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文檔簡(jiǎn)介
第一章工程地質(zhì)
一、教材、大綱的說明
今年采用的是2017年版的教材。
二、本科目的試卷結(jié)構(gòu)及基本應(yīng)試技巧
本科目的考試時(shí)間為2.5小時(shí),題型全部采用客觀題形式,共80題。其中單項(xiàng)選擇題60題,
每題1分,合計(jì)60分:多項(xiàng)選擇題20題,每題2分,合計(jì)40分。
第一節(jié)巖體的特征
巖體和巖石的概念不同,巖石是礦物的集合體。巖體是由一種巖石或多種巖石甚至可以是不同
成因巖石的組合體。
一、巖體的結(jié)構(gòu)
(一)巖體的構(gòu)成
1.巖石
(1)巖石的主要礦物
由于成分和結(jié)構(gòu)的不同,每種礦物都有自己特有的物理性質(zhì),如顏色、光澤、硬度等。物理性
質(zhì)是鑒別礦物的主要依據(jù)。
例如,依據(jù)顏色鑒定礦物的成分和結(jié)構(gòu),依據(jù)光澤鑒定風(fēng)化程度,依據(jù)硬度鑒定礦物類別,如
表1.1.1?
表1.1.1礦物硬度表
硬度12315678910
1礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石長(zhǎng)彳1石英黃玉剛玉金剛石
玻璃約為5.5?6度,鋼刀約為6?7度。
(2)巖石的成因類型及其特征
組成地殼的巖石按成因可分為巖漿巖(火成巖)、沉積巖(水成巖)和變質(zhì)巖三大類。
1)巖漿巖
根據(jù)形成條件,巖漿巖分為噴出巖和侵入巖。
根據(jù)形成深度,侵入巖又分為深成巖(形成深度大于5km)和淺成巖(形成深度小于5km)。
深成巖常形成巖基等大型侵入體,巖性一般較單一,以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主,致密堅(jiān)硬,孔隙率小,
透水性弱,抗水性強(qiáng),故其常被選為理想的建筑基礎(chǔ),如花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖;淺成
巖如花崗斑巖、閃長(zhǎng)玲巖、輝綠巖、脈巖。
噴出巖如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。
2)沉積巖
根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和形成條件,可分為碎屑巖(如礫巖、砂巖、粉砂巖)、
黏土巖(如泥巖、頁巖)、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類(如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r)等。
3)變質(zhì)巖
如大理巖(堿)、石英巖(酸)等。
2.±
(1)土的組成。土是由顆粒(固相)、水溶液(液相)和氣(氣相)所組成的三相體系。
(2)土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。
①單粒結(jié)構(gòu)
②集合體結(jié)構(gòu)
(3)土的分類。
1)根據(jù)顆粒大小及含量分類。土可分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土等。如圖1.1.1所示。
.0.750.?75:6?270.
黏土I粉土I砂土I礫石I卯石I漂石
圖1.1.1土的分類與土粒粒徑
2)黏性土是塑性指數(shù)大于10,粉土塑性指數(shù)小于或等于10o
黏性土的界限含水量,有縮限、塑限和液限。液限和塑限的差值稱為塑性指數(shù),它表示黏性土
處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。塑性指數(shù)愈大,可塑性就愈強(qiáng)。黏性土的天然含水量和塑限的差
值與塑性指數(shù)之比,稱為液限指數(shù)。液限指數(shù)愈大,土質(zhì)愈軟。
3.結(jié)構(gòu)面
傾斜巖層的產(chǎn)狀,是用巖層層面的走向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素。
(1)結(jié)構(gòu)面走向,即結(jié)構(gòu)面在空間延伸的方向,用結(jié)構(gòu)面與水平面交線即走向線的方位角或方
向角表示。走向線兩端延伸方向均是走向,雖相差180°,但是表示的是同一走向。
(2)結(jié)構(gòu)面的傾向,即結(jié)構(gòu)面在空間的傾斜方向,用垂直走向順傾斜面向下引出的一條射線對(duì)
水平面投影的指向。
(3)結(jié)構(gòu)面的傾角,即結(jié)構(gòu)面在空間傾斜角度的大小,用結(jié)構(gòu)面與水平面所夾的銳角表示.
4.地質(zhì)構(gòu)造
(1)水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。
(2)褶皺構(gòu)造
褶皺構(gòu)造是組成地殼的巖層受構(gòu)造力的強(qiáng)烈作用,使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)
控的構(gòu)造。
對(duì)于隧道工程來說,褶曲構(gòu)造的軸部是巖層傾向發(fā)生顯著變化的地方,是巖層受應(yīng)力作用最集
中的地方,容易遇到工程地質(zhì)問題,主要是由于巖層破碎而產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問題和向斜軸部地下水
的問題。隧道一般從褶曲的翼部通過是比較有利的。
背斜褶曲較老的巖層出現(xiàn)在褶曲的軸部,從軸部向兩翼,依次出現(xiàn)的是較新的巖層。
向斜褶曲在褶曲軸部出露的是較新的巖層,向兩翼依次出露的是較老的巖層。
對(duì)于深路塹和高邊坡來說,當(dāng)路線垂直巖層走向或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向
相反時(shí),對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的。不利的情況是路線走向與巖層的走向平行,邊坡與巖層的
傾向一致,尤其是邊坡的傾角大于巖層的傾角最為不利。
邊坡傾角大于巖層傾角
①傾向相反傾向一致
(3)斷裂構(gòu)造
1)裂隙
表1.1.4裂隙發(fā)育程度分級(jí)表
發(fā)育
程度基本特征附注
等級(jí)
裂隙對(duì)基礎(chǔ)工程無影響,在不含水
裂隙1?2組,規(guī)則,構(gòu)造型,間距在1m以上,多
不發(fā)且無其他不良因素時(shí),對(duì)巖體
為密閉裂隙。巖體被切割成巨塊狀
育穩(wěn)定性影響不大
裂隙裂隙2?3組,呈X型,較規(guī)則,以構(gòu)造型為主,多
對(duì)基礎(chǔ)工程影響不大,對(duì)其他
較發(fā)數(shù)間距大于2J2,多為密閉裂隙,少有填充物。巖
工程可能產(chǎn)生相當(dāng)影響
育體被切割成大塊狀
裂隙3組以上,不規(guī)則,以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主,
裂隙對(duì)工程建筑物可能產(chǎn)生很大影
多數(shù)間距小于2JE,大部分為張開裂隙,部分有填
發(fā)育
充物.巖體被切割成小塊狀
裂隙裂隙3組以上,雜亂,以風(fēng)化型和構(gòu)造型為主,多
很發(fā)數(shù)間距小于小,以張開裂隙為主,一般均有填充對(duì)工程建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重影響
育物。巖體被切割成碎石狀
注:裂隙寬度:密閉裂隙<lmm;微張裂隙為1?3nim;張開裂隙為3?5mm;寬張裂隙>5mm。
根據(jù)裂隙的成因。將其分為構(gòu)造裂隙和非構(gòu)造裂隙兩類?
①構(gòu)造裂隙。構(gòu)造裂隙是巖體受地應(yīng)力作用隨巖體變形而產(chǎn)生的裂隙。按裂隙的力學(xué)性質(zhì),可
將構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭(剪)性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部,裂隙張開較
寬,斷裂面粗糙,一般很少有擦痕,裂隙間距較大且分布不勻,沿走向和傾向都延伸不遠(yuǎn);扭(剪)
性裂隙,一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。
②非構(gòu)造裂隙。裂隙分布零亂,沒有規(guī)律性。巖體中的裂隙,在工程上除有利于開挖外,對(duì)巖體
的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均有不利的影響。其破壞了巖體的整體性,促進(jìn)了巖體的風(fēng)化速度,增強(qiáng)了巖體的
透水性,進(jìn)而使巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低。
2)斷層
斷層基本類型。根據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移的情況,可分為正斷層、逆斷層、平推斷層。
正斷層是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降,下盤相對(duì)上升的斷層。它一般是受水平張應(yīng)力或垂直作用力
使上盤相對(duì)向下滑動(dòng)而形成的,所以在構(gòu)造變動(dòng)中多在垂直于張應(yīng)力的方向上發(fā)生,但也有沿已有
的剪節(jié)理發(fā)生。
逆斷層是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)上升,下盤相對(duì)下降的斷層。它一般是由于巖體受到水平方向強(qiáng)烈
擠壓力的作用,使上盤沿?cái)嗝嫦蛏襄e(cuò)動(dòng)而成。斷層線的方向常和巖層走向或褶皺軸的方向近于一致,
和壓應(yīng)力作用的方向垂直。斷層面從徒傾角至緩傾角都有。
平推斷層是由于巖體受水平扭應(yīng)力作用,使兩盤沿?cái)鄬用姘l(fā)生相對(duì)水平位移的斷層。由于多系
受剪(扭)應(yīng)力形成,因此大多數(shù)與褶皺軸斜交,與“X”節(jié)理平行或沿該節(jié)理形成,其傾角一般是
近于直立的。這種斷層的破碎帶一般較窄,沿?cái)鄬用娉S薪降牟梁邸?/p>
(-)巖體結(jié)構(gòu)特征
1.結(jié)構(gòu)體特征
2.巖體結(jié)構(gòu)類型
巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。
(1)整體塊狀結(jié)構(gòu)。較理想的各類工程建筑地基、邊坡巖體及地下工程圍巖。
(2)層狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強(qiáng),有時(shí)又有層間錯(cuò)動(dòng)面或軟弱夾層存在,則其強(qiáng)度和變形
特性均具各向異性特點(diǎn),一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯比垂直層面方向的更低,特別是當(dāng)有軟弱
結(jié)構(gòu)面存在時(shí),更為明顯。這類巖體作為邊坡巖體時(shí),一般來說,當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾向坡外時(shí)要比傾向坡
里時(shí)的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。
有利不利
①傾向相反傾向一致
②傾向城里傾向坡外(差)
二、巖體的力學(xué)特性
(-)巖體的變形特征
(-)巖體的強(qiáng)度性質(zhì)
由于巖體是由結(jié)構(gòu)面和各種形狀巖石塊體組成的,所以,其強(qiáng)度同時(shí)受二者性質(zhì)的控制。當(dāng)巖
體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育,呈完整結(jié)構(gòu)時(shí),巖石的強(qiáng)度可視為巖體強(qiáng)度。如果巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體
滑動(dòng)時(shí),則巖體強(qiáng)度完全受結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度控制。
三、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)
(一)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)
1.巖石的物理力學(xué)性質(zhì)
(1)巖石的主要物理性質(zhì)
①重量
巖石重度的大小決定于巖石中礦物的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。
一般來講,組成巖石的礦物比重大,或巖石的孔隙性小,則巖石的重度就大。在相同條件下的
同一種巖石,重度大就說明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小,巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較高。
②孔隙性
巖石的孔隙性用孔隙度表示,反映巖石中各種孔隙的發(fā)育程度。未受風(fēng)化或構(gòu)造作用的侵入巖
和某些變質(zhì)巖,其孔隙度一般是很小的,而礫巖、砂巖等一些沉積巖類的巖石,則經(jīng)常具有較大的
孔隙度。
③吸水性
巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開程度等因素有關(guān)。巖石的吸水率大,則水對(duì)巖石
顆粒間結(jié)合物的浸潤(rùn)、軟化作用就強(qiáng),巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就越顯著。
④軟化性
用軟化系數(shù)作為巖石軟化性的指標(biāo),在數(shù)值上等于巖石飽和狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度與風(fēng)干狀態(tài)
下極限抗壓強(qiáng)度的比。其值越小,表示巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響越大。
⑤抗凍性
在高寒冰凍地區(qū),抗凍性是評(píng)價(jià)巖石工程性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。
(2)巖石主要力學(xué)性質(zhì)
①巖石的變形
②巖石的強(qiáng)度
三項(xiàng)強(qiáng)度中,巖石的抗壓強(qiáng)度最高,抗剪強(qiáng)度居中,抗拉強(qiáng)度最小??辜魪?qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的
10%?40%,抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度的2%?16%。
巖石的抗壓強(qiáng)度相差很大,膠結(jié)不良礫巖和軟弱頁巖的小于20MPa,堅(jiān)硬巖漿巖的大于245MPa。
(二)土體的工程地質(zhì)性質(zhì)
1.土的物理力學(xué)性質(zhì)
(1)土的主要性能參數(shù)
①土的含水量。
②土的飽和度。Sr<50%是稍濕狀態(tài),Sr在50%?80%之間是很濕狀態(tài),Sr>80%是飽水狀態(tài)。
③土的孔隙比。一
④土的孔隙率。
⑤土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)
碎石土和砂土為無黏性土,緊密狀態(tài)是判定其工程性質(zhì)的重要指標(biāo)。顆粒小于粉砂的是黏性土,
黏性土的工程性質(zhì)受含水量的影響特別大。
(2)土的力學(xué)性質(zhì)
2.特殊土的工程性質(zhì)
(1)軟土。泛指淤泥及淤泥質(zhì)土。天然孔隙比e大于或等于1.0。具有高含水量、高孔隙性、
低滲透性、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度、較顯著的觸變性和蠕變性等特性。
(2)濕陷性黃土。遇水浸濕后,強(qiáng)度迅速降低,有的即使在其自重作用下也會(huì)發(fā)生劇烈的沉陷。
(3)紅黏土。天然含水量高、密度小、塑性高,通常呈現(xiàn)較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性,不具有
濕陷性。由于塑限很高,所以盡管天然含水量高,一般仍處于堅(jiān)硬或硬可塑狀態(tài),甚至飽水的紅黏
土也是堅(jiān)硬狀態(tài)的。
(4)膨脹土。易被誤認(rèn)為是工程性能較好的土,但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量劇
烈增大,或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí),土體會(huì)驟然強(qiáng)度降低、壓縮性增高。當(dāng)膨脹土的含水量劇烈增
大(例如,由于地表浸水或地下水位上升)或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí),土體強(qiáng)度會(huì)驟然降低,壓縮
性增高,這顯然是由于土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力都相應(yīng)減小及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞的緣故。
(5)填土。
①素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一種或幾種材料組成的填土。-一般密實(shí)度
較差,但若堆積時(shí)間較長(zhǎng),由于土的自重壓密作用,也能達(dá)到一定密實(shí)度。如堆填時(shí)間超過10年的
黏性土、超過5年的粉土、超過2年的砂土,均具有一定的密實(shí)度和強(qiáng)度,可以作為一般建筑物的
天然地基。
②雜填土。雜填土是含有大量雜物的填土。試驗(yàn)證明,以生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料
為主要成分的雜填土,一般不宜作為建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料組成的雜填土,
采用適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理后可作為一般建筑物地基。
③沖填土。
(三)結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)性質(zhì)
結(jié)構(gòu)面的規(guī)模是結(jié)構(gòu)面影響工程建設(shè)的重要性質(zhì)。結(jié)構(gòu)面分為I?V級(jí)(微結(jié)構(gòu)面)。
n、m級(jí)結(jié)構(gòu)面往往是對(duì)工程巖體力學(xué)和對(duì)巖體破壞方式有控制意義的邊界條件,它們的組合
往往構(gòu)成可能滑移巖體的邊界面,直接威脅工程安全穩(wěn)定性。
(四)地震的震級(jí)和烈度
1.地震震源
面波的傳播速度最慢。
2.地震震級(jí)
一次地震只有一個(gè)震級(jí),會(huì)形成多個(gè)烈度區(qū)。
3.地震烈度
地震烈度,是指某一地區(qū)的地面和建筑物遭受一次地震破壞的程度。地震烈度不僅與震級(jí)有關(guān),
還和震源深度、距震中距離以及地震波通過介質(zhì)條件(巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深)等多種
因素有關(guān)。
地震烈度又可分為基本烈度、建筑場(chǎng)地烈度和設(shè)計(jì)烈度。
(1)基本烈度代表一個(gè)地區(qū)的最大地震烈度。
(2)建筑場(chǎng)地烈度相對(duì)基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度。
(3)設(shè)計(jì)烈度是抗震設(shè)計(jì)所采用的烈度,是對(duì)基本烈度的調(diào)整。
4.震級(jí)與烈度的關(guān)系
一次地震只有一個(gè)震級(jí),但震中周圍地區(qū)的破壞程度,隨距震中距離的加大而逐漸減小,形成
多個(gè)不同的地震烈度區(qū),它們由大到小依次分布。
第二節(jié)地下水的類型與特征
一、地下水的類型
根據(jù)埋藏條件,將地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類。
根據(jù)含水層的空隙性質(zhì),地下水又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三個(gè)亞類。根據(jù)上述分類原則,
將地下水的基本類型列于表1.2.1。
表1.2.1地下水分類表
亞類
基水ita
區(qū)與
本頭
動(dòng)態(tài)特點(diǎn)成因
類孔隙水裂隙水巖溶水性
區(qū)關(guān)
型質(zhì)
補(bǔ)給基本上是
包土壤水、沼澤水、不垂直滲入帶
基巖風(fēng)化殼(黏土無區(qū)與滲入成
氣透水透鏡體上的上中季節(jié)性及一般為暫時(shí)性
裂隙)中季節(jié)性存壓分布因,局部
帶層滯水。主要是季節(jié)經(jīng)常性存在水
在的水水區(qū)一才能凝結(jié)
水性存在的地下水的水
致成因
坡積、洪積、沖積、水位升降決定
常補(bǔ)給基本上是
湖積、冰磺和冰水沉地表水的滲入
為區(qū)與滲入成
潛積物中的水;當(dāng)經(jīng)常基巖上部裂隙中裸露巖溶化和地下蒸發(fā),
無分布因,局部
水出露或接近地表時(shí),的水巖層中的水并在某些地方
壓區(qū)一才能凝結(jié)
成為沼澤水、沙漠和決定于水壓的
水致成因
海濱砂丘水傳遞
松散沉積物構(gòu)成的構(gòu)成盆地或向斜構(gòu)造盆地或
向斜和盆地一自流中基巖的層狀裂向斜中巖溶
承承區(qū)與水位的升降決滲入成因
盆地中的水、松散沉隙水、單斜巖層中化巖石中的
壓壓婭定于水壓的傳或海洋成
積物構(gòu)成的單斜和層狀裂隙水、構(gòu)造水,單斜巖溶
水水區(qū)不遞因
山前平原一自流斜斷裂帶及不規(guī)則化巖層中的
一致
地中的水裂隙中的深部水水
(一)包氣帶水
包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中,包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及
巖層風(fēng)化殼(黏土裂隙)中季節(jié)性存在的水。
(-)潛水
潛水是埋藏在地表以下筮二屋較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水,其自由表面承受大
氣壓力,受氣候條件影響、季節(jié)性變化明顯。
(三)承壓水
承壓水也稱為自流水,是地表以下充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的重力水。
(四)裂隙水
裂隙水是指埋藏在基巖裂隙中的地下水。根據(jù)基巖裂隙成因,將裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、成巖
裂隙水、構(gòu)造裂隙水。
(五)巖溶水
巖溶水賦存和運(yùn)移于可溶巖的溶隙、溶洞(洞穴、管道、暗河)中。
二、地下水的特征
(-)包氣帶水的特征
包氣帶水主要受氣候控制,季節(jié)性明顯,變化大。雨季水量多,旱季水量少,甚至干涸。包氣
帶水對(duì)農(nóng)業(yè)有很大意義,對(duì)工程意義不大。
(-)潛水的特征
潛水面的形狀是因時(shí)因地而異的,它受地形、地質(zhì)、氣象、水文等自然因素控制,并常與地形
有一定程度的一致性。一般地面坡度越大,潛水面的坡度也越大,但潛水面坡度經(jīng)常小于當(dāng)?shù)氐牡?/p>
面坡度。
(三)承壓水的特征
承壓水不受氣候的影響,動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定,不易受污染。
(四)裂隙水的特征
風(fēng)化裂隙水主要受大氣降水的補(bǔ)給,有明顯季節(jié)性循環(huán)交替,常以泉水的形式排泄于河流中。
(五)巖溶水的特征
巖溶潛水廣泛分布在大面積出露的厚層灰?guī)r地區(qū)。
第三節(jié)常見工程地質(zhì)問題及其處理方法
一、特殊地基
地基對(duì)建筑物的影響很大,工程建設(shè)難免遇到一些特殊地基必須加以處理。
(-)松散、軟弱土層。對(duì)不滿足承載力要求的松散土層,如砂和砂礫石地層等,可挖除,也
可采用固結(jié)灌漿、預(yù)制樁或灌注樁、地下連續(xù)墻或沉井等加固;對(duì)不滿足抗?jié)B要求的,可灌水泥漿
或水泥黏土漿,或地下連續(xù)墻防滲;對(duì)于影響邊坡穩(wěn)定的,可噴射混凝土或用土釘支護(hù)。
對(duì)不滿足承載力的軟弱土層,如淤泥及淤泥質(zhì)土,淺層的挖除,深層的可以采用振沖等方法用
砂、砂礫、碎石或塊石等置換。
(-)風(fēng)化、破碎巖層。風(fēng)化一般在地基表層,可以挖除。破碎巖層有的較淺,可以挖除。有
的埋藏較深,如斷層破碎帶,可以用水泥漿灌漿加固或防滲;風(fēng)化、破碎處于邊坡影響穩(wěn)定的,可
根據(jù)情況采用噴混凝土或掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)面,必要時(shí)配合灌漿和錨桿加固。
(三)斷層、泥化軟弱夾層。對(duì)充填膠結(jié)差,影響承載力或抗?jié)B要求的斷層,淺埋的盡可能清
除回填,深埋的注水泥漿處理;泥化夾層可能影響承載能力,淺埋的盡可能清除回填,深埋的一般
不影響承載能力。斷層、泥化軟弱夾層可能是基礎(chǔ)或邊坡的滑動(dòng)控制面,對(duì)于不便清除回填的,根
據(jù)埋深和厚度,可采用錨桿、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索等進(jìn)行抗滑處理。
在滑坡體上方修筑截水設(shè)施,在滑坡體下方筑好排水設(shè)施;經(jīng)過論證方可以在滑坡體的上部刷
方減重以防止滑坡,未經(jīng)論證不要輕易擾動(dòng)滑坡體。不能在上部刷方減重的,可考慮在滑坡體坡腳
采用擋土墻、抗滑樁等支擋措施,也可采用固結(jié)灌裝等措施改善滑動(dòng)面和滑坡體的抗滑性能。
(淺層:挖除一回埴“石”
承載力不足
固結(jié)濯漿
預(yù)制班、灌注樁
深層:
地下連續(xù)墻I
沉井s
特殊地基,上刃腳
f淺:挖除一回埴好土(“石”)
I淤泥、淤泥質(zhì)土(
I深:振沖置換:砂、致硫、殍石、石塊
'不滿足抗洋要求r灌水泥漿、水泥粘土漿
I地下連續(xù)墻
泥化軟弱夾層是基此或邁姬動(dòng)面:不便回埴,錨桿,抗滑樁,預(yù)應(yīng)力錨索
'截水設(shè)施:①)
滑坡體排水設(shè)施::
|上部的刷方減重[廢-
,擋土墻、抗滑班:坡腳O-
(四)巖溶與土洞。當(dāng)建筑工程不可能避開時(shí),可挖除洞內(nèi)軟弱充填物后回填石料或混凝土。
不方便挖填的,可采用長(zhǎng)梁式、桁架式基礎(chǔ)或大平板等方案跨越洞頂,也可對(duì)巖溶進(jìn)行裂隙鉆孔注
漿,對(duì)土洞進(jìn)行頂板打孔灌砂、砂礫,或作樁基處理。
二、地下水
地下水最常見的問題全要是對(duì)巖體的軟化、侵蝕和靜水壓力、動(dòng)水壓力作用及其滲透破壞等?
(一)地下水對(duì)土體和巖體的軟化
(二)地下水位下降引起軟土地基沉降
(三)動(dòng)水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕
流砂按其嚴(yán)重程度可分下列三種:輕微流砂、中等流砂、嚴(yán)重流砂。
如果地下水滲流產(chǎn)生的動(dòng)水壓力小于土顆粒的有效重度,即滲流水力坡度小于臨界水力坡度,
不會(huì)發(fā)生流砂現(xiàn)象,形成機(jī)械潛蝕。
(四)地下水的浮托作用
如果基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上,則按地下水位100%計(jì)算浮托
力;如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上,則按地下水位避計(jì)算浮托力。
(五)承壓水對(duì)基坑的作用
基坑底部黏性土層的厚度必須滿足L3.2式:
M>Y.H/y?K(1.3.2)
式中K一一安全系數(shù),一般取1.5?2.0,主要視基坑底部黏性土層的裂隙發(fā)育程度及坑底面積
大小而定。
當(dāng)-K,則必須用深井抽汲承壓含水層中的地下水,使其承壓水頭下降。
(六)地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕
三、邊坡穩(wěn)定
(-)影響邊坡穩(wěn)定因素
影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素與外在因素兩個(gè)方面。內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、
地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等,它們常常起著主要的控制作用;外在因素有地表水和地下水的作
用、地震、風(fēng)化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。
1.地貌條件
2.地層巖性
(1)深成侵入巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖以及片麻巖、石英巖等構(gòu)成的邊坡,一般穩(wěn)定程度是較
高的。
(2)噴出巖邊坡,如玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖等,其原生的節(jié)理,尤其是柱狀節(jié)
理發(fā)育時(shí),易形成直立邊坡并易發(fā)生崩塌。
(3)含有黏土質(zhì)頁巖、泥巖、煤層、泥灰?guī)r、石膏等夾層的沉積巖邊坡,最易發(fā)生順層滑動(dòng),
或因下部蠕滑而造成上部巖體的崩塌。
(4)千枚巖、板巖及片巖,巖性較軟弱且易風(fēng)化,在產(chǎn)狀陡立的地段,臨近斜坡表部容易出現(xiàn)
蠕動(dòng)變形現(xiàn)象。當(dāng)受節(jié)理切割遭風(fēng)化后,常出現(xiàn)順層(或片理)滑坡。
(5)具有垂直節(jié)理且疏松透水性強(qiáng)的黃土,浸水后易崩解濕陷。當(dāng)受水浸泡或作為水庫岸邊
時(shí),極易發(fā)生崩塌或塌滑現(xiàn)象。
(6)崩塌堆積、坡積及殘積層地區(qū),其下伏基巖面常常是一個(gè)傾向河谷的斜坡面。當(dāng)有地下水
在此受阻,并有黏土質(zhì)成分沿其分布時(shí),極易形成滑動(dòng)面,從而使上部松散堆積物形成滑坡。
3.地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)
4.地下水
地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素,絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。地
下水的作用是很復(fù)雜的,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)地下水會(huì)使巖石軟化或溶蝕,導(dǎo)致上覆巖體塌陷,進(jìn)而發(fā)生崩塌或滑坡。
(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動(dòng)水壓力,促使巖體下滑或崩倒。
(3)地下水增加了巖體重量,可使下滑力增大。
(4)在寒冷地區(qū),滲入裂隙中的水結(jié)冰,產(chǎn)生膨脹壓力,促使巖體破壞傾倒。
(5)地下水產(chǎn)生浮托力,使巖體有效重量減輕,穩(wěn)定性下降。
(-)不穩(wěn)定邊坡的防治措施
1.防滲和排水
防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段,只要布置得當(dāng)、合理,均能取得較好效果。為了防止
大氣降水向巖體中滲透,一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽,以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。應(yīng)在大
的滑坡體上布置一些排水溝,同時(shí)要整平坡面,防止有積水的坑洼,以利于降水迅速排走。針對(duì)已
滲入滑坡體的水,通常是采用地下排水廊道,截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。
2.削坡
削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除,一部分使邊坡變緩,同時(shí)也可使滑體重量減輕,以達(dá)到
穩(wěn)定的目的。削減下來的土石,可填在坡腳,起反壓作用,更有利于穩(wěn)定
3.支擋建筑
支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻(或墩),也是一種應(yīng)用廣泛而有效的
方法。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動(dòng)面以下。若在擋墻后增
加排水措施,效果更好。
4.錨固措施
預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿錨固不穩(wěn)定巖體的方法,適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。錨固樁(或稱
抗滑樁)適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動(dòng)。它是在滑坡體的中、下部開挖豎井或大口徑鉆孔,然
后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動(dòng)方向布置一排或兩排,樁徑通常為1?3*,深度一般要求滑動(dòng)面以
下樁長(zhǎng)占全樁長(zhǎng)的1/4?1/3。
(三)地下工程圍巖的穩(wěn)定性
1.地下工程位置選則的影響因素
(1)地形條件
(2)巖性條件
一般而言,巖漿巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖及變質(zhì)巖,圍巖的穩(wěn)定性好,適于修建大型的地下工程。
凝灰?guī)r、黏土巖、頁巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖,穩(wěn)定性差,不宜建大型地下工程。
(3)地質(zhì)構(gòu)造條件
①褶皺的影響。在背斜核部,巖層呈上拱形,有利于洞頂?shù)姆€(wěn)定。向斜核部巖層呈倒拱形,1
于塌落。原則上應(yīng)避開褶皺核部,若必須在褶皺巖層地段修建地下工程,可以將地下工程放在褶皺
的兩側(cè)。
②斷裂的影響。在選址時(shí)應(yīng)盡量避開大斷層。
③巖層產(chǎn)狀的影響。在水平巖層中布置地下工程時(shí),應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅(jiān)硬巖
屋中。當(dāng)洞身穿過軟硬相間或破碎的傾斜巖層時(shí),順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動(dòng),造成很大的
偏壓,逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小,有利于穩(wěn)定。
(4)地下水
(5)地應(yīng)力
2.圍巖的工程地質(zhì)分析
(1)圍巖穩(wěn)定性分析
變形與破壞的五種形式:
①脆性破裂,經(jīng)常產(chǎn)生于高地應(yīng)力地區(qū)。
②塊體滑移,是塊狀結(jié)構(gòu)圍巖常見的破壞形式。
③巖層的彎曲折斷,是層狀圍巖變形失穩(wěn)的主要形式。
④碎裂結(jié)構(gòu)巖體在張力和振動(dòng)力作用下容易松動(dòng)、解脫,在洞頂則產(chǎn)生崩落,在邊墻上則表現(xiàn)
為滑埸或碎塊的坍塌。當(dāng)結(jié)構(gòu)面間夾泥時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的塌方,如不及時(shí)支護(hù),將愈演愈烈,
直至冒頂。
⑤一般強(qiáng)烈風(fēng)化、強(qiáng)烈構(gòu)造破碎或新近堆積的土體,在重力、圍巖應(yīng)力和地下水作用下常產(chǎn)生
冒落及塑性變形。
(2)圍巖的分類
3.提高圍巖穩(wěn)定性的措施
(1)支護(hù)與襯砌。支撐臨時(shí)性措施,襯砌永久性結(jié)構(gòu)。
(2)噴錨支護(hù)。
噴混凝土具備以下幾方面的作用:
能緊跟工作面,速度快,因而縮短了開挖與支護(hù)的間隔時(shí)間,及時(shí)地填補(bǔ)了圍巖表面的裂縫和
缺損,阻止裂隙切割的碎塊脫落松動(dòng),使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)得到改善;
其次,由于有較高的噴射速度和壓力,漿液能充填張開的裂隙,起著加固巖體的作用,提高了
巖體的強(qiáng)度和整體性。
此外,噴層與圍巖緊密結(jié)合,有較高的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度,能在結(jié)合面上傳遞各種應(yīng)力,可以
起到承載拱的作用。
(3)各類圍巖的具體處理方法。對(duì)于堅(jiān)硬的整體圍巖,巖塊強(qiáng)度高,整體性好,在下工程開挖
后自身穩(wěn)定性好,基本上不存在支護(hù)向題。這種情況下噴混凝土的作用主要防止圍巖表面風(fēng)化,消
除開挖后表面的凹凸不平及防止個(gè)別巖塊掉落,其噴層厚度一般3?5cm。當(dāng)?shù)叵鹿こ虈鷰r中出現(xiàn)拉
應(yīng)力區(qū)時(shí),應(yīng)采用錨桿穩(wěn)定圍巖。
?對(duì)于塊狀圍巖,噴混凝土支護(hù)即可,但對(duì)于邊墻部分巖塊可能沿某一結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí),應(yīng)
該用錨桿加固。
?對(duì)于層狀圍巖,以錨桿為主要的支護(hù)手段。
?對(duì)于軟弱圍巖,必須立即噴射混凝土,有時(shí)還要加錨桿和鋼筋網(wǎng)才能穩(wěn)定圍巖。
第四節(jié)工程地質(zhì)對(duì)建設(shè)工程的影響
一、工程地質(zhì)對(duì)工程選址的影響
要求地基及其一定區(qū)域的地層有一定的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗?jié)B性。
一般中小型建設(shè)工程的選址,工程地質(zhì)的影響主要是在工程建設(shè)一定影響范圍內(nèi)。
大型建設(shè)工程的選址,工程地質(zhì)的影響還要考慮區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)巖性形成的整體滑坡,地
下水的性質(zhì)、狀態(tài)和活動(dòng)對(duì)地基的危害。
特殊重要的工業(yè)、能源、國(guó)防、科技和教育等方面新建項(xiàng)目的工程選址,還要考慮地區(qū)的地震
烈度,盡量避免在高烈度地區(qū)建設(shè)。
地下工程的選址,工程地質(zhì)的影響要考慮區(qū)域穩(wěn)定性的問題。對(duì)區(qū)域性深大斷裂交匯、近期活
動(dòng)斷層和現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈的地段,要給予足夠的注意。也要注意避免工程走向與巖層走向交
角太小甚至近乎平行。
道路選線盡量避開斷層裂谷邊坡,尤其是不穩(wěn)定邊坡;避開巖層傾向與坡面傾向一致的順向坡,
尤其是巖層傾角小于坡面傾角的順向坡;避免路線與主要裂隙發(fā)育方向平行,尤其是裂隙傾向與邊
坡傾向一致的;避免經(jīng)過大型滑坡體、不穩(wěn)定巖堆和泥石流地段及其下方。
(-)裂隙(裂縫)對(duì)工程選址的影響
(-)斷層對(duì)工程選址的影響
1)當(dāng)路與斷層走向平行,路基靠近斷層破碎帶時(shí),由于開挖路基容易引起邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌,
直接影響施工和公路的正常使用。在公路工程建設(shè)中,應(yīng)盡量避開大的斷層破碎帶。
2)當(dāng)隧道軸線與斷層走向平行時(shí);應(yīng)盡量避免與斷層破碎帶接觸。隧道橫穿斷層時(shí),雖然只
是個(gè)別段落受斷層影響,但因地質(zhì)及水文地質(zhì)條件不良,必須預(yù)先考慮措施,保證施工安全。
二、工程地質(zhì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響
(1)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選型和建筑材料選擇的影響。
(2)對(duì)基礎(chǔ)選型和結(jié)構(gòu)尺寸的影響。
(3)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸和鋼筋配置的影響。
(4)地震烈度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的影響。工程所在區(qū)域的地震烈度越高,構(gòu)造柱和圈梁等抗震
結(jié)構(gòu)的布置密度、斷面尺寸和配筋率要相應(yīng)增大。
三、工程地質(zhì)對(duì)工程造價(jià)的影響
工程地質(zhì)勘察作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作,對(duì)工程造價(jià)的影響可歸結(jié)為三個(gè)方面:
一是選擇工程地質(zhì)條件有利的路線,對(duì)工程造價(jià)起著決定作用;
二是勘察資料的準(zhǔn)確性直接影響工程造價(jià);
三是由于對(duì)特殊不良工程地質(zhì)問題認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致的工程造價(jià)增加。
畫瓦]第二章工程構(gòu)造
第一節(jié)工業(yè)與民用建筑工程的分類、組成及構(gòu)造
一、工業(yè)與民用建筑工程的分類及應(yīng)用
(-)工業(yè)建筑分類
1.按廠房層數(shù)分
(1)單層廠房。指層數(shù)僅為1層的工業(yè)廠房。適用于有大型機(jī)器設(shè)備或有重型起重運(yùn)輸設(shè)備的
廠房。
(2)多層廠房。指層數(shù)在2層以上的廠房,常用的層數(shù)為2?6層。適用于生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品較
捶,可沿垂直方向組織生產(chǎn)的廠房,如食品、電子精密儀器工業(yè)等用廠房。
(3)混合層數(shù)廠房。同一廠房?jī)?nèi)既有單層也有多層的廠房稱為混合層數(shù)的廠房。多用于化學(xué)工
業(yè)、熱電站的主廠房等。
2.按工業(yè)建筑用途分
(1)生產(chǎn)廠房。指進(jìn)行產(chǎn)品的備料、加工、裝配等主要工藝流程的廠房,如機(jī)械制造廠中有鑄
工車間、電鍍車間、熱處理車間、機(jī)械加工車間和裝配車間等。
(2)生產(chǎn)輔助廠房。
指為生產(chǎn)廠房服務(wù)的廠房,如機(jī)械制造廠房的修理車間、工具車間等。
(3)動(dòng)力用廠房。指為生產(chǎn)提供動(dòng)力源的廠房,如發(fā)電站、變電所、鍋爐房等。
(4)倉儲(chǔ)建筑。貯存原材料、半成品、成品的房屋(一般稱倉庫)
(5)倉儲(chǔ)用建筑。是管理、儲(chǔ)存及檢修交通運(yùn)輸工具的房屋,如汽車庫、機(jī)車庫、起重車庫、
消防車庫等。
(6)其他建筑。如水泵房、污水處理建筑等。
3.按主要承重結(jié)構(gòu)的形式分
(1)排架結(jié)構(gòu)型。排架結(jié)構(gòu)型是將廠房承重柱的柱頂與屋架或屋面梁作較接連接,而柱下端則
嵌固于基礎(chǔ)中,構(gòu)成平面排架,各平面排架再經(jīng)縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接組成為一個(gè)空間結(jié)構(gòu)。它是目前
單層廠房中最基本、應(yīng)用最普遍的結(jié)構(gòu)形式。
(2)剛架結(jié)構(gòu)型。剛架結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是柱和屋架合并為同一個(gè)剛性構(gòu)件。柱與基礎(chǔ)的連接通
常為銳接,如吊車噸位較大,也可做成剛接。一般重型單層廠房多采用剛架結(jié)構(gòu)。
(3)空間結(jié)構(gòu)型??臻g結(jié)構(gòu)型是一種屋面體系為空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系。
一般常見的有膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等。
(-)民用建筑的分類
1.按建筑物的層數(shù)和高度分
根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》GB50352,民用建筑按層數(shù)或高度分類劃分如下:
(1)住宅建筑按層數(shù)分類:1?3層為低層住宅,4?6層為多層住宅,7?9層(高度不大于
28m)為中高層住宅,10層及以上或高度大于28m為高層住宅;
(2)除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于241n者為單層和多層建筑,大于24m者為高層建
筑(不包括建筑高度大于241n的單層公共建筑)。
(3)建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。
2.按建筑的耐久年限分
(1)一級(jí)建筑:耐久年限為100年以上,適用于重要的建筑和高層建筑。
(2)二級(jí)建筑:耐久年限為50?100年,適用于一般性建筑。
(3)三級(jí)建筑:耐久年限為25?50年,適用于次要的建筑。
(4)四級(jí)建筑:耐久年限為15年以下,適用于臨時(shí)性建筑。
3.按主要承重結(jié)構(gòu)材料分
(1)木結(jié)構(gòu)。重型木結(jié)構(gòu)是指用較大尺寸或斷面的工程木材作為梁、柱的木框架;輕型木結(jié)構(gòu)
由墻骨柱和木構(gòu)架墻體構(gòu)成。
(2)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。是把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式。型鋼、鋼筋、
混凝土三者結(jié)合使型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具備了比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力大、剛度大、抗震性能好
的優(yōu)點(diǎn)。與鋼結(jié)構(gòu)相比,具有防火性能好,結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定性好,節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)。型鋼混凝
土組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)中,力求截面最小化,承載力最大,可節(jié)約空間,但是造價(jià)比較高。
4.按施工方法分
(1)現(xiàn)澆、現(xiàn)砌式
(2)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。
表2.1.1各種結(jié)構(gòu)體系適用的最大高度表(m)
抗震設(shè)防烈度
結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)
6度7度8度(0.2g)8度(0.3g)
裝配整體式框架結(jié)構(gòu)7060504030
裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié))8()
1401301109070
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)
(130)(120)(100)(80)(60)
裝配整體式部分120110907040
框支剪力墻結(jié)構(gòu)(110)(100)(80)(60)(30)
5.按承重體系分
(2)框架結(jié)構(gòu)體系??蚣芙Y(jié)構(gòu)是利用梁、柱組成的縱、橫兩個(gè)方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系,同
時(shí)承受豎向荷載和水平荷載,其主要優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活,可形成較大的建筑空間,建筑立面
處理也比較方便;主要缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小,當(dāng)層數(shù)較多時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)移,易引起非結(jié)構(gòu)性
構(gòu)件(如隔墻、裝飾等〉破壞,而影響使用。
(3)剪力墻體系。剪力墻體系是利用建筑物的墻體(內(nèi)墻和外墻)來抵抗水平力。因?yàn)榧袅?/p>
既承受垂直荷教,也承受水平荷載。高層建筑主要荷載為水平荷載,墻體既受剪又受彎,所以稱剪
力墻。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻,厚度不小于160mm,剪力墻的墻段長(zhǎng)度一般不超過8m,適用于
小開間的住宅和旅館等。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大,水平荷載作用下側(cè)移?。喝秉c(diǎn)是間距小,
建筑平面布置不靈活,不適用于大空間的公共建筑,另外結(jié)構(gòu)自重也較大。
(4)框架-剪力墻體系??蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置適當(dāng)剪力墻的結(jié)構(gòu),具有框架
結(jié)構(gòu)平面布置靈活,有較大空間的優(yōu)點(diǎn),又具有側(cè)向剛度較大的優(yōu)點(diǎn)。框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力
墻主要承受水平荷載,豎向荷載主要由框架承擔(dān)。在170m高的范圍內(nèi)都可以適用。
橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ布置在建筑物端部附近、平面形狀變化處。一般情況下,整個(gè)建筑的全
部剪力墻至少承受邈的水平荷載。
(5)筒體結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中,特別是超高層建筑中,水平荷載愈來愈大,起著控制作用,
筒體結(jié)構(gòu)是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系。筒體結(jié)構(gòu)可分為框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒和多筒結(jié)構(gòu)
1,筒中筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒一般由電梯間、樓梯間組成。適用于高度不超過300nl的建筑。
(6)桁架結(jié)構(gòu)體系。桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。
同樣高跨比的屋架,當(dāng)上下弦成三角形時(shí),弦桿內(nèi)力最大;當(dāng)上弦節(jié)點(diǎn)在拱形線上時(shí),弦桿內(nèi)
力最小。屋架的高跨比一般為1/6?1/8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu),平面外剛度非常弱。在制
作運(yùn)輸安裝過程中,大跨屋架必須進(jìn)行吊裝驗(yàn)算。
(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。它改變了平面桁架的受力狀態(tài),
是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架采用較多,其優(yōu)點(diǎn)是:空間受力體系,桿件主要承受軸向力,
受力合理,節(jié)約材料,整體性能好,剛度大,抗震性能好。桿件類型較少,適于工業(yè)化生產(chǎn)。
網(wǎng)架的高度主要取決于跨度,網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定,腹桿的角度以45°為宜。網(wǎng)架
的高度與短跨之比一般為"15左右。網(wǎng)架桿件一般采用鋼管,節(jié)點(diǎn)一般采用球節(jié)點(diǎn)。
(8)拱式結(jié)構(gòu)體系。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu),其主要內(nèi)力是軸向壓力,因此可利用抗壓性能良
好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理,在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用,適用于
體育館、展覽館等建筑中。
(9)懸索結(jié)構(gòu)體系。目前,懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m,主要用于體育館、展覽館中。4
索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索,鋼索用高強(qiáng)度鋼絞線或鋼絲繩制成。
懸索結(jié)構(gòu)包括三部分:索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)。
索的拉力取決于跨中的垂度,垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的1/30,
(10)薄壁空間結(jié)構(gòu)體系。屬于空間受力結(jié)構(gòu),主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力。
①筒殼:一般由殼板、邊梁和橫隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這二部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的.
它的跨度在30nl以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時(shí),宜采用雙曲薄殼。
②雙曲殼:適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目
前圓頂?shù)闹睆揭堰_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中,如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)
構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成,通過支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上,殼面主要承受壓力,支座環(huán)承受拉力。
二、民用建筑構(gòu)造
(一)地基
1.地基與基礎(chǔ)的關(guān)系
基礎(chǔ)是將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分?;A(chǔ)是建筑物的一個(gè)組成部分,
承受建筑物的全部荷載,并將其傳給地基。地基是指基礎(chǔ)以下的土層,承受由基礎(chǔ)傳來的建筑物的
荷載,地基不是建筑物的組成部分。
(二)基礎(chǔ)
1.基礎(chǔ)類型
基礎(chǔ)按受力特點(diǎn)及材料性能可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ);按構(gòu)造的方式可分為條形基礎(chǔ)、獨(dú)立
基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等。
(1)按材料及受力特點(diǎn)分類
1)剛性基礎(chǔ)。剛性基礎(chǔ)所用的材料如磚、石、混凝土等,抗壓強(qiáng)度較高,但抗拉及抗剪強(qiáng)度偏
低。用此類材料建造的基礎(chǔ),應(yīng)保證其基底只受壓,不受拉。由于受地耐力的影響,基底應(yīng)比基頂
墻(柱)寬些。根據(jù)材料受力的特點(diǎn),不同材料構(gòu)成的基礎(chǔ),其傳遞壓力的角度也不相同。剛性基
礎(chǔ)上壓力分角a稱為剛性角。在設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡力使基礎(chǔ)大放腳與基礎(chǔ)材料的剛性角相一致,以確保
基礎(chǔ)底面不產(chǎn)生拉應(yīng)力,最大限度地節(jié)約基礎(chǔ)材料。受剛性角限制的基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。構(gòu)造上通
過限制剛性基礎(chǔ)寬高比來滿足剛性角的要求。
②灰土基礎(chǔ)?;彝粱A(chǔ)即灰土墊層,是由石灰或粉煤灰與黏土加適量的水拌和經(jīng)夯實(shí)而成的。
灰土與土的體積比為2:8或3:7。灰土每層需鋪22?25cm,夯至15cm為一步。三層以下建筑灰
士可做二步,三層以上建筑可做三步。由于灰土基礎(chǔ)抗凍、耐水性能差,所以灰土基礎(chǔ)適用于地下
水位較低的地區(qū),并與其他材料基礎(chǔ)共用,充當(dāng)基礎(chǔ)墊層。
③三合土基礎(chǔ)。三合土基礎(chǔ)是由石灰、砂、骨料(碎石或碎磚)按體積比1:2:4或1:3:6加水
拌和夯實(shí)而成,每層虛鋪22cm,夯至15cm。三合土基礎(chǔ)寬不應(yīng)小于600mm,高不小于300mm,三合
土基礎(chǔ)一般多用于地下水位較低的四層以下的民用建筑工程中。
④毛石基礎(chǔ)。毛石基礎(chǔ)是由強(qiáng)度較高而未風(fēng)化的毛石和砂漿砌筑而成。具有抗壓強(qiáng)度高、抗凍、
耐水、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。毛石基礎(chǔ)的斷面尺寸多為階梯形,并常與磚基礎(chǔ)共用,用作磚基礎(chǔ)的底層。為
了保證鎖結(jié)力,每一階梯宜用3排或3排以上的毛石砌筑。由于毛石尺寸較大,毛石基礎(chǔ)的寬度及
臺(tái)階高度不應(yīng)小于400mm。
⑤混凝土基礎(chǔ)誨土基礎(chǔ)具有堅(jiān)固、耐久、剛性角大,可根據(jù)需要任意改變形狀的特點(diǎn)。常
用于地下水位高,受冰凍影響的建筑物。混凝土基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比為影1?建1.5,實(shí)際使用時(shí)可把
基礎(chǔ)斷面做成錐形或階梯形。
⑥毛石混凝土基礎(chǔ).在上述混凝土基礎(chǔ)中加入粒徑力70?150mm的毛石,且毛石體積不超過總
體積的20%=30%,稱為毛石混凝土基礎(chǔ)。300nlm以上可做砌筑毛石。毛石混凝土基礎(chǔ)階梯高度一般
不得小于300mm。如基礎(chǔ)體積較大,為了節(jié)約混凝土用量,在澆灌混凝土?xí)r,可摻入毛石,做成毛
石混凝土基礎(chǔ)。
2)柔性基礎(chǔ)。鑒于剛性基礎(chǔ)受其剛性角的限制,要想獲得較大的基底寬度,相應(yīng)的基礎(chǔ)埋深也
應(yīng)加大,這顯然會(huì)增加材料消耗和挖方量,也會(huì)影響施工工期。在混凝土基礎(chǔ)底部配置受力鋼筋,
利用鋼筋抗拉,這樣基礎(chǔ)可以承受彎矩,也就不受剛性角的限制,所以鋼筋混凝土基礎(chǔ)也稱為柔性
基礎(chǔ)。在相同條件下,采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)比混凝土基礎(chǔ)可節(jié)省大量的混凝土材料和挖土工程量。
鋼筋混凝土基礎(chǔ)斷面可做成錐形,最薄處高度不小于200mm;也可做成階梯形,每踏步高300?
500mm。通常情況下,鋼筋混凝土基礎(chǔ)下面設(shè)有素混凝土墊層,厚度100mm左右;無墊層時(shí),鋼筋保
護(hù)層為70mm,以保護(hù)受力鋼筋不受銹蝕。
(2)按基礎(chǔ)構(gòu)造形式分類
5)箱形基礎(chǔ)。為了使基礎(chǔ)具有更大剛度,大大減少建筑物的相對(duì)彎矩,可將基礎(chǔ)做成由頂板、
底板及若干縱橫隔墻組成的箱形基礎(chǔ),它是片筏基礎(chǔ)的進(jìn)一步發(fā)展。一般都是由鋼筋混凝土建造,
減少了基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力,因而適用于地基軟弱土層厚、荷載大和建筑面積不太大的一些重要建
筑物,目前高層建筑中多采用箱形基礎(chǔ)。
2.基礎(chǔ)埋深
從室外設(shè)計(jì)地面至基礎(chǔ)底面的垂直距離稱為基礎(chǔ)的埋深。
埋深大于等于5m或埋深大于等于基礎(chǔ)寬度4倍的基礎(chǔ)稱為深基礎(chǔ),埋深為0.5?51n或埋深小于
基礎(chǔ)寬度4倍的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。基礎(chǔ)埋深的原則是在保證安全可靠的前提下盡量淺埋,除巖石地
基外,不應(yīng)淺于0.5m。
3.地下室防潮與防水構(gòu)造
(2)地下室防潮
當(dāng)?shù)叵率业仄何挥诔D甑叵滤灰陨蠒r(shí),地下室需做防潮處理。
地下室的所有墻體都必須設(shè)兩道水平防潮層。一道設(shè)在地下室地坪附近,具體位置視地坪構(gòu)造
而定;另一道設(shè)置在室外地面散水以上150?200mm的位置,以防地下潮氣沿地下墻身或勒腳滲入
室內(nèi)。
地下室地面主要借助混凝土材料的憎水性能來防潮,但當(dāng)?shù)叵率业姆莱币筝^高時(shí),地層應(yīng)做
防潮處理。一般設(shè)在墊層與地面面層之間,且與墻身水平防潮層在同一水平面上。
(3)地下室防水
當(dāng)?shù)叵率业仄何挥谧罡咴O(shè)計(jì)地下水位以下時(shí),地下室四周墻體及底板均受水壓影響,應(yīng)有防水
功能。地下室防水可用卷材防水層,也可用加防水劑的鋼筋混凝土來防水。
(三)墻
1.墻的類型
(2)隔墻
隔墻是分隔室內(nèi)空間的非承重構(gòu)件。隔墻的類型很多,按其構(gòu)造方式可分為塊材隔墻、輕骨架
隔墻、板材隔墻三大類。
1)塊材隔墻。塊材隔墻是用普通磚、空心磚、加氣混凝土等塊材砌筑而成的,常用的有普通病
隔墻和砌塊隔墻。
2)輕骨架隔墻。輕骨架隔墻由骨架和面層兩部分組成,由于是先立墻筋(骨架)后做面層,因
而又稱為立筋式隔墻。①骨架。木龍骨或輕鋼龍骨②面層。輕骨架隔墻的面層常用人造板材,如膠
合板、纖維板、石膏板、塑料板等。
3)板材隔墻。①加氣混凝土條板隔墻。②碳化石灰板隔墻。③增強(qiáng)石膏空心板隔墻。④復(fù)合板
隔墻。
2.墻體細(xì)部構(gòu)造
(1)防潮層。當(dāng)室內(nèi)地面均為實(shí)鋪時(shí),外墻墻身防潮層在室內(nèi)地坪以下60mm處;當(dāng)建筑物墻
體兩側(cè)地坪不等高時(shí),在每側(cè)地表下60mm處,防潮層應(yīng)分別設(shè)置,并在兩個(gè)防潮層間的墻上加設(shè)
垂直防潮層。
當(dāng)室內(nèi)地面采用架空木地板時(shí),外墻防潮層應(yīng)設(shè)在室外地坪以上,地板木擱柵墊木之下。墻身
防潮層一般有油氈防潮層、防水砂漿防潮層、細(xì)石混凝土防潮層和鋼筋混凝土防潮層等。
(2)勒腳。作用是防止地面水、屋檐滴落的雨水對(duì)墻面的侵蝕,從而保護(hù)墻面,保證室內(nèi)干燥,
提高建筑物的耐久性,還有美化建筑外觀的作用。
(3)散水和暗溝(明溝)
為了防止地表水對(duì)建筑基礎(chǔ)的侵蝕,在建筑物的四周地面上設(shè)置暗溝(明溝)或散水,降水量
大于900mm的地區(qū)應(yīng)同時(shí)設(shè)置暗溝(明溝)和散水。暗溝(明溝)溝底應(yīng)做縱坡,坡度為0.5%?1%,
坡向窖井。外墻與暗溝(明溝)之間應(yīng)做散水,散水寬度一般為600?1000mm,坡度為3%?5%。隆
水量小于900mm的地區(qū)可只設(shè)置散水。暗溝(明溝)和散水可用混凝土現(xiàn)澆,也可用有彈性的防汞
材料嵌縫,以防滲水。
(4)窗臺(tái)。窗臺(tái)根據(jù)窗子的安裝位置可形成內(nèi)窗臺(tái)和外窗臺(tái)。
(5)過梁
過梁是門窗等洞口上設(shè)置的橫梁,承受洞口上部墻體與其他構(gòu)件(樓層、屋頂?shù)龋﹤鱽淼暮奢d,
它的部分自重可以直接傳給洞口兩側(cè)墻體,而不由過梁承受。寬度超過300mm的洞口上部應(yīng)設(shè)置過
梁。
(6)圈梁。圈梁是在房屋的檐口、窗頂、摟層、吊車梁頂或基礎(chǔ)頂面標(biāo)高處,沿砌體墻水平
方向設(shè)置封閉狀的按構(gòu)造配筋的混凝土梁式構(gòu)件。
宿舍、辦公樓等多層砌體民用房屋,且層數(shù)為3?4層時(shí),應(yīng)在底層和檐口標(biāo)高處各設(shè)置一道圈
梁。當(dāng)層數(shù)超過4層時(shí),除應(yīng)在底層和檐口標(biāo)高處各設(shè)置一道圈梁外,至少應(yīng)在所有縱、橫墻上隔
層設(shè)置。
鋼筋混凝土圈
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