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东南大学远程教育 基基 础础 工工 程程 第一章 主讲教师 童小东 1 本课程的教材 高等学校推荐教材 地基及基础 （第三版） 华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学编 ， 中国建筑工业出版社，1998 2 本课程的主要内容 第1章 绪论； 第2章 土的物理性质及分类； 第3章 地基的应力和沉降； 第4章 土的抗剪强度； 第5章 土压力、地基承载力和土坡稳定性 ；第6章 地基勘察； 第7章 浅基础常规设计； 第8章 桩基础； 第9章 软弱土地基处理 3 第1章 绪 论 一、地基及基础的概念 二、本学科的发展概况 三、本课程的特点和学习要求 4 一、地基及基础的概念 建筑物的全部荷载均由其下的地层来 承担。受建筑物影响的那一部分地层称为 地基；建筑物向地基传递荷载的下部结构 称为基础。 建筑物 上部结构 基 础 地 基 5 基 础 上部结构 地 基 建筑物三部分示意图 6 建筑物的上部结构、基础和 地基三部分，功能不同，研究方 法各异，但它们又是建筑物的有机组成部分 ，缺一不可、彼此联系、相互制约。所以， 科学的、理想的方法是将三部分统一起来进 行设计计算。 依目前的理论水平，还很难做到这一点 。尽管如此，我们在处理地基基础问题时， 头脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作 用的整体概念，尽可能全面地加以考虑。 7 建筑物的地基和基础是建筑物 的根本，它们一旦出现问题，建筑 物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物 的事故，绝大多数都与地基和基础有关。 组成地层的土或岩石是自然界的产物。 建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的 工程地质条件是决定地基基础设计和施工的 先决条件。 8 研究土体的应力、变形、强度、 渗流及稳定性的一门力学分支学科 称为土力学。 土力学是本课程的理论基础。 土力学所要研究的两大基本问题是土体 的变形和强度。 9 地基基础设计必须满足 的基本条件 建筑物的建造使地基中原有的应力状态 发生变化，所以地基基础的设计必须满足： a.作用于地基的荷载不超过地基的承载 能力（地基土的强度问题）； b.控制基础沉降使之不超过允许值（地 基土的变形问题）。 10 基础 浅基础 深基础 地基 天然地基 人工地基 11 二、本学科发展概况 作为工程技术，基础工程是一项古老的 工艺。如前所述，只要建造建筑物，注定离 不开地基和基础，因此，作为一项工程技术 ，基础工程的历史源远流长。但人们只能依 赖于实践经验的不断积累和能工巧匠的技艺 更新来发展这项技术，囿于当时生产力发展 水平，基础工程还未能提炼成为系统的科学 理论。 12 作为应用科学，基础工程 又是一门年轻的学科。 作为本学科理论基础的土力学的发展历 史可以划分为古典土力学和现代土力学两个 阶段。 13 土力学 古典土力学 现代土力学 一个原理 两个理论 一个模型 三个理论 四个分支 (19231960) (1963 ? ) 14 在土建、水利、桥隧、道路、 港口等有关工程中，以岩土体的 利用、改造与整治问题为研究对象的科技领 域，因其区别于结构工程的特殊性和各专业 岩土问题的共同性，已发展融合成为一个自 成体系的专业“岩土工程”。它的研究方 法是由三种基本手段（数学模拟、物理模拟 和原位观测）综合而成。 所谓岩土工程，即为土力学、工程地质 学、水文地质学和岩体力学的结合。 15 三、本课程的特点和 学习要求 1.特点：本课程涉及水文地质学、工程地 质学、土力学等几个学科领域，内容广泛、 综合性强。 2.学习要求：牢固掌握土力学中的基本概 念和基本原理，做到能够应用这些基本概念 和基本原理，结合有关建筑结构理论和施工 知识，分析和解决地基基础问题。 16 童小东 南京东南大学土木工程学院 P.C.：210096 TelO)，3791829(O)，H) E-mail： 17 东南大学远程教育 基基 础础 工工 程程 第二章 主讲教师 童小东 18 第2章 土的物理性质及 分类 第1节 概述 第2节 土的组成 第3节 土的三相比例指标 第4节 无粘性土的密实度 第5节 粘性土的物理特征 第6节 土的渗透性 第7节 地基土（岩）的分类 19 第1节 概述 土是岩石风化的产物。 风化作用 物理作用：岩石产生量的变化 化学作用 生物作用 岩石产生质的变化 20 土是三相体。 土 液相（水） 气相（气） 固相（土颗粒） 土 残积土 运积土 风成沉积土 水成沉积土 冰川沉积土 21 饱和土中的孔隙均被水所充填， 所以饱和土为二相体。 22 第2节 土的组成 一、土的固相 （一）土的颗粒级配 按土颗粒粒径（d）大小将土颗粒分组 ，称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界 限粒径。 巨粒：60mm 粗粒：0.07560mm 细粒：0.075mm 土的粒组 23 土颗粒的大小及其组成情况， 通常以土中土颗粒各个粒组的相 对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表 示，称为土的颗粒级配。 土的颗粒级配可由土的颗粒大小分析试 验（简称颗分试验）测定。 筛析法 密度计法 d0.075mm 颗分试验 24 根据颗粒大小分析试验结果， 可以绘制颗粒级配累积曲线（横 坐标为粒径，用对数坐标表示；纵坐标为小 于某粒径的土重含量，用常数坐标表示）。 颗粒级配曲线的坡度可以大致反映土的 均匀程度。 曲线陡，表示粒径大小相差不多，土颗 粒比较均匀；曲线缓，表示粒径大小相差悬 殊，土颗粒不均匀，级配良好。 25 几个特殊粒径：d10, d30 , d60 小于某粒径的土颗粒质量累积 百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径 d10。与之类似可以得到d30和d60（限定粒径） 。 土颗粒的级配指标： 不均匀系数 Cu= d60/ d10 曲率系数 Cc=(d30)2/(d60 d10) 26 Cu反映大小不同粒组的分布情况。 Cu越大，表示土颗粒大小的分布范围 越大，其级配良好。 Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线 的整体形状。 在一般情况下， Cu 10，级配良好 27 Cu5 Cc=13 级配良好 砾类土或砂类土 单独用Cu来确定土的级配情况是 不够的，需同时参考Cc。 28 （二）土粒的矿物成分 矿物成分对土的性质有着重要 影响，其中以细粒组的矿物成分最为重要。 原生矿物：包括石英、长石和云母等。 为岩石物理风化的产物，化学性质稳定或较 为稳定。 次生矿物：为原生矿物化学风化的产物 。 土颗粒的矿物成分 原生矿物 次生矿物 29 次生矿物主要是粘土矿物。 由于晶片结合的情况不同，便形成了具 有不同性质的各种粘土矿物，主要有蒙脱石 、伊里石和高岭石。 硅氧四面体硅氧晶片 铝氢氧八面体铝氢氧晶片 的基本单元 粘土矿物结构 30 蒙脱石：亲水性强（吸水膨胀、脱水收缩） 伊里石：亲水性中等 高岭石：亲水性差 31 二、土的液相 土中水 结合水 自由水 强结合水 弱结合水 重力水 毛细水 土的含水量试验所测定的为土中的自由 水和弱结合水。 32 三、土的气相 土孔隙中未被水所占据的部位 由气体充填。 土中的气体若与大气相通，则对土的力 学性质影响不大;若与大气隔绝，使土的压缩 性提高，透水性减小。 33 四、土的结构和构造 土的结构是指由土粒单元的 大小、形状、相互排列及其联结关系等因素 形成的综合特征。 土的结构 絮状结构：d0.075mm 分散结构：d60mm 特殊土：软土、黄土、膨胀土等 工程用土 49 土按有机质含量（Wu）的分类 土 无机土： Wu 10% 泥炭： Wu 60% 注：有机质含量Wu按烧失量试验确定。 【引自 中华人民共和国国家标准岩土工程勘察 规范（GB 50021-94）】 50 软土：指在静水或非常缓慢 的流水环境中沉积，经生物化学 作用下形成的软弱土。 物理力学特性 软土的 天然孔隙比大： e1 天然含水量高：wwl 压缩系数高 渗透系数小 抗剪强度低 灵敏度高 51 淤泥：e1.5 淤泥质土：1.5 e1.0 软土 52 三、细粒土按塑性图分类 粗、细粒组的分界粒径：0.075mm。 土 粗粒土：按颗粒大小及级配分类 细粒土：按塑性图分类 土的塑性指数虽然是划分细粒土的良好 指标，但是塑性指数反映的只是一个相对的 含水量范围，具有相同的塑性指数，液、塑 限却可能完全不同，土性也可能很不相同。 53 细粒土的科学合理的分类，应综合 考虑塑性指数和液限（或塑限）。 0 Ip wl ML MH CH CL 40 : Ip=0.63(wl-20) : Ip=10 : wl=40% 54 有机质土可在相应的土类 代号之后缀以代号O，如CHO， MHO等。 土的分类标准： 1.粗粒土（试样中粗粒组质量总质量的 50%）； 2.细粒土（试样中细粒组质量总质量的 50%）； 3.含粗粒的细粒土（试样中粗粒组质量 为总质量的2550%）。 55 关于几个问题的讨论 1.“含水量”的名称： 一个指标的名称应能准确地反映其所表 示的内容和意义。用中国传统的词语习惯， “量”应为一量词，是有量纲（或单位） 的，如“质量”（单位为g或kg）、“重量 ”（单位为N或kN）等。 而从“含水量”的定义看，它是两个质 量之比，是无量纲的。 56 所以从名称的科学化、规范 化的角度，从不至于造成混淆、 便于理解的意义上，本人认为“含水量”的 名称需更改。 现有学者将含水量改称为“含水率”， 从无量纲上与定义是符合了，但本人认为似 乎还不确切，因为“率”一般反映某相关部 分占整体的比例（与时间有关的名词排除在 外，如速率），如“升学率”、“效率”、 “孔隙率”等；而“含水量”的定义却是整 体中部分与部分的比值，所以称“含水率” 57 似也不妥，建议称为“含水比” 或“水比”。“水比”似更好 一些，亦可与“孔隙比”相比照。 2.“液性指数”的名称： “塑性指数”为两个含水量（液限和塑 限）之差，而“液性指数”却为两个含水量 之差的比值，完全不同的概念名称却都用“ 指数”的称谓，似欠妥，不便于理解。可否 改为“相对可塑度”，与“液性指数”的定 义相符，也可与无粘性土的“相对密实度” 相比照。 58 3.有机质含量与烧失量： 现行的中华人民共和国 国家标准岩土工程勘察规范（GB 50021 -94）在按“有机质含量”对土进行分类时注 明“有机质含量Wu按烧失量试验确定”。 中国国家标准汇编（GB 7876-87） 中是这样定义“烧失量”的：烧失量不包括 吸湿水，仅包括有机质和水合水，石灰性土 壤中还包括二氧化碳。 59 由烧失量的定义可知：有 机质含量高，烧失量就高；烧 失量高，有机质含量却并不一定高。也就是 说，烧失量的高低并不一定能准确地反映土 中的有机质含量水平。因此，烧失量与有机 质含量是两个不能相等同的概念，二者之间 既有联系又存在着区别。 而现行的规范却把两个不同的概念混同 了。 60 由此可见，以与有机质含量 不同概念的烧失量作为判定是否 为有机土的指标，是不科学的、有失偏颇的 。本人建议应当及时地修订现行规范中的有 关条款和内容，制定以真正的有机质含量作 为衡量指标的科学的判定标准。 4.“孔隙率”： 从实用价值上看，在土力学中，“孔隙 率”这个指标的实用意义不大，况且与“孔 隙比”的关系过于简单，两者保留一个即可 。这不是原则问题。 61 第2章 内容勘误 1.p24：从上向下第8行“单位土体积 扣除同体积水的质量后” 2.p27：从上向下第5行“是因为它所具有的 单粘结构决定的” 3.p33：表1-18从上向下第3行“粒径大于 20mm的颗粒超过全重50%” 4.p35：表1-21第1行“粉质粘上” 土粒 粒 60mm 土 62 第2章 重点内容 1.土的颗粒级配，级配指标 2.土中水的分类 3.土的结构 4.土的三相比例指标的定义 5.相对密实度 6.粘性土的灵敏度和触变性 7.土的工程分类原则 8.软土的物理力学特性 63 第2章 作业 p39： 1-2，1-4，1-6，1-7 64 东南大学远程教育 基基 础础 工工 程程 第三章 主讲教师 童小东 65 第3章 地基的应力和沉降 第1节 概述 第2节 土中自重应力 第3节 基底压力 第4节 地基附加应力 第5节 地基沉降的弹性力学公式 第6节 土的压缩性 第7节 地基的最终沉降量 66 第8节 应力历史对地基沉降的影响 第9节 地基最终沉降计算问题综述 第10节 饱和土的有效应力和渗透固结 第11节 地基沉降发展三分量 67 第1节 概述 自重应力：地基中源于土体自身重量 的应力。 基底压力：建筑物的荷载通过基础传 递给地基，在基础底面与地基之间产生的 接触应力。 附加应力：建筑物的荷载在土体中产 生的在原有应力基础上的应力的增量。 68 附加应力造成了地基土的 变形（处于欠固结状态的土， 自重应力也是变形产生的因素之一） ，从 而导致了地基中各点的竖向和侧向位移。 本章主要讨论地基中的应力和竖向位移 （沉降）。 要保证建筑物的安全和正常使用必须控 制其沉降量和不均匀沉降差值（差异沉降量 ）不超过一定范围，对软粘土地基上的建筑 物尤为重要。沉降分析是土力学的基本课题 之一。 69 沉降量的大小主要取决于 土体产生变形的原因和土体本 身的性状两个方面。 土体产生变形的原因主要是土体中应力 状态的改变（如地面荷载引起地基中应力场 的改变，在地基中产生附加应力）。 土体本身的性状主要指土的压缩性（或 应力应变关系），是指土体在附加应力作 用下产生的效应。 70 土体的应力应变关系十分 复杂，常呈弹、粘、塑性，并且 呈非线性、各向异性，还受应力历史的影响 。 地基土中附加应力的正确计算和地基土 体性状的正确描述是提高沉降计算精度的两 个关键问题。 经典的沉降计算方法对上述两个问题是 这样处理的：在荷载作用下地基中附加应力 场是根据半无限空间各向同性、均质、线弹 71 性体理论计算的，土体压缩性是根据一维压 缩试验测定的，并采用分层总和法来计算沉 降。显然，沉降计算模型与地基沉降的真实 性状存在不少差距。 72 第2节 土中自重应力 在荷载作用之前，地基中存在初始应 力场。初始应力场常与土体自重、地基土 地质历史以及地下水位有关。在工程应用 上，计算初始应力场时常假设天然地基为 水平、均质、各向同性的半无限空间，土 层界面为水平面。于是在任意竖直面和水 平面上均无剪应力存在。 73 地基中的初始应力，即地基 中任一点的自重应力，只需用 竖向应力和水平向应力表示。天然地面下任 意深度z处水平面上的竖向自重应力为 cz= z 竖直面上的水平向自重应力为 cx=K0 cz = K0 z K0 为静止侧压力系数。 74 土中竖向和侧向的自重应力 一般均指有效自重应力，计算 时，对地下水位以下土层必须以有效重度 代替天然重度。为简便起见，常把竖向有效 自重应力cz简称为自重应力，并以符号c表 示。 成层地基中第n层土底面的自重应力的 计算公式为 75 第3节 基底压力 建筑物荷载通过基础传递 给地基，在基础底面与地基之间必然产生 接触应力。基底压力分布与基础的大小和 刚度、作用于基础上荷载的大小和分布、 地基土的力学性质以及基础的埋深等因素 有关。 76 根据圣维南原理，基础下 与其底面距离大于基底尺寸的 土中应力分布主要取决于荷载合力的大小和 作用点位置，基本上不受基底压力分布形式 的影响。 因此，对于具有一定刚度以及尺寸较小 的柱下单独基础和墙下条形基础，其基底压 力可近似按直线分布的图形计算。 77 一、基底压力的简化计算 1.中心荷载下的基底压力 2.偏心荷载下的基底压力 二、基底附加压力 建筑物建造之前，地基土中已存在自重 应力。一般天然土层在自重作用下的变形早 已结束，因此只有基底附加压力才能引起地 基的附加应力和变形。 基底附加压力为建筑物建造后的基底压 力与基底标高处原有的自重应力之差。 78 第4节 地基附加应力 地基附加应力是指建筑物荷重在土体 中引起的附加于原有应力之上的应力。 其计算方法一般假定地基土是半无限空间 内的各向同性、均质、线弹性变形体，采 用弹性力学中关于弹性半空间的理论解答 。 79 一、竖向集中力下的地基附加应力 采用Boussinesq解答，竖向正 应力z和竖向位移w最为常用。如果地基中 某点与局部荷载的距离比局部荷载的荷载面 尺寸大很多时，就可以用一个集中力代替局 部荷载，采用Boussinesq解答。 二、矩形荷载和圆形荷载下的地基附加应力 1.均布的矩形荷载 先以积分法求矩形荷载面角点下的地基 附加应力，然后运用角点法求得矩形荷载下 任意点的地基附加应力。 80 2.三角形分布的矩形荷载 以积分法求三角形分布的 矩形荷载面角点下的地基附加应力。 注意b是沿三角形分布荷载方向的边长 。 3.梯形分布的矩形荷载 已知均布和三角形分布的矩形荷载角点 下的附加应力系数，即可用角点法求算梯形 分布的矩形荷载下地基中任一点的地基附加 应力。 81 4.均布的圆形荷载 可以积分法求得均布圆形 荷载面中点下任意深度的地基附加应力。 三、线荷载和条形荷载下的地基附加应力 属平面应力问题。 四、非均质地基中的附加应力 1.变形模量随深度增大的地基（应力集中 ） 2.双层地基 a.上软下硬（应力集中） b.上硬下软（应力扩散） 82 第5节 地基沉降的弹性 力学公式 柔性荷载下的地基沉降（Boussinesq 解答） 83 第6节 土的压缩性 土的压缩性：土在压力作用下体积缩小 的特性。 由于在一般的压力作用下，土粒（土 的固相）和水（土的液相）的压缩量与土 的总压缩量相比十分微小，故可近似认为 土粒和水是不可压缩的。 84 土的压缩源于土中孔隙体积 的减少（气体压缩、气体排出、 孔隙水的排出）。 饱和土由土粒和水组成，当其被压缩时 ，随着孔隙体积的减少，土中孔隙水被排出 。 在荷载作用下，饱和土体中产生超静孔 隙水压力，在排水条件下，随着时间发展， 土体中水被排出，超静孔隙水压力逐步消散 ，土体中有效应力逐步增大，直至超静孔隙 水压力完全消散，这一过程称为固结。 85 一、土的压缩曲线和压缩性指标 1.土的压缩曲线是室内土的 压缩试验得出的成果，是土的孔隙比与土所 受压力的关系曲线。压缩曲线可按两种方式 绘制，一种为ep曲线；一种为elgp曲线。 2.土的压缩性指标 (1)土的压缩系数a 由ep曲线得到。 a.切线斜率的绝对值（理论上的，反映 某压力下土的压缩性）。 86 b.割线斜率的绝对值（实用上 的，反映某一压力范围内土的压 缩性）。为了便于应用，通常采用压力由 p1=100kPa增加到p2=200kPa时所得到的压缩 系数a1-2。 压缩系数越大，反映土的压缩性越高。 (2)土的压缩指数Cc 由elgp曲线得到。 土的elgp曲线的后段接近直线，直线的 斜率的绝对值。 87 压缩指数越大，反映土的 压缩性越高。 3.压缩模量Es 压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向 附加应力增量与相应的应变增量之比。 Es越小，表示土的压缩性越高。 88 4.回弹曲线和再压缩曲线 在室内压缩试验过程中， 如加压到某一值pi后，逐级进行卸压 ，则可 观察到土样的回弹。若测得其回弹稳定后的 孔隙比，则可绘制相应的孔隙比与压力的关 系曲线，即回弹曲线。由于回弹曲线与原来 的压缩曲线并不重合，说明土的压缩变形是 由可以恢复的弹性变形和不可恢复的塑性变 形两部分组成的，并以塑性变形为主。 89 如重新逐级加压，则可测得 土样在各级荷载下再压缩稳定后 的孔隙比，从而绘制再压缩曲线。 90 东南大学远程教育 基基 础础 工工 程程 第七讲 主讲教师 童小东 91 二、土的变形模量 1.以载荷试验测定土的 变形模量E0 根据载荷试验的观测数据，绘制荷载与 稳定沉降的关系曲线（ps曲线）。曲线的开 始部分往往接近于直线，与直线段终点对应 的荷载称为地基的比例界限荷载。 92 一般的地基承载力设计值 取接近于或稍超过此比例界限 值，所以通常地基的变形处于直线变形阶段 ，因而可以利用弹性力学公式来反求地基土 的变形模量。 用载荷试验来测定土的变形模量，费时 、费力，且费用较高，对于深层土的试验结 果可靠性较差。现应着重发展现场快速测定 变形模量的方法（旁压试验、触探试验等） 。 93 2.变形模量与压缩模量 土的变形模量E0是土体在 无侧限条件下的应力与相应的应变的比值。 土的压缩模量Es是土体在完全侧限条件 下的有效应力与相应的应变的比值。 由侧向不允许膨胀的条件，可以得到土 的静止侧压力系数K0与泊松比的关系 94 由竖向的应力、应变关系以及压缩模量 的定义可得到土的变形模量与压缩模量换算 的理论关系公式 95 第7节 地基的最终沉降量 在荷载作用下，地基土体发生变形， 地基产生沉降。地基沉降是随时间而发展 的。主要介绍两种计算地基最终沉降量的 方法：传统的分层总和法和规范推荐的分 层总和法。如果沉降计算的分层总和法所 采用的土的压缩性指标源自压缩仪的测定 成果，则可称为单向压缩分层总和法。 96 一、传统的分层总和法 采用分层总和法计算地基的 最终沉降量时，将压缩层范围内的土层分成 n个分层，应用弹性理论计算在荷载作用下 各分层中的附加应力，采用单向压缩条件下 的压缩性指标，分别计算各分层的压缩量， 然后求和得到总沉降。 各分层压缩量的计算方法与薄压缩层地 基的沉降计算方法相同。 97 单向分层总和法假设： 1.基底附加压力为局部柔性荷载， 对非均质地基，由其引起的附加应力分布可 按均质地基计算； 2.只须计算竖向附加应力作用下的土层压 缩变形导致的地基沉降，剪应力可忽略不计 ； 3.土层压缩时不发生侧向变形。 由于以上假设，各分层的土就处于单向 压缩状态，应采用侧限条件下得到的压缩性 指标来计算各分层的压缩量。 98 地基土的压缩性随着深度的 增大而降低，局部荷载引起的附 加应力又随深度的增大而减少，所以超过一 定深度的土，其变形对沉降量的贡献小到可 忽略不计。沉降时应考虑其土体变形的深度 范围内的土层称为地基压缩层，该深度称为 地基沉降计算深度（地基压缩层厚度）。 99 地基沉降计算深度的下限， 一般取在地基附加应力等于自 重应力的20%处，如在该深度以下有高压缩 性土层，则计算深度下限取在一般取在地基 附加应力等于自重应力的10%处。 这种确定沉降计算深度的传统方法称为 应力比法。 100 地基压缩层厚度范围内的 分层厚度一般取0.4b（b为基底 宽度）或12m，不同土层之间的分界面和地 下水面是当然的分层面。 计算地基最终沉降量s的分层总和法的公 式如下： 101 二、规范推荐的分层总和法 与传统的分层总和法相同 之处：也采用单向压缩条件下的压缩性指标 ; 与传统的分层总和法不同之处： 1.采用平均附加应力系数； 2.规定了地基沉降计算深度的标准，考虑 了基础大小这一因素，比应力比法更为合理 ； 3.提出了地基的沉降计算经验系数，使得 计算结果接近于实测值。 102 地基沉降计算深度就是第n 分层层底深度zn，确定zn的规范 方法称为变形比法。 规范规定须将地基计算沉降量s乘以沉 降计算经验系数s加以修正，沉降计算经验 系数根据地区沉降观测资料及经验确定。 103 第8节 应力历史对 地基沉降的影响 一、沉积土层的应力历史 天然土层在历史上所经受过的包括自 重压力和其他荷载作用形成的最大竖向有 效固结压力，称为先期（前期）固结压力 ，常用pc表示。 通常将地基中土体的先期固结压力与 现有上覆土层压力之比定义为超固结比 OCR。 104 根据OCR的大小，可对土所处的不同固结状 态进行划分。 OCR 1 超固结状态 =1 正常固结状态 1.251.30。 306 2.粘性土的土坡稳定分析 粘性土坡由于剪切破坏而产 生的滑动面多数为曲面，一般在破坏前，坡 顶先产生张力裂缝，继而沿某一曲面产生整 体滑动。滑动体在纵向也有一定范围，并且 也是曲面。为了简化，稳定分析中常假设滑 动面为圆筒面，并按平面问题进行分析。粘 性土坡的稳定性分析常采用条分法来进行分 析。 307 大量计算结果表明，最危险 滑弧两端距坡肩和坡脚各为0.1nH 处，且最危险滑弧中心在ab线的垂直平分线 上。 1 n 0.1nH 0.1nH a b H 308 1.p135：第10行“，则墙后 土体的应力状态不变。由此可以推导出主 动和被动土压力计算公式。” 而如果挡土墙静止不动， 第5章 内容勘误 309 2.p137：公式（4-13）和（4-14） 中的K应为H。 3.p146：公式（4-30） + 310 4.p150：第1行“的一种形式”。 型 311 第5章 重点内容 1.朗肯土压力理论与库伦土压力理论的 比较 2.重力式挡土墙的体型选择原则 312 第5章 作业 p170： 4-2，4-3 313 东南大学远程教育 基基 础础 工工 程程 第六章 主讲教师 童小东 314 第6章 地基勘察 第1节 概述 第2节 水文地质条件 第3节 土中渗流的影响 第4节 地基勘察方法 315 第1节 概述 地基勘察的目的在于以各种勘察手段 和方法，调查研究和分析评价建筑场地和 地基的工程地质条件，为设计和施工提供 所需的工程地质资料。 316 地基勘察工作应该做在设计 和施工前面，采取必要的勘察手 段和方法，提供准确无误的地基勘察报告。 地基勘察的任务：认识场地的地质条件 ，分析场地条件与建筑物之间的相互影响。 317 第2节 水文地质条件 存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙 或溶洞中的水叫做地下水。 建筑场地的水文地质条件主要包括地 下水的埋藏条件，地下水化学成分及其对 混凝土的腐蚀等。 318 一、地下水的埋藏条件 地下水按其埋藏条件可分为： 上层滞水、潜水和承压水三种类型。 1.上层滞水：指埋藏在地表浅处，局部 隔水透镜体的上部，且具有自由水面的地下 水。上层滞水地带只有在融雪或大量降水后 才能聚集较多的水，因而只能作为季节性的 或临时性的水源。 319 2. 潜水：指埋藏在地表以下 第一个稳定隔水层以上的具有自 由水面的地下水。潜水直接受雨水渗透或河 流渗入土中而得到补给，同时也直接由于蒸 发或流入河流而排泄。因此，潜水位的变化 直接受气候条件变化的影响。 320 3.承压水：指充满于两个 连续的稳定隔水层之间的含水 层中的地下水。它承受一定的静水压力。由 于承压水的上面存在隔水顶板，它的埋藏区 与地表补给区不一致。因此，承压水的动态 变化，受局部气候因素影响不明显。 321 二、地下水的腐蚀性 地下水中含有多种化学成 分，当某些成分含量过多时，会对混凝土等 材料产生危害。 1.地下水中的 含量过多时，将与水 泥水化生成的 发生作用，生成生石 膏 。生石膏再与水泥的水化产 物水化铝酸钙发生反应，生成硫铝酸钙（水 泥杆菌）。 322 硫铝酸钙的体积比化合前 膨胀了许多，可以使混凝土产 生膨胀破坏。 2.pH1 天然含水量高：wwl 压缩系数高 渗透系数小 抗剪强度低 灵敏度高 具有明显的流变性 463 淤泥：e1.5 淤泥质土：1.5 e1.0 软土工程特性 软土地基的 地基承载力低 建筑物的沉降和差异沉降较大 建筑物沉降历时长 流变：在应力不变的情况下， 土体的剪应变和体应变仍随时间 而增长的现象。 464 由于软土地基的上述工程 特性，所以在软土地基上修建 建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题 。由于软土地基的承载力较低，如果不做 任何处理，一般不能承受较大的建筑物荷 载。因此在软土地基上建造建筑物，要求 对软土地基进行处理。 465 地基处理的目的主要是改 善地基的工程性质，包括改善 地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪 强度等。 466 地基处理的原则：地基处 理有许多方法，各种方法都有 各自的特点和作用机理。没有哪一种方法 是万能的，对于每一个工程都必须进行综 合考虑，通过几种可能采用的地基处理方 案的比较，选择一种技术可靠、经济合理 、施工可行的方案，既可以是单一的地基 处理方法，也可以是多种地基处理方法的 综合。 467 第2节 夯实法及碾压法 通过夯锤或机械，夯击或碾压填土、 疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度 提高，这种作用称为压实。压实能降低土 的压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透 水性，使经过处理的表层弱土成为能承担 较大荷载的地基持力层。 468 一、土的压实原理 大量工程实践和试验研究 表明，控制土的压实效果的主要因素是： 土的含水量，压实机械及其压实功能等。 土的压实效果常用干密度d（单位土体积 内土粒的质量）来衡量。 469 1.最优含水量 对粘性土，当压实功能和 条件相同时，土的含水量过大或过小，土 体都不易压实，只有把土的含水量调整到 某一适宜值时，才能收到最佳的压实效果 。 在一定压实机械的功能条件下，土最 易于被压实，并能达到最大密度时的含水 量，称为最优含水量wop，相应的干密度则 称为最大干密度dmax。470 w d 0 dmax wop 471 试验统计表明：最优含水量 wop与土的塑限wp有关，大致为 wop=wp+2%。土中粘土矿物含量大，则最 优含水量大。 2.压实功能 对于同类土，随着压实功能的变化， 最大干密度和最优含水量也随之变化。当 压实功能较小时，土压实后的最大干密度 较小，对应的最优含水量则较大；反之， 干密度较大，对应的最优含水量则较小。 472 第3节 换土垫层法 当建筑物基础下的持力层比较软弱、 不能满足上部荷载对地基的要求时，常采 用换土垫层法来处理软弱土地基，即将基 础下一定深度内的土层挖去，然后回填以 强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密 实。 473 实践证明：换土垫层可以 有效地处理某些荷载不大的建 筑物地基问题。换土垫层按其回填的材料 可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。 砂垫层的主要作用： 1.提高浅基础下地基的承载力； 2.减少沉降量； 3.加速基底下软弱土层的排水固结； 4.防止冻胀； 5.消除膨胀土的胀缩作用。 474 第4节 排水固结预压法 排水固结预压法是利用地基土排水固 结的特性，通过施加预压荷载，并增设各 种排水条件（砂井和排水垫层等排水体） ，以加速饱和软粘土固结发展的一种软土 地基处理方法。 475 c e a b c e0 e ba e 476 土层的排水固结效果和它 的排水边界条件有关。当土层 厚度相对于荷载宽度比较小时，土层中孔 隙水向上下面透水层排出而使土层发生固 结，称为竖向排水固结。根据固结理论， 粘性土固结所需时间与排水距离的平方成 正比。因此，为了加速土层的固结，最有 效的方法是增加土层的排水途径，缩短排 水距离。 477 竖向排水情况砂井地基排水情况 478 排水固结预压法主要适用 于处理淤泥、淤泥质土及其他 饱和软粘土。对于砂类土和粉土，因其透 水性良好，无需用此法处理。 一、堆载预压法 二、砂井堆载预压法 三、真空预压法 479 第5节 挤密法和振冲法 在砂土中，通过机械振动挤压或加水 振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是 利用这个原理发展起来的两种地基加固方 法。 480 一、挤密法 挤密法的加固机理主要靠 桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用 ，在一定挤密功能作用下，土粒彼此移动 ，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒排列紧 密，孔隙体积减少，地基土的强度也随之 增强。所以挤密法主要是使松软土地基挤 密，改善土的强度和变形特性。 481 二、振冲法 振冲法是利用一个振冲器， 在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地 基变密；或在粘性土地基中成孔，在孔中 填入碎石制成一根根的桩体，这样的桩体 和原来的土构成复合地基。 在砂土中和粘性土中振冲法的加固机 理是不同的。在砂土中主要是振动挤密和 振动液化作用；在粘性土中主要是振冲置 换作用，置换的桩体与土组成复合地基。 482 第6节 强夯法 强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高 处落下，反复多次夯击地面，对地基进行 强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产 生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横 波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和 深处产生不同程度的加固作用。 483 第7节 深层搅拌法 深层搅拌法（Deep Mixing MethodDMM ）是一种化学加固地基的方法。它通过特 制机械各种深层搅拌机，沿深度将固化 剂（水泥浆、水泥粉或石灰粉，外掺一定 的添加剂）与地基土强制就地搅拌