的正常使用，并在設計時予以考慮。建筑物沉降的特征可分為：沉降、相對彎曲、局部傾斜、沉降差等。1.沉降沉降指建筑物某點的下沉值。剛性建筑物，如水塔、煙囪、體型簡單的高層建筑物等，當土層均勻時實測沉降一般比較均勻，計算沉降時用多點計算只取平均數(shù)。面積較少的獨立基礎，則用基礎中點計算沉降值。2.相對彎曲相對彎曲指彎曲部分失高F與炫長L之比。磚砌體相對彎曲的允許值；砂類土及硬塑粘性土為0.007，軟塑至流塑狀粘性土為0.001

17、；當配有圈梁及鋼筋磚圈梁時，分別為0.001及0.0013，如果房屋呈反向澆曲，允許值為0.0005。上述相對彎曲值可用來預測房屋的損害可能性，只要從施工期間開始沉降穩(wěn)定為止，實測相對彎曲不超過容許值時，墻體不致裂開。從計算值預測相對彎曲時很難準確的。原因在于計算時未考慮上部結構剛度對地基變形的調(diào)整作用。估計算值偏大。因此，在我國規(guī)范未規(guī)定計算相對彎曲值。3.局部傾斜由于房屋體型復雜、剛度變化、何在差異以及地質(zhì)不均等因數(shù)，均可能在拐角部位、縱墻轉(zhuǎn)折處、高低層連接處、地質(zhì)變化處出現(xiàn)沉降差異稱為局部傾斜，1-5、B部位。局部傾斜計算長度一般610M，按隔墻距離考慮。沉降差與計算距離的比值即局部傾斜

18、值。對中、低壓縮性土上的砌體結構該值不得超過0.002，對高壓縮性土不得超過0.003.在工程中，凡局部傾斜不滿足的部位多數(shù)用沉降縫處理，也可用復合地基、樁基、箱基處理。特殊地基上的房屋事故較多的原因除了上述因數(shù)造成局部傾斜過大以外，凍脹，融沉、膨脹、濕陷、熱源引起收縮和熱溶洞均可造成局部損害，采取一般處理方法很難有效。由于施工或使用中大量抽水也可造成局部傾斜、房屋開裂。深井抽水影響面積更大，可造成百米范圍內(nèi)不均勻下沉。所以在分析問題是要周密考慮，以便采取相應預防措施。4.傾斜指單獨基礎或剛度較好的高聳基礎在傾斜方面兩端點沉降差與距離的比值。引起傾斜因數(shù)為;（1）土層不均；（2）偏心荷載較大；

19、（3）兩高聳結構距離較近；（4）結構物一側(cè)大面積地面負荷。上述四種因數(shù)在高壓縮土地區(qū)房屋設計時應密切注意。施工期間也需要將料場設置在離建筑物12M以外的地方。在中、低壓索性土層建筑，由于埋深較大，到到目前為止尚未出現(xiàn)嚴重傾斜和相對傾斜的事例。上述四種引述在高壓縮土地區(qū)房屋設計時應密切注意。施工期間也需要將料場醬料場設置在離建筑物12M以內(nèi)的地方。在中、低壓縮性土層上的高層建筑，由于埋深較大，到目前為止尚未出現(xiàn)眼中的傾斜和相對傾斜的事例。高層建筑允許傾斜值；100M以上的建筑為0.0015,100M以內(nèi)為0.002.它是由于建筑物使用功能及居住著的心理適應能力決定的。高聳結構允許傾斜值；高度超過

20、200M時為0.002；150200M之間為0.003,100150M之間為0.004.但是，對反應塔、高爐等允許傾斜值還應根據(jù)工藝要求確定。高層建筑物傾斜允許值極為重要，它不僅涉及使用要求能付滿足，一旦超過允許值，幾乎難以糾偏，后果極為嚴重，設計上要求選擇良好的場地，杜絕不均勻沉降的的可能性，必須按變形設計，包括在場地開挖后地下水的浮力可能造成部均勻浮起。降水應進行到結構的荷載超過浮力后才能結束。某工程基坑開挖后未考慮暴雨造成的地下水升降問題，在地下結構尚未完成前出現(xiàn)不均 勻上浮達20CM多，抽水后仍未能恢復原位，造成了處理困難。建筑物傾斜的其他因素還有;臨坡建筑基礎埋深不夠，邊坡排水不良，坡腳被水沖刷，地基土有可液化粉砂層，以及地下采空區(qū)塌陷等。以上因數(shù)屬于穩(wěn)定問題，對這類地基的傾斜不能用沉降計算方法預估具體的方法是治山、治水、治液化、這類治理措施可從有關資料查閱。