土力学与基础工程课程总结.doc

昆明理工大学土力学与基础工程学习报告目录课程基本内容总结一、土的物理性质及工程分类 2二、土的渗透性与渗流6三、土中应力和地基沉降计算 9四、土的抗剪强度与浅基础的地基承载力13五、土压力与土坡稳定性17六、岩土工程19七、浅基础22八、桩基础及其他深基础24九、地基处理26十、特殊土地基28建筑工程中地基处理方法1.主要的地基类型322.常见的地基处理方法323.施工时的注意事项和施工要点344.结束语34课程基本内容总结绪论土是岩石经过物理、化学、生物等风化作用的产物，是矿物颗粒组成的集合体，多数情况下是由固体颗粒、水和空气组成的三相体。土力学是运用力学知识和土工测试技术，研究土的物理、力学性质，以及土的变形及其强度变化规律的一门学科。土力学、地基和基础是本课程介绍的三部分主要内容。 1 .土的物理性质及工程分类1.1土的生成和组成1.1.1岩石的风化是岩石在自然界各种因素和外力的作用下遭到破碎与分解，产生颗粒变小及化学成分改变的现象。通常把风化作用分为物理风化、化学风化、生物分化三类。1.1.2土的组成：固体颗粒、矿物质、颗粒间孔隙中的水和气体。1.1.3.土的颗粒级配：土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。土的颗粒级配就是指大小土粒的搭配情况。1.1.4粒径级配：工程上为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）用质量百分数来表示。确定方法 筛分法：适用于粗粒土(0.075mmd60mm )比重计法:适用于细粒土 (d0.075mm)表述方法：粒径级配累积曲线。1.1.5级配曲线法：纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比。横坐标表示土粒的粒径(对数坐标）。1.1.6筛分法：用一套孔径不同的筛子（60、40、20、10、5、2、1、0.5、0.25、0.1、0.075mm），按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。 1.1.7土中的水 土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。结合水：吸附在土颗粒表面的水。自由水：电场引力作用范围之外的水。1.2 土的物理性质指标1.2.1土的三相体系：即固态相、液态相与气态相，有时是二相的。固体部分（土颗粒）一般由矿物质组成，有时含有机质，其构成土的骨架主体，是最稳定、变化最小的部分。液体部分实际上是化学溶液而不是纯水。三相之间相互作用，固体相一般居主导地位，而且还不同程度地限制水和气体的作用如不同大小土粒与水相互作用，水可呈不同类型。1.2.2土的密度（土的天然密度）定义: 单位体积土的质量。表达式: 单位: kg/m3 或 g/cm3测定方法：通常用环刀法(内径61.80.15mm，高20+0.016mm，体积为60cm3) 。 1.2.3土粒相对密度ds（土粒比重）。定义:土粒质量与同体积的4时纯水的质量之比 。表达式: 。单位: 无量纲：4C时纯蒸馏水的密度。rs : 土粒的密度，单位体积土粒的质量。测定方法：通常用比重瓶法。 1.2.4土的含水量定义: 土中水的质量与土粒质量之比, 用百分数表示表达式:测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法 1.2.5表示土中孔隙含量的指标孔隙比e和孔隙率n（1）孔隙比： 土中孔隙体积与固体颗粒体积之比, 无量纲表达式: （2）孔隙率(孔隙度)：土中孔隙体积与总体积之比, 用百分数表示表达式: （3）关系: ；1.3 无黏性土的密实度1.3.1密实度：单位体积中固体颗粒含量的多少或孔隙含量的多少。表达式：1.3.2. e min: 最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比。1.3.3. e max: 最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比。1.4 黏性土的物理性质1.4.1粘性土的软硬状态也称稠度状态。稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力,是粘性土最主要的物理状态特征。1.4.2粘性土的界限含水量：同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量。1.4.3可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，可塑性的大小用土处在可塑状态时的含水量的变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围越大，土的可塑性越好。1.4.4塑性指数：指液限和塑限的差值（省去%号），即土处在可塑状态的含水量变化范围，用IP表示。塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标，其大小取决于吸附结合水的能力，即与土中粘粒含量有关，粘粒含量越高，塑性指数越高（粘土矿物成分、水溶液）。1.4.5 液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用IL表示。液性指数表证天然含水量与界限含水量间的相对关系，可塑状态的土的液性指数在01之间；液性指数大于1，处于流动状态；液性指数小于0，土处于固态或半固体状态。1.5 土的压实性：1.5.1土的压实性是指用重复性的冲击动荷载可将土压密的性质。土的压密程度用干密度来表示，它与土的含水率和击实功关系密切。 1.5.2揭示压实作用下压实功与土的干密度、含水率三者之间的关系和基本规律，从而确定适合工程需要的填土的干密度与相应的含水率，以及为达到相应击实标准所需要的最小压实功。1.6 土的工程分类：根据有机质的含量把土分成有机土和无机土两大类。无机土中，再根据土中各粒组的相对含量把土再分为：巨粒土、含巨粒土、粗粒土和细粒土。2.的渗透性与渗流2.1 达西定律：896年，法国学者达西（Darcy,H.）根据砂土渗透实验（图3-2），发现水的渗透速度与水力坡降成正比，即达西定律：v渗透速度； h水头差 （m）；L渗径（m）；k土的渗透系数（m/s）。2.2 土的渗透系数2.2.1在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透，时间t内流出的水量表达式： ；2.2.2渗透系数及测定方法（1）土的渗透系数可用室内渗透试验和现场抽水试验来确定。（2）室内渗透试验分为：常水头试验和变水头试验两种，前者适用于透水性强的无粘性土，后者适用于透水性弱的粘性土。2.2.3影响渗透系数的因数（1）土粒大小与级配：细粒含量愈多，土的渗透性愈小。（2）土的密实度：同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小。（3）水的动力粘滞系数：动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘滞系数愈小，土的渗透系数则愈大。（4）土中封闭气体含量：土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。2.3有效应力原理2.3.1方程式： =+ 式中:为平面上法向总应力, kPa；为平面上有效法向应力, kPa；为孔隙水压力, kPa。 2.3.2.有效应力原理阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力应变关系上的重大区别,有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系:当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化,即:有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。2.4 二维渗流和流网简介2.4.1一维渗流，可用达西定律进行渗流计算；而边界复杂围堰、堤坝等工程的渗流问题就不能用一维渗流的公式来求解。因此引入了多维渗流方程。（1）二维渗流方程的适用条件：稳定渗流，即渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间而改变。（2）二维渗流方程各向异性土， ；各向同性的均质土2.4.2流网定义：平面稳定渗流基本微分方程的解可以用渗流区平面内两簇相互正交的曲线来表示。其中一簇为流线，它代表水流的流动路径，另一簇为等势线，在任一条等势线上，各点的测压水位或总水头都在同一水平线上。工程上把这种等势线簇和流线簇交织成的网格图形。2.4.3流网特性：流线与等势线两两正交。对均匀土而言，在流网网格中，网格的长度z与宽度6之比通常取定值，一般取1.0，使方格网成为曲边正方形。两相邻等势线间的水头差相等。任意两相邻流线间的单位渗流量相等。相邻流线间的渗流区域称槽，每一流槽的单位渗流量与该流槽的等势线水头差h、渗透系数k有关，与流槽位置无关。2.4.4.流网的工程应用：正确绘制流网后，可用其计算各点的水力梯度、渗透速度、渗流区的孔隙水压力，供稳定分析和渗流控制设计之用。2.5 渗透力与渗透稳定性2.5.1渗透力渗透水流施加于单位土粒上的力。2.5.2渗透变形：渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动，导致土体变形渗透变形问题（流土，管涌） 2.5.3流土在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土粒群同时发生移动的现象。流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏,细砂、粉砂、淤泥等较易发生流土破坏。2.5.4管涌在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象。土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏。 3 土中应力和地基沉降量计算3.1 土中自重应力计算3.1.1只有通过土粒接触点传递的粒间应力，才能使土粒彼此挤紧，从而引起土的变形，而粒间应力又是影响土体强度的一个重要因素，所以粒间应力又称为有效应力。因此，土中自重应力可定义为土自身有效重力在土体中引起的应力。土中竖向和侧向的自重应力一般均指有效自重应力。3.1.2均质土自重应力计算：在深度z处平面上，土体因自身重力产生的竖向应力scz（称竖向自重应力）等于单位面积上土柱体的重力G，如图所示。在深度z处土的自重应力为： 3.1.3成层土自重应力计算地基土通常为成层土。当地基为成层土体时，设各土层的厚度为hi，重度为gi，则在深度z处土的自重应力计算公式为：3.1.4土中水平自重应力计算：假定在自重作用下，没有侧向变形和剪切变形。根据弹性力学理论和土体侧限条件，则水平自重应力scx，scy有：3.2 基底压力（接触应力）计算3.2.1基础底面传递给地基表面的压力称为基底压力。3.2.2影响基底接触压力大小和分布的因素：（1）地基土种类（土性）。（2）基础埋深。（3）荷载大小及分布情况。（4）地基与基础的相对刚度。（5）基础平面形状、尺寸大小。3.2.3基底附加压力：基础通常是埋置在天然地面下一定深度的，这个深度就是基础埋置深度。由于天然土层在自重作用下的变形已经完成，故只有超出基底处原有自重应力的那部分应力才使地基产生附加变形。 3.3 土中附加应力计算3.3.1土中的附加应力是由建筑物荷载所引起的应力增量，(即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)。假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间线形弹性体，一般采用将基底附加压力当作作用在弹性半无限体表面上的局部荷载，用弹性理论求解的方法计算。3.3.2竖向集中力作用土中附加应力计算。 在均匀的、各向同性的半无限弹性体表面作用一竖向集中力P时，半无限体内任意点M的应力可由布辛奈斯克解计算，如下图所示。3.3.3均布矩形荷载作用土中附加应力计算 在地基表面作用一分布于矩形面积(lb)上的均布荷载p，计算矩形面积中点下深度z处M点的竖向应力sz值，可从下式解得： 微面积dxdy上的微集中力p0dxdy，基底角点O下z深度处所引起的附加应力为3.3.4圆形面积均布荷载作用 为了计算圆形面积上作用均布荷载p时土中任一点M(r,z)的竖向正应力，可采用原点设在圆心O的极坐标，由公式在圆面积范围内积分求得： 圆心下土的附加应力计算公式3.3 土的压缩性3.3.1定义：土在压力作用下，体积缩小的现象称为土的压缩性。 3.3.2土体产生体积缩小的原因： (1)固体颗粒的压缩；(2)孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解； (3)孔隙水和孔隙气体的排出。 3.3.3 3.5 地基最终沉降量计算3.5.1地基最终沉降量的计算方法主要有以下几种方法：（1）分层总和法。地基的最终沉降量，通常采用分层总和法进行计算，即在地基沉降计算深度范围内划分为若干层，计算各分层的压缩量，然后求其总和。（2）规范。建筑地基基础设计规范所推荐的地基最终沉降量计算方法是另一种形式的分层总和法。它也采用侧限条件的压缩性指标，并运用了平均附加应力系数计算；还规定了地基沉降计算深度的标准以及提出了地基的沉降计算经验系数，使得计算成果接近于实测值。 （3） 理论公式计算法：降计算经验系数3.6地基变形与时间的关系3.6.1固结：在荷载作用下，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，土体孔隙比减小；超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，直至超孔隙水压力完全消散，这一过程称为固结3.6.2一维固结又称单向固结。土体在荷载作用下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为一维固结问题。3.6.3一维固结理论基本假设：（1）.土层是均质、各向同性和完全饱和的； （2）土的压缩完全是由于孔隙体积的减少，土粒和水是不可压缩的； （3）水的渗流和土层的压缩仅在竖向发生； （4）水的渗流遵从达西定律； （5）渗透系数k和压缩系数a保持不变。 （6）外荷载一次瞬时施加。4 土的抗剪强度与浅基础的地基承载力4.1 土的抗剪强度理论4.1.1土的抗剪强度： 抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。破坏准则：土体达到破坏状态时的应力组合称为破坏准则.4.1.2库仑定律和极限平衡条件（1）库仑定律：在一般的荷载范围内，土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系，即，式中分别为土的粘聚力和内摩擦角。（2）极限平衡条件：当土中某点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点就发生剪切破坏，并处于极限平衡状态。极限平衡状态时该点各种应力的相互关系，称为土的极限平衡条件。4.2 土的抗剪强度试验4.2.1直接剪切试验；试验优缺点和适用范围.直接剪切试验是测定土的抗剪强度指标常用的一种试验方法。它的优点是具有仪器设备简单、操作方便等。直剪试验适用于二、三级建筑的可塑状态粘性土与饱和度不大于0.5的粉土。它的缺点主要包括：(1)剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；（2）剪切面上剪应力分布不均匀；（3）在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；（4）试验时不能严格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力。4.2.2三轴压缩试验；优点：（1）可严格控制排水条件；（2）可量测孔隙水压力；（3）破裂面在最软弱处。缺点：（1）2=3，轴对称；（2）实验比较复杂。4.2.3无侧限抗压强度试验；试验时，在不加任何侧向压力的情况下，对圆柱体试样施加轴向压力，直至试样剪切破坏为止。试样破坏时的轴向压力以qu表示，称为无侧限抗压强度。对于饱和软粘土，可以认为=0，此时其抗剪强度线与轴平行，且有cu=qu/2。所以，可用无侧限抗压试验测定饱和软粘土的强度。4.2.4十字板剪切试验。十字板剪切试验是一种土的抗剪强度的原位测试方法，这种试验方法适合于在现场测定饱和软粘土的原位不排水抗剪强度。十字板剪切试验采用的试验设备主要是十字板剪力仪。试验时，先将十字板压入土中至测试的深度，然后由地面上的扭力装置对钻杆施加扭矩，使埋在土中的十字板扭转，直至土体剪切破坏（破坏面为十字板旋转所形成的圆柱面）。4.2.5饱和粘性土剪切试验方法的选择根据排水条件，室内抗剪强度试验有以下三种方法：1不固结不排水剪(或称快剪)这种试验方法在全部剪切试验过程中都不让土样排水固结。2固结不排水剪(或称固结快剪)在周围压力（或法向压力）作用下使土样完全固结，而在土样的剪切至破坏的过程中不（或来不及）排水。3固结排水剪(或称慢剪) 隙水充分排出，始终保持u=0。在实际工程中，要根据地基土的实际受力情况和排水条件选用合适的试验方法。如果施工周期缩短，结构荷载增长速率较快，因此验算施工结束时的地基短期承载力时，采用不排水剪，以保证工程的安全。对于施工周期较长，结构荷载增长速率较慢的工程，宜根据建筑物的荷载及预压荷载作用下地基的固结程度，采用固结不排水剪。4.3 孔隙压力系数：肯普顿(Skempton)根据三轴试验结果，提出了在复杂应力状态下的孔隙压力表达式为： 式中：A、B分别为不同应力条件下的孔隙压力系数。 a、等向应力3作用下的孔隙压力u3和孔隙压力系数B 4.4 饱和黏性土的抗剪强度b、固结不排水抗剪强度a、不固结不排水抗剪强度c、固结排水抗剪强度d、三种不同排水条件下的抗剪强度关系4.5 竖向荷载作用下地基破坏形式（1）整体破坏一般发生在砂类土荷较硬的土层中且基础埋深较浅；（2）局部破坏一般发生在地基为一般粘性土或中密砂土，基础埋深较浅时，或地基为砂性土或粘性土，基础埋深较大时；（3）当地基为松砂、饱和软粘土时常常发生冲剪破坏。4.6 地基临塑荷载和临界荷载（1）地基的临塑荷载：是在外荷载作用下，地基中刚开始产生塑性变形时的基础底面压力。（2）临界荷载：在外荷载作用下，地基中塑性变形区最大深度限制在基础宽度的四分之一（或三分之一）时相应的基底应力。（3）临塑荷载、临界荷载及极限荷载分别对应地基受荷与变形的不同阶段，临塑荷载对应于地基变形的第一阶段的结束点即刚刚出现塑性变形的情况；临界荷载与其定义有关，常用的P1/4公式是对应于塑性开展区深度为基础宽度的1/4时的荷载大小；极限荷载则是地基完全进入塑性变形阶段的荷载。4.7浅基础的地基极限承载力（1）地基的容许承载力：指有足够的安全度保证地基稳定而且建筑物基础的沉降量不超过容许值的承载力（即所对应的最大基底压力）。（2）地基的极限承载力：也称极限荷载，指地基土体中的塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑动面时，地基所能承受的最大荷载。影响其大小的因素：土的抗剪强度指标、土的粘聚力、土的重度、基础埋深、基础宽度。（3）浅基础地基极限承载力的计算方法有：普朗德尔极限承载力理论、太沙基承载力理论、魏锡克极限承载力理论。5 土压力与土坡稳定性5.1 挡土墙的土压力5.1.1土压力：挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关还与挡土墙的刚度及其位移的方向与大小密切相关。5.1.2土压力的类型（1）静止土压力：挡土墙为刚性，不动时土处于弹性平衡状态，不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。(2)主动土压力：挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力成为主动土压力。(3)被动土压力：挡土墙向填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力增大为最大值，这时作用在挡土墙上的土压力成为被动土压力。5.2 朗肯土压力理论5.2.1该理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态.因此,可以根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立有关土压力的计算公式.基本假定：挡土墙后填土表面水平挡土墙墙背竖直光滑挡土墙为刚性体5.2.2朗肯主动土压力的计算墙移动使墙后土体达到极限平衡状态：.x= xmin= a ；z保持不变；滑裂面与大主应力作用面间的夹角为： 极限平衡条件: 式中：称为朗肯主动土压力系数。5.2.3朗肯被动土压力的计算墙移动使墙后土体达到极限平衡状态：x= xmax= p ；z保持不变；滑裂面与大主应力作用面间的夹角为：极限平衡条件: 式中： 称为朗肯被动土压力系数。5.3 库仑土压力理论5.3.1库仑土压力根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出的土压力理论。基本假定：墙后填土为无粘性土。挡土墙是刚性体；墙面粗糙5.3.2主动土压力（1）假定条件：挡土墙后填土是无粘性土;滑动破坏面为平面,设为BC，过墙踵;墙前移，滑动土体ABC为刚塑性体下滑。（2）被动土压力假定条件：挡土墙后填土是无粘性土;滑动破坏面为平面,设为BC，过墙踵;墙推向墙后土体，滑动土体ABC为刚塑性体上移。5.4 挡土墙的设计5.4.1 挡土墙的类型: （1）重力式挡土墙（2）悬臂式挡土墙（3）扶壁式挡土墙5.4.2挡土墙的计算:设计方法：先假定截面尺寸，然后验算稳定性及强度，若不满足要求，再修改设计。计算内容：（1）稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑动验算；（2）地基承载力验算；（3）墙身强度验算。5.5 土坡的稳定性分析（1） 滑坡的根本原因：边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。（2） 滑坡的具体原因： 滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等；滑面上的抗剪强度减小：如浸水作用使土体软化、含水量减小使土体干裂，抗滑面面积减小、地下水位上升使有效应力减小等。（3） 土坡的稳定分析就是利用土力学理论研究发生滑坡时滑面可能的位置和形式、滑面上的剪应力和抗剪强度的大小、抵抗下滑的因素以及如何采取措施等问题。土坡的稳定安全度用安全系数表示。6 岩土工程勘察6.1 岩土工程勘察的任务和内容6.1.1任务：按照建筑物所处的不同阶段的要求，正确反应工程地质条件，查明不良地质作用和地质灾害，为工程的设计、施工以及岩土治理加固、开挖支护和降水等，提供真实可靠的工程地质资料和必要的技术参数，同时对工程存在的有关岩土工程问题做出论证和评价。6.1.2岩土工程勘察的内容主要有：工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测，最终根据以上几种或全部手段，对场地下程地质条件进行定性或定量分析评价，编制满足不同阶段所需的成果报告文件。6.1.3岩土工程安全等级： 安全等级破坏后果工程类型一级很严重重要工程二级严重一般工程三级不严重次要工程6.1.4房屋建筑与构筑物安全等级安全等级破坏后果建筑类型一级很严重 重要的工业与民用建筑物；20层以上的高层建筑；体型复杂的14层以上的高层建筑；对地基变形有特殊要求的建筑物；单桩承受的荷载在4000kN以上的建筑物二级严重一般的工业与民用建筑三级不严重次要的建筑物6.1.5场地复杂程度等级等级一级二级三级建筑抗震稳定性危险不利有利(或地震设防烈度6度)不良地质现象发育情况强烈发育一般发育不发育地质环境破坏程度已经或可能强烈破坏已经或可能受到一般破坏基本未受破坏地形地貌条件复杂较复杂简单6.1.6岩土工程勘察等级： 甲级、乙级、丙级6.2 岩土工程勘察的方法6.2.1岩土工程勘察的方法或技术手段，有以下几种：(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质昔的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察日的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义，包括施T阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料，可以反求出某些工程技术参数，并以此为依据及时修正设计，使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行，但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象，应在建筑物竣工运营期间继续进行。6.2.2岩土工程地质勘测的测绘和调查及其它相关工作内容工程地质测绘和调查一般在岩土工程勘察的早期阶段进行，也可以用于详细勘察阶段的对某些专门地质问题进行补亢调查。工程地质测绘和调查能在较短的时间内查明较大范围的主要工程地质条件，不需要复杂设备和大量资金、材料，而且效果显著。工程地质测绘和调查的主要任务是在地形地质图上填绘出测区的工程地质条件，其内容应包括测区的所有工程地质要素，即查明拟建场地的地层岩性、地质结构、地形地貌，水文地质条件、工程地质动力地质现象、已经有的建筑物的变形和破坏情况及以往的建筑经验、可利用的天然建筑材料的质量及其分布等方面，因此它属于多项内容的地表地质测绘和调查。6.3 岩土工程勘察报告7 浅基础7.1 地基基础设计原则对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度。应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影响建筑物的使用功能和外观。基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符合使用需要，满足地基承载力 (稳定性)和变形要求外，还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。7.2 浅基础的类型：据基础刚度分：刚性基础和柔性基础；据形状和大小可分：独立基础、条形基础、十字交叉条形基础、筏形基础、箱形基础及壳体基础；根据基础所用材料的性能可分：砖砌体、石材及石材砌体、混凝土和毛石混凝土、灰土和三合土和钢筋混凝土。7.3 基础埋置深度的确定7.3.1度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称基础埋深。7.3.2深度，应按下列条件确定:（1）筑物的用途，有无地下设施，基础和形式和构造；（2）作用在地基上的荷载大小和性质；（3）工程地质和水文地质条件；（4）相邻建筑物的基础埋深；（5）地基土冻胀和融陷的影响。7.3.3稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土作持力层。除岩石地基外，基础埋深不宜小于 0.5m。高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力，变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的 1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的 1/181/20。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求。7.4 地基承载力的确定（1）原位试验法：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。 （2）理论公式法：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。 （3）规范表格法：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。 （4）当地经验法：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。7.5偿性基础概述：又称浮基础，是指建筑物基础开挖卸去的土重部分抵偿了上部结构传来的荷载的基础。8 桩基础及其他深基础8.1.1 桩基础的类型（1）摩擦型桩：摩擦桩、端承型桩。（2） 按桩材分类：木桩、钢筋混凝土桩、素混凝土桩钢桩、组合材料桩。（3）按成桩方法分:非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩(4)径大小分：小直径桩、中等直径桩、大直径桩。（5）施工方法:预制桩和灌注桩8.1.2桩基础：是一种深基础，它由设置于土中的桩和桩顶联结的承台共同组成，或由柱与桩直接联结而成。承台：承台将所有桩的顶部由联成一整体并传递荷载。在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构。8.1.3桩基础适用条件(1)荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；(2)河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；（3）当地基计算沉降过人或结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软(高压缩性)土层，将荷载传到较坚实(低压缩性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀；（4）当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施工困难和避免水下施工；（5）地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。8.2竖向荷载作用下单桩的工作性状8.2.1桩的荷载传递：在轴向荷载作用下，桩身将发生弹性压缩，同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生 压缩变形，这两者之和构成桩顶轴向位移。桩与桩周土体紧密接触，当桩相对于土向下位移时，土对桩产生向上作用的桩侧摩阻力。在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服这种阻力，故桩身截面轴向力随深度逐斩减小，传至桩底截面的轴向力为桩顶荷载减去全部桩侧阻力，并与桩底支承反力(即桩端阻力)大小相等、方向相反。8.2.2单桩的破坏模式：单桩在轴向荷载作用下其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型。8.2.3桩侧负摩阻力（1）穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；（2）桩周存在软弱土层，临近桩地面有较大长期荷载，或地面大面积堆载。（3）降低地下水位，土有效应力增加，产生显著沉降。8.3 群桩竖向承载力8.3.1群桩：由若干根单桩组成，上部用承台连成整体。群桩效应: 群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。8.2.2群桩效应系数：用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。影响群桩效应的因素：承台刚度；基土性质；基桩间距。8.4 桩基水平承载力与位移计算单桩的水平承载力特征值的确定应符合下列规定：（1）对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定，试验方法可按现行行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ 106 执行。（2）钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值。（3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值。（4）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值：式（5.7.2）（5）验算永久荷载控制的桩基的水平承载力时，应将上述25 款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.80；验算地震作用桩基的水平承载力时，宜将按上述25 款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。8.5其他深基础8.5.1把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。8.5.2沉井基础。特点：这种基础现采用较少。由于它整体性好、刚度大、传力可靠，在大跨度和深水地区修建桥梁仍被采用。8.5.3地下连续墙定义：在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖一条狭长的深槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇筑混凝土，筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的墙壁。 分类：（1）按成墙方式：桩排式、壁板式、桩壁组合式。（2）按用途：临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼作临时挡土墙的地下连续墙；(3)按填筑的材料：土质墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙（现浇和预制）和组合墙（预制钢筋混凝土墙板和现浇混凝土的组合，或预制钢筋混凝土墙板和自凝水泥膨润土泥浆的组合）9 地基处理9.1.1地基处理对象：一般是软弱土地基和特殊土地基。目的：提高地基土的抗剪强度，即提高地基承载力；改善地基土的压缩特性，增加其密实度，减小基础的沉降和不均匀沉降；改善其透水性，消除其它不利因素的影响，达到满足建筑物对地基强度与变形要求的目的。 9.1.2特点：强度低、压缩性高、透水性小，通常无法满足建筑物对地基强度和变形条件的要求，因此工程中常需对此类地基进行加固处理。 9.2 换填垫层法9.2.1定义：将基础底面下一定深度范围内的软弱土层挖去，然后分层回填强度较大的砂、碎石、素土或灰土等材料，并加以夯实或振密的一种地基处理方法。适用于：淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。 9.2.2作用：提高地基的承载力；减少地基的沉降量；加速软弱土层的排水固结；防止冻胀；消除冻胀土的冻胀作用。 9.3 预压法9.3.1定义：在建筑物建造前，对天然地基或已设排水体的地基施加预压荷载，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性的地基处理方法。9.3.2加固机理：在饱和软土地基上施加荷载后,孔隙水被缓慢排除，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。适用：淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。 9.4 强夯法和强夯置换法9.4.1定义：反复将夯锤（10040 T）从高处（1040m）自由落下，给地基冲击和振动能量，强制压实地基，从而提高地基土承载力并降低其压缩性，还可改善地基土抵抗振动液化能力和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。 9.4.2用于：处理松散的碎石土、杂填土、砂土，低饱和度的粉土、粘土、湿陷性黄土；在高饱和度的细粒土地基上应慎重使用。9.5 振冲法振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。 9.6 挤密法灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为515m.当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法；当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。9.7 化学加固法是利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶凝物质或使土颗粒表面活化,在接触处胶结固化,以增强土颗粒间的连结，提高土体的力学强度的方法。常用的加固方法有硅化加固法、碱液加固法、电化学加固法和高分子化学加固法。9.8 水泥粉煤灰碎石（CFG）桩法水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。9.9托换技术解决原有建筑物的地基处理、基础加固或改建问题，解决在原有建筑物基础下修建地下工程，以及新建工程临近原有建筑物而影响到原有工程安全等问题的技术总称。分为补救托换；预防托换；维持托换.10 特殊土地基10.1 湿陷性黄土地基10.1.1湿陷性黄土，就是天然黄土在一定压力作用下，当浸水后结构迅速破坏，而发生显著下沉的现象。具有这种特性的黄土称为湿陷性黄土，不具有这种特性的黄土称为非湿陷性黄土。10.1.2湿陷系数的确定 湿陷系数是判定黄土是否具有湿陷性，以及湿陷性的强弱程度的数值指标，以s表示。该指标是通过室内试验内的浸水试验求出的，土样在某压力下的湿陷系数s用下式表示：10.1.3湿陷性黄土地基的湿陷等级的确定，湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值来判定。10.1.4湿陷性黄土地基的设计和施工，除了必须遵循一般的设计和施工原则外，还应针对湿陷性特点，采用适当的工程措施，包括以下三个方面：地基处理，以消除产生湿陷性的内在原因；防水和排水，以防止产生引起湿陷的边界条件；采取结构措施，以改善建筑物对不均匀沉降的适应性和抵抗的能力。10.2 膨胀土地基10.2.1定义：具有遇水膨胀，失水收缩的特征的土，称为膨胀土。膨胀土的特点是土体中含有大量的亲水性粘土矿物成分，比如伊利石、蒙脱石，在环境湿度变化影响下可产生强烈的胀缩变形。10.2.2膨胀土的工程特性及对工程的危害（1）膨胀土的工程特性、胀缩性、崩解性 、多裂隙性 、超固结性 、风化特性 、强度衰减（2）对工程的危害 、对建筑物的影响:胀土地基上易遭受破坏的大多为埋置较浅的低层建筑物，一般是三层以下的民房。房屋损坏具有季节性和成群性两大特点，房屋墙面角端的裂缝常表现为在山墙上出现对称或不对称的倒八字形缝，外纵墙下部出现水平缝，墙体外侧有水平错动，由于土体的胀缩交替，还会使墙体出现交叉裂缝。、对道路交通工程的影响:膨胀土地区的道路，由于路幅内土基含水率的不均匀变化，从而引起不均匀收缩，并产生幅度很大的横向波浪形变形。雨季路面渗水，路基受水浸软化，在行车荷载下形成泥浆，并沿路面的裂缝和伸缩缝溅浆冒泥。、对边坡稳定的影响10.2.3膨胀土地基的处理措施 在膨胀土地区进行建筑时，除对建筑物的设计、布局和施工等方面采取必要的措施之外，还应对膨胀土地基进行处理，以减少其胀缩量。（1）基础埋置深度的选择根据采取的基础形式、处理方法及上部结构对地基不均匀沉降的敏感程度，并考虑膨胀土的膨胀性、膨胀土的埋藏深度及大气的影响深度确定基础的埋置深度。（2）基础设计方案的选择 应充分利用地基土的容许承载力，并采用缩小地基的基底面积，合理选择基底形式等措施，以增大基底压力，减少地基膨胀变形量。（3）地基的防水保护措施 加强对建筑物周围的显度控制，减小气候和人为