土力學(xué)與地基基礎(chǔ)word講義

1、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)講義一、 土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)的概念1.土力學(xué) 利用力學(xué)原理，研究土的應(yīng)力變形、強(qiáng)度、穩(wěn)定和滲透性及其隨時(shí)間變化規(guī)律的科學(xué)。2. 基礎(chǔ) 將埋入土層一定深度的建筑物下部承重結(jié)構(gòu)稱基礎(chǔ)。包括深基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)。3. 地基把土層中附加應(yīng)力與變形所不能忽略的那部分地層或（巖層）稱為地基。 4. 地基的范圍（正常情況下臥層土自然壓密狀態(tài)強(qiáng)度高于持力層。） 持力層：埋置基礎(chǔ)的土層即位于基礎(chǔ)底面第一層土。 下臥層：在地基范圍內(nèi)持力層以下的土層。 軟弱下臥層：強(qiáng)度低于持力層的下臥層。5. 基礎(chǔ)埋置的土層應(yīng)埋置在良好的持力層上。二、 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本要求1. 地基有足夠的強(qiáng)度，在荷載作用下，地基土不

2、發(fā)生剪切破壞或失穩(wěn)。2. 不使地基產(chǎn)生過(guò)大的沉降或不均勻沉降，保證建筑物正常使用。3. 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，在地基反力作用下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大強(qiáng)度破壞，并具有改善沉降與不均勻沉降的能力。綜上所述：地基種類分人工地基：經(jīng)過(guò)處理而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的地基。天然地基：不需處理而直接利用的地基。三、 地基與基礎(chǔ)在工程中的重要性 1.地基基礎(chǔ)處理不當(dāng)，影響建筑物的正常使用與安全，如上部結(jié)開(kāi)裂，傾斜，建筑物倒塌，危及生命與財(cái)產(chǎn)安全。例 1941年加拿大特朗斯康大谷倉(cāng)（長(zhǎng)60m，寬23m，高31m，重2105KN）建造在軟弱下臥層上，第一次裝料就發(fā)生整體倒塌。2.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要充分掌握地基土的工程性質(zhì)，從

3、實(shí)際出發(fā)進(jìn)行多方案比較。四、本課程的特點(diǎn)與任務(wù)（一）特點(diǎn)知識(shí)面廣而綜合性強(qiáng)，它涉及的學(xué)科內(nèi)容較廣泛，如土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、施工技術(shù)及建筑結(jié)構(gòu)等。 （二）任務(wù)1. 掌握地基土的物理性質(zhì)與土力學(xué)的基本知識(shí)。2. 能閱讀與正確理解工程地質(zhì)勘察報(bào)告。3. 了解地基處理的各種方法。4. 進(jìn)行一般房屋的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。思考題1 地基與基礎(chǔ)的概念？2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本要求是什么？第一章 土的物理性質(zhì)第一節(jié) 土的形成一、巖石的風(fēng)化1概念地表巖石長(zhǎng)期在不同溫度、水、大氣、生物活動(dòng)及其他外力作用的影響下，不斷破碎，并發(fā)生化學(xué)變化，這種變化稱為巖石的風(fēng)化。2. 巖石的風(fēng)化種類 物理風(fēng)化由于溫度變化，巖石脹縮開(kāi)裂，裂

4、隙中水的凍脹以及鹽類物質(zhì)的結(jié)晶而使巖石發(fā)生機(jī)械破碎作用。 化學(xué)風(fēng)化由于水溶液，大氣等因素影響下，引起巖石破碎和成分發(fā)生質(zhì)的變化。 生物風(fēng)化由于生物活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生對(duì)巖石的機(jī)械破碎以及生物新陳代謝分泌排泄物對(duì)巖石的化學(xué)侵蝕。二、土1. 概念就是巖石在長(zhǎng)期風(fēng)化作用下產(chǎn)生大小不同的松散顆粒，經(jīng)過(guò)各種地質(zhì)作用而形成的沉積物。2.土的種類根據(jù)其地質(zhì)成因的條件不同分為： 殘積物：巖石經(jīng)風(fēng)化作用而殘留在原地的屑碎堆積物。 坡積物：高處的風(fēng)化物在雨水、雪水或本身的重力作用下搬運(yùn)后，沉積在較平緩的山坡上的堆積物。 洪積物：在山區(qū)或高地由暫時(shí)性山洪急流作用而形成的山前堆積物。 沖積物：由河流流水的作用在平原河谷或山

5、區(qū)河谷中形成的沉積物。 淤積物：在靜水或緩慢的水流作用下的沉積物。 冰積土：是由冰川或冰水作用形成的沉積物。 風(fēng)積土：是由風(fēng)力搬運(yùn)形成的堆積物。第二節(jié) 土的組成與結(jié)構(gòu)一、土的組成礦物顆粒（固相）是土的骨架。水 （液相） 填充孔隙。 空 氣 （氣相） 填充孔隙?；蛲恋慕M成由 三相體系固相，液相，氣相構(gòu)成 二相體系孔隙完全被水充滿時(shí)稱飽和土。即固相，液相構(gòu)成。 孔隙完全被氣體充滿時(shí)稱干土，即固相，氣相構(gòu)成土。（一） 礦物顆粒 1.粒組的劃分將物理性質(zhì)接近的土粒歸為一組，稱粒組。a. 依粒徑的大小將土粒劃分為六大粒組： d 200 mm 為塊石（漂石） 20 d 200 mm 碎石（卵石） 2 d

6、20 mm 角礫（圓石） 0.075 d 2 mm 砂礫 0.005 d 0.075 mm 粉粒 d 0.005 mm 粘粒b . 篩分法確定土的名稱 顆粒分析表 顆粒分析級(jí)配曲線 反映顆粒組成的均勻程度。 不均勻系數(shù) Cu 5 表示粒徑不均勻、級(jí)配良好、曲線平緩、粒徑相差較大、土密實(shí)。2.土的礦物成分 塊石、碎石、角礫等粗大土粒的礦物成分 原生礦物。 砂粒的礦物成分 原生礦物的單礦物顆粒。 粉粒的礦物成分 原生礦物的石英。 次生礦物的難溶巖類，CaCO3，MgCO3。 粘土粒的礦物成分 次生礦物（粘土礦物、氧化物與難溶巖類等）及腐殖質(zhì)。粘土礦物 高嶺土 膨脹性、可塑性小。 伊利土 膨脹性、可

7、塑性極大。 蒙脫土 性質(zhì)介于兩者之間，接近蒙脫土。 (二) 土中水 （1）固態(tài)水：指土中的水在溫度低于0時(shí)結(jié)成的冰凍土。 （2）氣態(tài)水：指土中出現(xiàn)的水蒸氣，如地窯打開(kāi)后蒸氣。 （3）液態(tài)水：包括 化學(xué)結(jié)合水：礦物顆粒的一部分。表面結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水：內(nèi)層（固定層）吸力大。 弱結(jié)合水：外層（擴(kuò)散層）吸力 小。自由水：在結(jié)合水膜以外有兩種： 重力水：存在地下水位以下； 毛細(xì)水：存在地下水位以上。 （三）土中氣體：存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部位。二、土的結(jié)構(gòu) 、構(gòu)造 1. 結(jié)構(gòu) 指土體中土粒的排列與連接。 （1）單粒結(jié)構(gòu)：由砂粒等較粗土粒組成，有疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài)。 （2）蜂窩結(jié)構(gòu)：由粉粒串聯(lián)而成。

8、 （3）絨絮結(jié)構(gòu)：由粘粒集合體串聯(lián)而成。 2. 結(jié)構(gòu)性土當(dāng)土的天然結(jié)構(gòu)被破壞后，土的壓縮性增大而強(qiáng)度降低，故對(duì)具有海綿結(jié)構(gòu)的土稱結(jié)構(gòu)性土。結(jié)構(gòu)性的強(qiáng)弱用靈敏度衡量：st天然結(jié)構(gòu)破壞前后抗壓強(qiáng)度比1st2不靈敏；2st4中靈敏；4d4土的孔隙率n土中孔隙體積與土的總體積之比稱孔隙率，百分?jǐn)?shù)表示 5土的孔隙比e土中孔隙體積與土粒體積之比稱孔隙比 e0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土。e1的土是疏松的高壓縮性土。n、e均反映土的密實(shí)程度。6土的飽和度Sr土中水的體積和孔隙體積之比稱飽和度 如Sr=100，土孔隙全部充水，土為完全飽和狀態(tài)。Sr=0，土為完全干燥狀態(tài)。Sr反映土的潮濕程度。四、 基本指標(biāo)與其

9、他指標(biāo)的關(guān)系：假定土粒體積vs=1，則 第四節(jié)土的物理性質(zhì)一、 無(wú)粘性土的密實(shí)度1.種類指具有單粒結(jié)構(gòu)的碎石土與砂土，天然狀態(tài)下具有不同程度的密實(shí)度。工程上用密實(shí)度來(lái)評(píng)定無(wú)粘性土的地基承載力。2.密實(shí)度的鑒別方法： (1)碎石土的密實(shí)度可根據(jù)重型圓錐動(dòng)力觸探垂擊數(shù)N63.5 和 野外鑒別方法劃分為密實(shí)、中密、稍密、松散四種狀態(tài)。 (2)砂土的密實(shí)度，規(guī)范用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N（即N63.5）確定砂土的密實(shí)度。N10 松散；10N15 稍密；1530 密實(shí)。二、粘性土的物理特征粘性土的主要成分是粘粒，土粒間存在粘聚力而使土具有粘性。（一） 界限含水量1 含義：粘性土由某一狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一種狀態(tài)時(shí)的分

10、界含水量稱為界限含水量。 縮限 塑限 液限 固態(tài) 半固態(tài) 可塑狀態(tài) 流動(dòng)狀態(tài) 含水量（%） 2 縮限 wn：土由半固態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)的界限含水量稱為ws.3 塑限wp：土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)為半固態(tài)塑性下限含水。4 液限wL：流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為可動(dòng)狀態(tài)即塑性上限含水量。5 可塑狀態(tài)：土粒在外力作用下可塑成各種形狀而不發(fā)生裂縫，在外力除去后仍可保持原狀。土粒在外力作用下可相互滑動(dòng)而不破壞土粒間的聯(lián)系，土呈可塑狀態(tài)。6 固態(tài)：土中僅含強(qiáng)結(jié)合水時(shí)。7 流動(dòng)狀態(tài)：土粒間為自由水分開(kāi)。8 半固態(tài)：當(dāng)弱結(jié)合水減少，主要含強(qiáng)結(jié)合水時(shí)。（二）粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)1.塑性指數(shù)：表示土的可塑性范圍。 2.液性指數(shù)：判別粘性土的

11、軟硬程度稱稠度。 （三）粘聚力是土抗剪強(qiáng)度組成部分，分三種狀態(tài)。原始粘聚力：土粒間分子引力可以恢復(fù)。固化粘聚力：土粒間化學(xué)膠結(jié)作用不恢復(fù)。毛細(xì)粘聚力：孔隙中毛細(xì)水壓力值很小可略去。（四）液限與塑限的測(cè)定液限錐式液限儀。塑限滾搓法。第五節(jié) 粉土的特征一、 粉土塑性指數(shù)Ip10及粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過(guò)全重50的低壓縮性土。二、 特性1Ip10的土中，80以上的粒組是粉粒與極細(xì)砂粒，塑限試驗(yàn)不適用、呈假塑性，液限試驗(yàn)亦不適用。2土的力學(xué)性能指標(biāo)在與塑性指數(shù)關(guān)系的散點(diǎn)圖上Ip=10處有明顯轉(zhuǎn)折。1 Ip=710液化占40以上。2 Ip 10 的土中難以壓實(shí)，不宜石灰加固，沉樁較難。第六

12、節(jié) 地基土的工程分類建筑地基的土可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等。一、 巖石1.巖石的堅(jiān)硬程度分堅(jiān)硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖。 2.建筑地基的巖石按風(fēng)化程度分類 風(fēng)化程度分 未風(fēng)化、微風(fēng)化中風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化 3巖體完整程度分為完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎。二、碎石土粒徑大于2 mm的顆粒含量超過(guò)全重50的土。依粒組含水量及顆粒形狀分塊石，碎石，角礫。三、 砂土 粒徑大于2 mm的顆粒含量不超過(guò)全重50及粒徑大于0.075mm的顆粒超過(guò)全重50的土。依粒組含量分礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂。四、 粉土 Ip10 及粒徑大于0.075 mm的顆粒含量不超過(guò)50。五

13、、 粘性土Ip10的土為粘性土。 1.分類： 無(wú)粘性土、一般粘性土、新近沉積的粘性土。Ip17 粘土按Ip分類 10Ip17 粉質(zhì)粘土 2.淤泥和淤泥質(zhì)土 淤泥：e 1.5 的粘性土 淤泥質(zhì)土：1 e 1.5的土 特點(diǎn)：強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性差、壓實(shí)所需時(shí)間很長(zhǎng)。 3.紅粘土 e較、較高、土體仍處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，具有較高的強(qiáng)度和較低的縮性。六、人工填土是指由于人類活動(dòng)而堆填的土按組成和成因可分 素填土雜填土沖填土 整章小結(jié)一、土的分類：土是巖石經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化作用及地質(zhì)作用形成的沉積物1 按沉積物的成因分：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土、風(fēng)積土等。2 工程分類：按沉積物的粒組含量

14、及特征分：巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土等。二、土的組成： 礦物顆粒（固相）六大粒組： 三相體系 水 （液相）液態(tài)水、固態(tài)水、氣態(tài)水 空氣 （氣相）存在于土孔隙中未被水占據(jù)的部位 二相體系 飽和土 礦物顆粒（孔隙全充滿水） 水干 土 礦物顆粒 （孔隙被氣充滿） 氣體三、土的結(jié)構(gòu)是指土粒的排列與連結(jié)種類 單粒結(jié)構(gòu)：砂粒等較粗土粒組成 蜂窩結(jié)構(gòu)、絨絮結(jié)構(gòu)海綿結(jié)構(gòu) 第二章 土的力學(xué)性質(zhì) 1土中應(yīng)力分 自重應(yīng)力由土的自身重力作用而產(chǎn)生的壓力附加應(yīng)力由建筑物荷載作用后產(chǎn)生的應(yīng)力，在附加應(yīng)力的作用下，地基土將產(chǎn)生壓縮變形，引起基礎(chǔ)沉降。 2計(jì)算土中應(yīng)力時(shí)所用的假定條件：候定地基土為連續(xù)、勻質(zhì)、

15、各向同性的半無(wú)限彈性體、按彈性理論計(jì)算。第一節(jié) 土中應(yīng)力一、土中自重應(yīng)力1.假定：地面是無(wú)限延伸的水平面，在深度Z處水平面上各點(diǎn)的自重壓力相等且均勻地?zé)o限分布。土體中任何垂直面及水平面上不產(chǎn)生剪應(yīng)力。2.均質(zhì)土層Z深度處單位面積上的自重應(yīng)力為：應(yīng)力圖形為直線形。 3.多層土層Z深度處土的自重應(yīng)力為：各土層自重應(yīng)力之和 結(jié)論：土的自重應(yīng)力隨深度Z而。其應(yīng)力圖形為折線形。4.地下水對(duì)自重應(yīng)力的影響 地下水位以下的土，受到水的浮力作用，使土的重度減輕。計(jì)算時(shí)采用水下土的重度（） 5.不透水層的影響 不透水層指 基巖層 只含強(qiáng)結(jié)合水的堅(jiān)硬粘土層 作用在不透水層層面及層面以下的土自重應(yīng)力應(yīng)等于上覆土和水

16、的總重。作業(yè)：P27 2-6二、基底壓力分布與簡(jiǎn)化計(jì)算 1基底壓力的概念： 在基礎(chǔ)與地基之間接觸面上作用著建筑物荷載通過(guò)基礎(chǔ)傳來(lái)的壓力稱為基底壓力。（方向向下） 2地基反力：地基對(duì)基礎(chǔ)的反作用力（方向向上） 3基底壓力的分布形態(tài)和哪些因素有關(guān)？ 基礎(chǔ)的剛度、地基土的性質(zhì)、基礎(chǔ)埋深、荷載大小。 4基底壓力的分布形態(tài)：馬鞍形一般建筑物基礎(chǔ)屬此形態(tài)，近似“直線形”拋物線形鐘形（一）基底壓力簡(jiǎn)化計(jì)算 1軸心受壓基礎(chǔ)的基底壓力作用在基礎(chǔ)上的荷載，其合力通過(guò)基礎(chǔ)底面形心、基底壓力為均勻分布 2偏心受壓基礎(chǔ)的基底壓力 在基底的一個(gè)主軸平面內(nèi)作用有偏心力或軸心力與彎矩同時(shí)作用時(shí)。 （二）基底附加壓力Po=基底

17、壓力P 土的自重應(yīng)力cz即Po=P-cz 引起地基的變形（即基礎(chǔ)的沉降）三、地基附加應(yīng)力兩種計(jì)算方法： 彈性理論方法用彈性力學(xué)的公式求解。 應(yīng)力擴(kuò)散角方法第四章敘述。（一） 豎向集中力作用下地基附加應(yīng)力的計(jì)算 （二） 矩形面積均布荷載作用下的地基豎向附加應(yīng)力的計(jì)算1.矩形面積角點(diǎn)下任意深度的附加應(yīng)力。 2. 矩形均布荷載下非角點(diǎn)下任意深度的附加應(yīng)力。角點(diǎn)法：如下圖，求O點(diǎn)下任意深度的應(yīng)力時(shí)，可通過(guò)O點(diǎn)將荷載面積劃分為幾塊小矩形面積，使每塊小面積都包含有角點(diǎn)O點(diǎn)，分別求角點(diǎn)O點(diǎn)下同一深度的應(yīng)力，然后疊加求得。 例如圖 （a）中 z=（cI+cII）Po（三） 條形均布荷載作用下土中附加應(yīng)力的計(jì)算

18、墻下條形基礎(chǔ)的基底附加應(yīng)力 z=sPo第二節(jié) 土的壓縮性1. 土的壓縮性：土在壓力作用下體積減小的特性。2. 土壓縮的主要原因：由于孔隙中水與空氣被擠出，使土的孔隙體積減小。一、壓縮試驗(yàn)及壓縮曲線設(shè)原狀土樣的高度為h0，土粒體積Vs=1?？障扼w積Vv=e0，受壓后的土樣高度為h=h0-si。假設(shè)受壓面積A則 受壓前體積1+ e0= h0A （1+ e0）/h0=（1+ei）/hi 受壓后體積1+ei=hiA ei=(1+ e0)hi/ h0-1= e0-si(1+ e0)/ h0或si =( e0- ei) h0/1+ e0二、 土的壓縮性指標(biāo)（一） 壓縮系數(shù)將e1-e2與p2-p1的比值定義

19、為壓縮曲線a a=(e1-e2)/(p2-p1)(Mpa)-1 工程上如何評(píng)定土的壓縮性 p1=100Kpa p2=200KPa 當(dāng) a1-20.1Mpa-1時(shí)，為低壓縮性土。 0.1a1-222）n=1/3五、地基的極限承載力指地基的極限承載力=極限荷載/安全系數(shù)（一） 普朗特爾承載力理論（二） 太沙基承載力理論（三） 影響極限承載力的因素1.土的內(nèi)摩擦角、粘聚力、重度愈大，極限承載力愈大。2.基礎(chǔ)埋深增加，基礎(chǔ)底面寬度增加，極限承載力愈大。3. 整體剪切破壞比局部剪切破壞承載力大.第二章 地基的變形小結(jié)通過(guò)這一章的學(xué)習(xí)，著重掌握地基變形的主要原因及地基變形計(jì)算方法，其次掌握土壓縮的指標(biāo)。1

20、. a= (e1-e2)/( p2-p1)(Mpa)-1Es=(1+ e0)/a2. 分層總和法 3. 規(guī)范法4. 地基的設(shè)計(jì)包括強(qiáng)度和變形。強(qiáng)度的實(shí)質(zhì)是土的抗剪強(qiáng)度。掌握其抗剪強(qiáng)度的確定方法：無(wú)粘性土 f=tg粘性土 f=c+tg5.了解地基變形的三階段：壓密階段、塑性階段、失穩(wěn)階段。例題：某砂土地基的=30，c=0，若在均布條形p荷載作用下，計(jì)算得到土中的應(yīng)力1=100kPa，3=30 kPa，問(wèn)該點(diǎn)是否破壞？解：依據(jù)3求1p這表明在3=30 kPa時(shí)，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)，則最大主應(yīng)力為90kPa，比較11p，則根據(jù)作應(yīng)力圓，該摩爾圓與強(qiáng)度包線相割，該點(diǎn)破壞。第三章 地基勘察與測(cè)試第二節(jié)

21、 地基勘察的任務(wù)和內(nèi)容一、巖土工程勘察等級(jí)1.劃分條件：場(chǎng)地條件、地基土質(zhì)條件、工程條件。2.巖土工程規(guī)范將巖土工程勘察劃分為甲、乙、丙三個(gè)等級(jí)。3.勘察分可行性研究勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察。二、可行性研究勘察對(duì)擬建場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性作出評(píng)價(jià)。 收集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)、當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)資料、巖土工程和建筑經(jīng)驗(yàn)等資料。 現(xiàn)場(chǎng)踏勘了解場(chǎng)地的地層、土的性質(zhì)、不良地質(zhì)作用和地下水等情況。三、 初步勘察在場(chǎng)址選定批準(zhǔn)后進(jìn)行初步堪察，目的在于對(duì)場(chǎng)地內(nèi)各建筑地段的穩(wěn)定性作出巖土工程評(píng)價(jià)，為建筑物總體平面布置和建筑物的地基基礎(chǔ)方案提供資料和依據(jù)；對(duì)不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治，提供資料和建議。四、 詳細(xì)勘察

22、與檢驗(yàn)為建筑物和建筑群提供詳細(xì)工程地質(zhì)資料和所需的巖土技術(shù)參數(shù)，對(duì)建筑地基做出巖土工程分析評(píng)價(jià)，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治等具體方案做出論證、結(jié)論和建議。五、 勘察任務(wù)書(shū)任務(wù)書(shū)應(yīng)說(shuō)明工程類別、規(guī)模、建筑面積及建筑物的特殊要求、主要建筑物的名稱、最大荷載、最大高度、基礎(chǔ)最大埋深和最大設(shè)備等有關(guān)資料，向勘察單位提供附有坐標(biāo)的、比例為1：10001：2000的地形圖，圖上應(yīng)畫(huà)出勘察范圍。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，任務(wù)書(shū)中應(yīng)說(shuō)明需要勘察的各建筑物的具體情況：如建筑物的上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、層數(shù)及高度、跨度及地面整平標(biāo)高，采取的基礎(chǔ)形式、尺寸和埋深、單位荷載和總荷載及有特殊要求的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案和施工方案等并

23、附有上級(jí)批準(zhǔn)的建筑物總平面圖。第三節(jié) 地基勘察與測(cè)試方法一、勘探方法鉆探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探。二、測(cè)試工作及指標(biāo)整理1.測(cè)試工作是地基勘察工作的重要內(nèi)容。包括土工試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試可以取得巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和地下水的水質(zhì)指標(biāo)，有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期觀測(cè)。原位測(cè)試包括靜載荷試驗(yàn)、觸探（靜力觸探、圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力觸探）、旁壓試驗(yàn)。2.指標(biāo)整理包括由指標(biāo)直接用以計(jì)算土體強(qiáng)度和變形；從規(guī)范表格確定地基承載力。第四節(jié) 地基勘察報(bào)告一、勘察報(bào)告的編制現(xiàn)場(chǎng)勘察-室內(nèi)試驗(yàn)-整理、檢查、分析、鑒別原始資料-編制地基勘察報(bào)告-給設(shè)計(jì)施工單位。包括以下內(nèi)容： 擬建工程概述。 勘察方法及勘察工作布置。 場(chǎng)

24、地的地形和地貌特征，地質(zhì)構(gòu)造，不良地質(zhì)現(xiàn)象的影響。 地層分布、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。 提出地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值。 水文地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)。 場(chǎng)地穩(wěn)定性和適宜性評(píng)價(jià)。 提出地基基礎(chǔ)方案。 地基勘察結(jié)果表及所附圖表。二、 勘察報(bào)告實(shí)例 某教學(xué)樓和教工宿舍地基勘察報(bào)告。（一） 勘察的任務(wù)、要求及工作概況（二） 場(chǎng)地描述（三） 地層分布（四） 地下水情況（五） 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)附件 包括鉆孔平面布置圖、工程地質(zhì)剖面圖、鉆孔柱狀圖。第四章 天然地基上的淺基礎(chǔ)引言基礎(chǔ)按其埋置的深度不同，分為 淺基礎(chǔ)：d5m深基礎(chǔ)：特殊方法施工，如樁基、沉井等。淺基礎(chǔ)用一般方法施工，本章重點(diǎn)講解。第一節(jié) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的原則與步驟

25、一、 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)的安全與正常使用，并且要使基礎(chǔ)的費(fèi)用是經(jīng)濟(jì)合理的。（一）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的規(guī)定1. 地基變形計(jì)算，計(jì)算時(shí)同時(shí)滿足地基的強(qiáng)度條件。強(qiáng)度：軸心受壓時(shí)pkfa 偏心受壓時(shí)pkmax1.2 fa (pkmax+pkmin)/2fa地基基礎(chǔ)的變形條件：SS2. 表4-3所列范圍內(nèi)的二級(jí)建筑物如有下列情況之一時(shí)，仍作變形驗(yàn)算：（1）地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于130KPa，且體型復(fù)雜建筑。（2）在基礎(chǔ)附近有堆載，相鄰基礎(chǔ)荷載差異大。（3）軟弱地基上，相鄰建筑距離近。（4）二級(jí)和三級(jí)建筑物，可不做變形驗(yàn)算。（二） 地基變形特征及允許變形值地基的變形特征可分為：沉降量、沉

26、降差、傾斜、局部?jī)A斜。1. 沉降量：指基礎(chǔ)中心的沉降量S2. 沉降差：指兩相鄰單獨(dú)基礎(chǔ)沉降量的差值S=S1-S23. 傾斜：指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值。 tg= (S1-S2)/b4. 局部?jī)A斜：指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻b-10 m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)間的沉降差與其距離的比值。地基變形允許值見(jiàn)表4-1（三） 地基承載力特征值的確定1.由現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定地基承載力特征值應(yīng)按下式修正2.按強(qiáng)度理論公式計(jì)算地基承載力特征值3.巖石地基承載力特征值：載荷試驗(yàn) fa=r frk（四）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的步驟1. 確定基礎(chǔ)的類型，地基處理的初步方案，并考慮使用要求、施工技術(shù)、材料供應(yīng)、造價(jià)等條件。2. 確定基

27、礎(chǔ)的埋置深度及地基承載力特征值。3. 基底尺寸、下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算。4. 一級(jí)、二級(jí)建筑物計(jì)算SS5. 地基穩(wěn)定驗(yàn)算。6. 確定基礎(chǔ)剖面尺寸，進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算。7. 繪基礎(chǔ)施工圖，編寫(xiě)施工說(shuō)明。二、淺基礎(chǔ)類型（一）按材料分剛性基礎(chǔ)：用于層數(shù)較少的民用建筑。磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)等。用臺(tái)階的寬高比的允許值限制其懸臂長(zhǎng)度。b/h=b2/ h2（二）按結(jié)構(gòu)類型分類1.擴(kuò)展基礎(chǔ)：抗彎剛度大，整體性好。2.柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)： 現(xiàn)澆基礎(chǔ) 預(yù)制杯型基礎(chǔ)：?jiǎn)螐S墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)3.柱下條形基礎(chǔ)：常用于框架結(jié)構(gòu)中。地基軟弱，柱距較小時(shí)采用。4.筏板基礎(chǔ)：基礎(chǔ)底板連成一片。地基特別軟弱；荷載較大；十字交叉柱下基礎(chǔ)寬度較大

28、而又相互接近；地下室。種類分梁板式筏板基礎(chǔ)和倒置的無(wú)梁樓蓋。5.箱形基礎(chǔ)：底板、頂板、鋼筋砼縱橫墻組成，適用于地基土軟弱，荷載又很大的情況。6.殼體基礎(chǔ)第二節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度基礎(chǔ)埋置深度是指從基礎(chǔ)底面至室外設(shè)計(jì)地面的距離。一、建筑物用途及工程地質(zhì)條件基礎(chǔ)宜淺埋，深度d0.5m，基頂應(yīng)低于室外地面0.1m，盡量利用地基承載力大的土層為持力層。二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的影響基礎(chǔ)底面宜埋在地下水位以上，減少凍害。三、相鄰基礎(chǔ)的影響新建建筑物基礎(chǔ)不宜深于原有基礎(chǔ)，否則兩基礎(chǔ)底面凈距取高差的12倍。四、地下溝管的影響當(dāng)有地下溝管穿過(guò)時(shí)，基礎(chǔ)應(yīng)預(yù)鑿孔洞，溝管深于基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)考慮基礎(chǔ)的局部加深。五、地基土凍脹

29、性和融陷的影響1. 土的凍脹：土中水分凍結(jié)后，使土體積增大的現(xiàn)象。2. 融陷：凍土融化后產(chǎn)生的沉陷。3. 地基土的凍脹性分四類：不凍脹土：對(duì)建筑物無(wú)危害。 弱凍脹土： 凍脹土： 應(yīng)符合最小凍深要求。 強(qiáng)凍脹土：dmin=zdt-hmaxdmin=z0+(100200)mm第三節(jié) 基礎(chǔ)底面積的確定一、按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸已知d、fa、Fk，Mk求A（一） 軸心受壓基礎(chǔ)底面尺寸的確定作用在基礎(chǔ)底面上的平均壓應(yīng)力應(yīng)小于或等于地基承載力設(shè)計(jì)值 fa A當(dāng)為矩形基礎(chǔ)時(shí)，A=bl（）當(dāng)為條形基礎(chǔ)時(shí)，A=b（長(zhǎng)度方向取l=1m計(jì)算單位）Fk軸壓柱下單獨(dú)基礎(chǔ)時(shí)，算至基礎(chǔ)頂面；墻下條形基礎(chǔ)時(shí)，取1m長(zhǎng)度

30、的軸向力，算至室內(nèi)0.000地面標(biāo)高處。 20KN/m。當(dāng)有地下水時(shí)取-w=10. 2KN/ m（二） 偏壓基礎(chǔ)底面尺寸的確定 公式基底中心點(diǎn)荷載如圖所示，則基底產(chǎn)生壓力為Pkmax=1.2faPkmin= (Pkmax + Pkmin)/2fa e0=l/6計(jì)算步驟假定A（按軸壓估算）擴(kuò)大A（1040）驗(yàn)算Pkmax 、Pkmin 2. 墻下條形偏壓基礎(chǔ)底面積取1m為計(jì)算單元，彎矩Mk作用平面與短邊b平行。Pkmax=1.2faPkmin= (Pkmax + Pkmin)/2fa e0=l/6二、地基軟弱下臥層驗(yàn)算地基受力層范圍內(nèi)有軟弱下臥層時(shí)，要驗(yàn)算下臥層頂面的地基強(qiáng)度。 pz+pczfa

31、z當(dāng)Es上/Es軟3時(shí)，對(duì)條形基礎(chǔ)用壓力擴(kuò)散角求pz矩形基礎(chǔ)pz=lbp0/(b+2ztg)(l+2ztg)條形基礎(chǔ)pz =b p0/ (b+2ztg)第五節(jié) 剛性基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ) 因剛性基礎(chǔ)材料的抗彎、抗拉能力很低，故常設(shè)計(jì)成軸心受壓基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合臺(tái)階寬高比或剛性角要求。 b2/H0b2/ H0=tg b2b2/ H0 H0或 H0b2/b2/ H0剛性基礎(chǔ)設(shè)計(jì)步驟：1. 確定基底面積bl2. 選剛性基礎(chǔ)類型3. 按寬高比決定臺(tái)階高度與寬度從基底開(kāi)始向上逐步收小尺寸，使基礎(chǔ)頂?shù)陀谑彝獾孛嬷辽?.1m，否則應(yīng)需修改尺寸或基底埋深。4. 基礎(chǔ)材料強(qiáng)度小于柱的材料強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算基礎(chǔ)頂

32、面的局部抗壓強(qiáng)度，如不滿足，應(yīng)擴(kuò)大柱腳的底面積。二、擴(kuò)展基礎(chǔ) 系指柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。（一）擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu)造要求1.一般構(gòu)造要求1） 錐形基礎(chǔ)的邊緣高度，不宜小于200mm，其頂部四周應(yīng)水平放寬至少50 mm，階梯形基礎(chǔ)的每階高度，宜為300500 mm。2） 鋼筋混凝土基礎(chǔ)下通常設(shè)素混凝土墊層，墊層高度不宜小于70 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C10。墊層兩邊各伸出基礎(chǔ)底板50 mm。3） 底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10 mm；間距不宜大于200 mm，也不宜小于100mm。墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)縱向分布鋼筋的直徑不小于8 mm；間距不大于300 mm。每延迷分布鋼

33、筋的面積不小于受力鋼筋面積的1/10。鋼筋保護(hù)層的厚度不小于40 mm（有墊層）；不小于70 mm（無(wú)墊層）。4） 基礎(chǔ)底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。5） 當(dāng)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的邊長(zhǎng)和墻下鋼筋混凝土的寬度大于或等于2.5m時(shí)，底板受力筋的長(zhǎng)度可取邊長(zhǎng)或?qū)挾鹊?.9倍，并宜交錯(cuò)布置。2.現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)1） 鋼筋混凝土柱和剪力墻縱向受力鋼筋在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固長(zhǎng)度應(yīng)依據(jù)規(guī)范（GB50010-2002）確定：一、二級(jí)抗震等級(jí)laE=1.15la三級(jí)抗震等級(jí)laE=1.05la四級(jí)抗震等級(jí)laE=1.0la2） 現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)內(nèi)插筋的數(shù)量、直徑、鋼筋種類應(yīng)與柱內(nèi)縱向受力鋼筋相同。見(jiàn)右圖,當(dāng)符合下列條件之一時(shí)

34、,可僅將四角的插筋伸入底板鋼筋網(wǎng)上,其余插筋錨固在基礎(chǔ)頂面下la或laE。 基礎(chǔ)高度1200 mm（柱為軸壓或小偏壓）；1400 mm（柱為大偏壓）3預(yù)制鋼筋混凝土柱與杯口基礎(chǔ)1） 柱的插入深度2） 基礎(chǔ)杯底厚度a1和杯壁厚度t3） 杯壁配筋。（二）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)包括確定基礎(chǔ)寬度、底板高度、底板配筋。1.基礎(chǔ)寬度取1m為計(jì)算單元，長(zhǎng)度方向上，則1） 軸心受壓時(shí) b 2）偏心受壓時(shí) Pkmax=1.2fa (Pkmax + Pkmin)/2fa e0=l/62.基礎(chǔ)底板高度、配筋基礎(chǔ)底板高度由抗剪強(qiáng)度確定：V0.7ftlh0 V=Pjlb1軸壓：Pj= Pk-G/b偏壓：Pjmax

35、=Pmax-G/bPjmin=Pmin-G/b墻或梁板：PjI=PI-G/b基礎(chǔ)底板配筋1）底板受力筋沿寬度b方向設(shè)置。d8mm，100，200。 As=MI/0.9fyh0 MI =1/2Pjlb12）沿墻長(zhǎng)方向設(shè)分布筋，放在受力筋上面。d=68mm，250300mm，C=35mm，有墊層時(shí)或70mm墊層時(shí)。3）砼強(qiáng)度等級(jí)C15。4)受力鋼筋一般采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)，也可采用HRB235級(jí)HRB400級(jí)鋼筋。（三）柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包括確定基礎(chǔ)底面積，基礎(chǔ)高度、底板配筋。（1）基礎(chǔ)底面積軸心受壓基礎(chǔ)：Al=b偏心受壓基礎(chǔ)：按下列公式確定A Pkmax=1.2faPkmin=

36、 (Pkmax + Pkmin)/2fa e0=l/6 l/b2，最大不超過(guò)3。（2）基礎(chǔ)高度1）基礎(chǔ)高度由抗沖切強(qiáng)度確定：即使基礎(chǔ)沖切面以外地基凈反力產(chǎn)生的沖切力Fl不大于基礎(chǔ)沖切面處砼的抗沖切強(qiáng)度。 Fl0.7ftbmh0hp Fl =PjA1軸壓：Pj=Pk-G/A偏壓：Pjmax=Pmax-G/A 柱邊PjI=Pi-G/APjmin=Pmin-G/A 偏壓沖切計(jì)算時(shí)用Pjmax2）確定A1，A2當(dāng)bbz+2h0時(shí)A1=（l/2-az/2-h0）b-(b/2-bz/2-h0)2A2=( bz + h0) h0同理可求b bz +2 h0時(shí)A1=（l/2-az/2- h0）bA2=( bz

37、 + h0) h0-（bz/2+ h0- b/2）2正方形柱及正方形基礎(chǔ)時(shí)A1=（l/2- az /2- h0）（l/2+ az /2+ h0）A2=( az + h0) h0（3）基礎(chǔ)底板配筋如上圖，平行于l方向的受力鋼筋面積為：ASI=MI/0.9fyh0I 平行于b方向的受力鋼筋面積為：AS=MII/0.9fyh0II1）軸心受壓時(shí)： 2） 偏心受壓時(shí)： 五、減少不均勻沉降的一般措施（一）地基不均勻沉降產(chǎn)生的墻身裂縫原因：多層磚砌體結(jié)構(gòu)，因磚砌體的抗拉，抗剪強(qiáng)度較低，在地基沉降時(shí)，易在墻體上產(chǎn)生斜裂縫或踏步式裂縫。位置：裂縫的位置與方向同地基沉降情況有關(guān)。如：房屋中部下沉大于端部，則底層

38、窗口首先產(chǎn)生面向中部沉降大的對(duì)角斜裂縫。房屋兩端下沉大于中部，則頂層窗口出現(xiàn)面向兩端沉降大的對(duì)角斜裂縫。房屋高差較大時(shí)，由于高層房屋下沉而引起在低層房屋的窗口產(chǎn)生面向高層的對(duì)角斜裂縫。結(jié)論：房屋的傾向也是面向地基沉降較大方向。掌握這個(gè)規(guī)律，就可判斷出地基土較差的位置。從而采取必要的加固措施。（二）建筑措施1. 房屋體型力求簡(jiǎn)單。2. 設(shè)置沉降縫：從基礎(chǔ)至屋面垂直斷開(kāi)。設(shè)縫條件：平面轉(zhuǎn)折部位。高度或荷載差異較大處。地基土的壓縮性有顯著差異處。結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處。分期建造房屋的交界處。房屋長(zhǎng)高比過(guò)大時(shí)在房屋的適當(dāng)部位。做法：懸挑式 跨越式 平行式3. 保持相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距（表4-18）。4

39、. 控制建筑物標(biāo)高依預(yù)估沉降量，提高室內(nèi)地面或地下設(shè)施的標(biāo)高管道與建筑物間應(yīng)鑿足夠的凈空高度。（三）結(jié)構(gòu)措施1. 加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度，改善基礎(chǔ)的不均沉降。（1）控制房屋長(zhǎng)高比三層和二層以上房屋L/Hf2.5，如2.5L/ Hf 3.0時(shí)，宜做到縱墻不轉(zhuǎn)折或少轉(zhuǎn)折，內(nèi)橫墻間距不宜過(guò)大。（2）設(shè)圈梁圈梁應(yīng)四周閉合，必要時(shí)在內(nèi)縱墻或一定間隔的橫墻也設(shè)置，并與外墻連接，圈梁不能連通時(shí)應(yīng)設(shè)附加圈梁。（3）在墻體上開(kāi)洞時(shí)，宜在開(kāi)洞部位配筋或采用構(gòu)造柱及圈梁加強(qiáng)。2. 減少基地附加壓力選用輕型結(jié)構(gòu)，減少墻體自重，采用架空地板代替內(nèi)厚填土。設(shè)地下室或半地下室，調(diào)整各部分的荷載分布、基礎(chǔ)寬度或埋置深度。3. 加

40、強(qiáng)基礎(chǔ)剛度目的加強(qiáng)基礎(chǔ)平面的整體性，設(shè)置必要的條基予以拉接，加設(shè)鋼筋砼地梁。（四）施工措施1. 注意施工順序：先高后地，先重后輕，先主體后附屬。2. 注意對(duì)淤泥和淤泥質(zhì)土基槽底面的保護(hù)，減少擾動(dòng)。3. 在已建成的房屋周圍不應(yīng)堆大量的地面荷載，以免引起附加沉降。第四章 天然地基上的淺基礎(chǔ)小結(jié)淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是本書(shū)的重點(diǎn)。一、要了解基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟。確定基礎(chǔ)類型。確定基礎(chǔ)埋深、地基承載力。基礎(chǔ)底面尺寸確定。地基變形驗(yàn)算。確定基礎(chǔ)剖面尺寸。繪基礎(chǔ)施工圖。二、對(duì)剛性基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)掌握，其步驟是：決定基礎(chǔ)底面積。選擇類型。按寬高比決定臺(tái)階高與寬。 從基底開(kāi)始向上逐步收小尺寸，使基礎(chǔ)頂?shù)陀谑彝獾孛嬷辽?/p>

41、0.1m。基礎(chǔ)材料強(qiáng)度低于柱的材料強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算基礎(chǔ)頂面的局部抗壓強(qiáng)度。三、對(duì)柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)應(yīng)予以掌握，是廠房設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。其要點(diǎn)是：基底面積： A軸心受壓基礎(chǔ)：l=b偏心受壓基礎(chǔ)：按下列公式確定A Pkmax=1.2fa Pkmin= (Pkmax + Pkmin)/2fa e0=l/6 l/b2，最大不超過(guò)3?；A(chǔ)高度：Fl0.7ftbmh0hp Fl =PjA1底板配筋：AsI=MI/0.9fyh0 MI =1/2Pjlb1 AsII=MII/0.9fyh0II構(gòu)造要求最后還應(yīng)讓學(xué)生了解減少地基不均勻沉降的措施及引起不均勻沉降的原因。第五章 樁基礎(chǔ)第一節(jié)概述一、樁基礎(chǔ)的適用性1.樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)1) 承載力高。2) 沉降量小且沉降均勻。3) 能承受一定的水平荷載。4) 可以減小機(jī)械基礎(chǔ)的振幅、減弱機(jī)械振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的不利項(xiàng)影響。5) 可以提高建筑物的抗震能力。6) 便于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)工程機(jī)械化和工業(yè)化。2