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1、第一章 绪论第一节 地基与基础第二节 地基处理 第一节 地基与基础一、地基与基础概念二、地基计算三、地基处理方法绪论1、地基：支承建筑物的整个地层类型：工业与民用建筑物：住房、厂房、商用房水利设施：大坝、水库、水渠、涵管交通设施：道路、桥梁、隧道环保设施：水池、垃圾填埋场储存设施：地下油库其它设施：天文台、火箭发射塔绪论 地基承载力的概念（1）地基承载力：地基所能承受荷载的能力。（2）地基容许承载力：保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值，地基单位面积上所能承受的荷载。（3）地基承载力基本值：按标准方法试验，未经数理统计处理的数据。可由土的物理性质指标查规范得出的承载力。（4）地基承载
2、力标准值：在正常情况下，可能出现承载力最小值，系按标准方法试验，并经数理统计处理得出的数据。可由野外鉴别结果和动力触探试验的锤击数直接查规范承载力表确定，也可根据承载力基本值乘以回归修正系数即得。（5）地基承载力设计值：地基在保证稳定性的条件下，满足建筑物基础沉降要求的所能承受荷载的能力。可由塑性荷载直接，也可由极限荷载除以安全系数得到，或由地基承载力标准值经过基础宽度和埋深修正后确定。（6）地基承载力的特征值：正常使用极限状态计算时的地基承载力。即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。它是以概率理论为基础，也是在保证地基稳定的条件下，使建筑物基础沉降计算值不超过允许值的地基承载力。
3、在设计建筑物基础时，各行业使用规范不同，地基容许承载力、地基承载力设计值与特征值在概念上有所不同，但在使用含义上相当2、基础：建筑物最底下的构件或部分结构(其功能是将上部结构所承担的荷载传到支承它的地基上)。类型：浅基础：单独基础(柱的基础)条形基础筏形基础箱形基础壳体基础 深基础：墩基沉井沉箱桩基地下连续墙绪论二、地基计算(一)、地基承载力验算(二)、地基变形验算(三)、地基稳定验算绪论特征值的计算特征值的计算 fa：地基承载力特征值，kPa：Mb,Md,Mc：承载力系数，按下表确定；：基础底部以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3；m：基础底部以上土的加权平均容重，kN/m3；
4、地下水位以下用浮容重，kN/m3；ck基底下一倍短边宽深度内士的粘聚力标准值。b：基础宽度，m。宽度小于3m按3m计算；大于6m按6m计算；d：基础埋深，m。绪论绪论持力层承载力验算持力层承载力验算 p：基础底面的压力kPa；f：地基持力层承载力，kPa。除梁、板、箱基础外基础压力均简化为按直线分布F：上部结构传至基础顶面竖向力的设计值，kN；G：基础自重设计值与基础上土重标准值之和，kN；A：基础底面积，m2。绪论软弱下卧层承载力验算 条形基础作用在软弱下卧层的附加应力为：矩形基础作用在软弱下卧层的附加应力为：b：基础底边的宽度，m；l：基础底边的长度，m；p：基础底面的压力，kPa；co：
5、基础底面处土的自重应力标准值，kPa；z：基础底面离软弱下卧层顶面的距离，m；：地基压力扩散角，可查表得到。cz：软弱下卧层顶面处土的自重应力，kPa；fd+z：软弱下卧层埋深处d+z地基承载力特征值，kPa。绪论地基变形验算 地基最终沉降量：s：地基最终沉降量，m：地基计算沉降量，m：在沉降量计算深度内，第层土的计算沉降量，m；n：在沉降量计算深度内，所划分土的层数；s：沉降计算经验系数 s:建筑物地基沉降容许值，可查表得到绪论地基稳定验算 表层滑动：Fs:表层滑动安全系数，可查表得到。一般为1.21.4；F:作用于基础底部竖向力总和，kN；H:作用于基础底部水平力总和，kN；f:基础与地基
6、之间的摩擦系数，可查表得到MR:抗滑动力矩，kNm；MS:滑动力矩，kNm；深层滑动：绪论建筑地基类型和问题一、特殊土地基二、非均匀地基三、山区地基四、可液化地基五、大面积人工填土地基六、均匀地基1、软土地基2、湿陷性黄土地基3、膨胀土地基4、红粘土地基5、多年冻土地基6、有机质土和泥炭土地基一、特殊土地基软土地基 1.天然含水量等于或大于液限，一般大于40%，最高可达90%，孔隙比大于1。由于软土具有一定的结构强度，含水量和孔隙比并不随深度增加而减小。2.压缩性高，压缩模量一般在15MPa之间。3.抗剪强度低，三轴不排水试验内摩擦角接近零，粘聚力一般不大于25kPa，围压的增加对土的强度没有
7、显著的影响。4.渗透系数一般小于10-6cm/s。5.具有流变性，除了固结应力引起的固结变性之外，在剪应力的作用下，土体处于长期变形过程中。软粘土是软弱粘性土的简称。它使第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相、溺谷相和湖泊相的粘性土沉积物或河流冲积物，有的属于新近淤积物。大部分是饱和的，其天然含水量大于液限，孔隙比大于1.0。当天然孔隙比大于1.5时，称为淤泥；当天然孔隙比大于1.0而小于1.5时，称为淤泥质土。软粘土的特点是天然含水量高，一般为35%80%；天然孔隙比大，一般为1.02.0；抗剪强度低，不排水抗剪强度大约在5kPa25kPa；压缩系数高，一般=0.5MPa-11.5 MPa-
8、1，最大可达到4.5 MPa-1；渗透系数小，一般约为。在荷载作用下，软粘土地基承载力低，地基变形大，不均匀沉降也大，而且沉降稳定历时比较长，一般需要几年，甚至几十年。软粘土地基是在工程建设中遇到最多需要处理的软弱地基，它广泛地分布在我国沿海以及内地河流两岸和湖泊地区。湿陷性黄土地基 黄土是一种含大量硫酸盐类、肉眼能观察到大孔隙的黄色粉状土。黄土分两种：非湿陷性黄土和湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷和非自重湿陷两种。湿陷性黄土具有如下的特征：1.颗粒组成以粉粒为主，含量约在60%以上。2.天然孔隙比较大，一般多在1.01.1之间。3.天然含水量较低、饱和度在15%50%之间。4.在未受水浸
9、湿的状态下，一般强度较高，结构强度占很大的比例，压缩性较低，属欠固结土。它浸水后可使溶盐溶解，颗粒间的粘结力随即下降，在自重或外部荷载作用下将发生新的变形。湿陷性黄土地区的地基问题，主要是水引起的地基土湿陷造成建筑物过大的沉降或局部浸水引起建筑物的倾斜或开裂。湿陷性土包括湿陷性黄土，粉砂土和干旱、半干旱地区具有崩解性的碎石土等。是否属于湿陷性土可根据野外浸水载荷试验确定。当在200kPa压力作用下附加变形量与载荷板宽之比大于0.015时称为湿陷性土。在工程建设中遇到较多的湿陷性黄土。湿陷性黄土是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力综合作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，并发生显著
10、的附加下沉，其强度也迅速降低的黄土。由于黄土湿陷而引起建筑物不均匀沉降是造成黄土地区工程事故的主要原因。由于大面积地下水位上升等原因，部分湿陷性黄土饱和度达到80%以上，黄土湿陷性消退，转变为低承载力（100kPa）和高压缩性土。饱和黄土既不同于软粘土，也不属于湿陷性黄土。它兼具两者特性，这类地基的处理问题逐渐增多。黄土在我国特别发育，地层多，厚度大，广泛分布在甘肃、陕西、山西大部分地区，以及河南、河北、山东、宁夏、辽宁、新疆等部分地区。当黄土作为建筑物地基时，首先要判断它是否具有湿陷性，然后才考虑是否需要地基处理以及如何处理。膨胀土地基 膨胀土是指粘粒成分主要由强亲水矿物组成，具有较大胀缩性
11、的土。膨胀土可以根据其粘粒的矿物成分划分为俩大类：一类是以蒙脱石含量为主，如我国的云南、广西宁明、河北邯郸、河南平顶山、湖北襄樊等地的膨胀土；另一类是以伊利石为主，分布在安徽合肥、四川成都、湖北郧县、山东临沂等低。膨胀土具有如下特征：1.室内土工试验测得自由膨胀率一般大于40%。2.天然情况下的膨胀土，多呈坚硬、硬塑状态，液性指数接近零。压缩性不高，压缩模量一般为9MPa12MPa。3.抗剪强度较高，但浸水后强度值会大大降低。4.裂隙发育，常见裂隙有竖向、斜交和水平三种。裂隙一般上大下小，随深度逐渐尖灭。5.膨胀土层内一般无地下水。上层滞水和裂隙水变化无常，土的渗透性低。膨胀土地基问题主要表现
12、为由于降水和蒸发、地温变化等原因，造成水分转移，引起地基膨胀使建筑物上升，或失水收缩引起建筑物下沉，或随季节变化地基上升和下降周期性变化，造成房屋局部倾斜或开裂。红粘土地基 红粘土是碳酸盐岩系岩石，经过第四纪以来的红土化作用，形成覆盖于基岩上，呈红褐黄等颜色的粘土。红粘土多分布在我国长江以南，比如云贵高原、南岭山脉南北两侧及湘西、鄂西丘陵山地。红粘土具有如下特征：1.粘粒含量高达40%80%，液限含水量大于50%。2.孔隙比一般大于1，结构上具有高分散性、强度高、压缩性低，且有以收缩为主的胀缩性。一般情况下体胀率为1%3%，体积收缩率可达10%20%。3.含水量一般由表层沿深度逐渐增加，土质一
13、般由硬变软。红粘土在水平方向上分布的不均匀性和以收缩为主的胀缩性，对厚度不大的红粘土地基会产生较大的收缩变形和不均匀沉降，致使建筑物开裂和损坏。多年冻土地基 无论冬夏均处在冻结状态、且连续保持3年以上的土层称为多年冻土。多年冻土主要分布在纬度较高的黑龙江的大小兴安岭和海拔较高的青藏高原以及甘肃新疆高山区。多年冻土的地基问题主要来自解冻。由于气候变化气温上升，土中的冰自然解冻，或者因为建筑物覆盖或采暖引起地温升高，使地基中的冰融解，造成塌陷现象。解冻后的土强度大大降低，出现土从基础下挤出，造成建筑物不均匀下沉。有机质土和泥炭土地基 土中的有机质含量大于5%时称为有机质土，大于60%时称为泥炭土。
14、土中的有机质含量高，强度往往降低，压缩性增大，特别是泥炭土，其含水量很高，压缩性较大，且不均匀，一般不宜作为天然地基，需要进行地基处理。二、非均匀地基 非均匀地基是指持力层范围有多层土组成，各层土的坡度一般比较大。若采用天然地基可能会引起地基不均匀下沉，导致建筑物倾斜或开裂。三、山区地基 山区地基可分为下卧层基岩表面呈倾斜岩层地基；岩土交错地基；大块弧石地基和局部软弱地基。山区地基的问题主要是滑坡，造成建筑物失稳和不均匀沉降致使建筑物开裂或倾斜。山区地基地质条件比较复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性方面。山区基岩表面起伏大，且可能有大块弧石，这些因素常会导致建筑物基础产生不均匀沉降。
15、另外，在山区常有可能遇到滑坡、崩塌和泥石流等不良地质现象，给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区修建建筑物时务必要重视地基的稳定性和避免过大的不均匀沉降。四、可液化地基 松散饱和的粉细砂、粉土，当埋藏不深时，在地震荷载或其他动荷载作用下，使孔隙水压力急剧上升，土的有效应力迅速降低使土体液化，地基发生喷砂冒水现象，造成建筑物不均匀下沉或损坏。部分砂土和粉土：主要指饱和粉砂土、饱和细砂土和砂质粉土。粒径大于0.25mm的颗粒不超过全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的85%称为细砂土。粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重的85%，但超过50%称为粉砂土。粒径大于0.075mm的颗粒
16、不超过全重的50%，而粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过全重的10%，塑性指数小于或等于10的称为砂质粉土。处于饱和状态的细砂土、粉砂土和砂质粉土在静载作用下虽然具有较高的强度，但是在机器振动、车辆载荷、波浪或地震力的作用下有可能产生液化或大量震陷变形。地基会因液化而丧失承载能力。如需要承担动力荷载，这类地基也需要地基处理。五、大面积人工填土地基 人工填土一般分为三类：素填土、杂填土和冲填土。按堆填时间分为老填土和新填土两类。粘性土堆填时间超过十年，粉土堆填时间超过5年，称为老填土。素填土是由碎石、砂土、粉土、粘性土组成的填土，其中或含有少量杂质，若分层压实则称为压实填土，其性质取决于填土
17、性质、压实程度以及堆填时间；杂填土是由建筑物垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物组成，大多数情况下，杂填土是比较疏松和不均匀的，在同一场地的不同位置，地基承载力和压缩性也有可能又较大的差异；冲填土则是有水力冲填泥沙形成的填土，冲填土的性质与所冲填泥沙的来源以及冲填时的水力条件有密切联系，含粘土颗粒较多的冲填土往往是欠固结的，其强度和压缩指标都比同类天然沉积土差，粉细砂为主的冲填土，其性质基本上和粉细砂相同。一般填土地基都要进行处理，特别是杂填土地基，由于生活垃圾和有机质的存在，腐烂后有沼气产生，对这样的填土地基，既要消除过大沉降和不均匀沉降，又要消除沼气对人类的危害。六、均匀地基 对于地基土层可能是
18、单一的或多层的，各层坡度一般小于10%，软土层小于5%的地基称为均匀地基。即使是均匀地基，也因高层建筑有时主楼和裙房基础连成一体，尽管承载力是满足的，但变形不一定满足，所以有时需要对主楼下的地基进行加固处理，以获得更大的变形模量来满足差异沉降的要求。地基处理方法 换填：强夯：桩基：深层搅拌：高压旋喷：注浆：排水固结：加筋技术：托换技术：其它绪论第二节 地基处理 一、地基处理的目的与意义二、地基处理方法的选择三、地基处理的设计程序绪论地基处理目的与意义提高地基强度 减少地基变形 降低地基渗透性 避免地基液化 其他绪论建筑物对地基的要求地基处理的范围、指标天然地层条件地基处理的方法、原理过去应用的
19、经验机具设备、材料条件处理方案可行性研究提出多种可行方案技术、经济、进度比较可靠性、环保要求初步确定地基处理方案必要时进行小型现场试验，补充调查地基处理施工设计地基地基处处理理的的设计设计程序程序绪论换填法(Replacement Method)：把基础底面下一定范围内的软弱地基土挖除，然后回填以工程性能好的土，结构压密后作为地基持力层。换填法返回 返回 柔性桩返回 深层搅拌法返回 高压喷射法返回 堆载压密排水固结返回 方法 加筋土挡土墙是由填土和在填土中布置一定的带状筋体(拉筋)以及垂直的墙面板三部分组成的整体复合结构 6)混凝土浇筑形成墙面混凝土浇筑形成墙面5)填土完成填土完成4)建第二层建第二层填土和紧实填土和紧实2)放置砾石包和土工布放置砾石包和土工布装满砾石的筐装满砾石的筐土工布土工布1)建墙面的基础建墙面的基础排水孔排水孔返回