第二章场地地基和基础PPT课件

1、二、场地类别划分指标（依据） 01-10抗震设计规范的双指标： 指标1：土层等效剪切波速 指标2：场地覆盖层厚度 “89”规范的双指标： 指标1：场地土类型 指标2：场地覆盖层厚度 第1页/共39页三、场地类别划分标准 根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为五类：等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场地类别场地类别0 类类1 类类类类类类类类vs8000800 vs5000500 vse 25055250 vse 150 3350 50vse 150 33151580 80抗震规范表各类建筑场地的覆盖层厚度（m）注：表中vs为岩石的剪切波速。第2页/共39页根据场地覆土厚度及土的剪切波速确定

2、建筑物的场地类别，由场地类别和地震分组查表得场地设计特征周期，由设计特征周期计算地震影响系数，最后由地震影响系数计算地震作用。 第3页/共39页四、场地的卓越周期（场地的自振周期）指地表振动的频度周期关系曲线上频度最大值对应的周期。计算公式sevdT04Vse-土层等效剪切波速（m/s）d0-场地土计算深度，取地面下20m和场地覆盖层厚度两者的较小值； 在抗震设计中应使建筑物的自振周期避开场地的卓越周期以免发生共振。第4页/共39页例题2-1 已知某建筑场地的钻孔地质资料如表例2-1所示，试确定该场地的类别 。土层底部深（土层底部深（m m） 土层厚土层厚 （m m）岩土名称岩土名称剪切波速剪

3、切波速 （m/sm/s）2.502.502.502.50杂填土杂填土2002004.004.001.501.50粉土粉土2802804.904.900.900.90中砂中砂3103106.106.101.201.20砾砂砾砂500500idsiv表例2-1第5页/共39页mdv90. 40 故场地覆盖层厚度 因为地表下4.90m以下土层的 = 500m/s,sivmd90. 40 计算深度取覆盖层厚度与20m两者较小值(1) 确定覆盖层厚度解：(2)计算等效剪切波速，smvddvnisiise/2363109 . 028050. 120050. 290. 410 土层底部深（土层底部深（m m

4、） 土层厚土层厚 （m m）岩土名称岩土名称剪切波速剪切波速 （m/sm/s）2.502.502.502.50杂填土杂填土2002004.004.001.501.50粉土粉土2802804.904.900.900.90中砂中砂3103106.106.101.201.20砾砂砾砂500500sivid第6页/共39页故属于类场地等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场地类别场地类别0 类类1 类类类类类类类类vs8000800 vs5000500 vse 25055250 vse 150 3350 50vse 150 33151580 80mdv90. 40 场地覆盖层厚度等效剪切波速smvse/2

5、36 查表得，5090. 430 mdv,150/236250 smvse第7页/共39页 表例2-2为8层、高度为24m丙类建筑的场地地质钻孔资料（无剪切波速资料），试确定场地类别。土层底部深度土层底部深度(m)(m)土层厚度土层厚度(m)(m)岩土名称岩土名称地基土静承载力特征值地基土静承载力特征值（kPakPa）2.202.202.202.20杂填土杂填土1301308.008.005.805.80粉质黏土粉质黏土14014012.5012.504.504.50黏土黏土15015020.7020.708.208.20中密的细砂中密的细砂18018025.0025.004.304.30基岩

6、基岩700700例题2-2表例2-2第8页/共39页解：（1）确定场地覆盖层厚度：m7 . 02d0v 土层底部深度土层底部深度(m)(m)土层厚度土层厚度(m)(m)岩土名称岩土名称地基土静承载力特征值地基土静承载力特征值（kPakPa）2.202.202.202.20杂填土杂填土1301308.008.005.805.80粉质黏土粉质黏土14014012.5012.504.504.50黏土黏土15015020.7020.708.208.20中密的细砂中密的细砂18018025.0025.004.304.30基岩基岩700700场地计算深度：m02d0 （取覆盖层厚度与20m两者较小值）(2

7、)计算等效剪切波速：第9页/共39页3、土的类型划分 注： fak 为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa) vs 为岩土剪切波速土的类型土的类型 岩土名称和性状岩土名称和性状 土层剪切波速土层剪切波速范围（范围（m/sm/s）岩石岩石坚硬、较硬且完整的岩石坚硬、较硬且完整的岩石v vs s800800 坚硬土或坚硬土或软质岩石软质岩石 破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土800 v800 vs s 500 500中硬土中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，f fa

8、 ak k150150的粘性土和粉土，的粘性土和粉土，坚硬黄土坚硬黄土 500 v500 vs s 250 250中软土中软土稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂，稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂， f fa ak k 150150的黏性土和粉土，的黏性土和粉土， f fa ak k 130 130的填土的填土 ，可塑新黄土可塑新黄土250 v250 vs s 150 150软弱土软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的黏性土和粉土，淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的黏性土和粉土， f fa ak k 130 130的填土，的填土，流塑黄土流塑黄土 v vs s 150 15010

9、层和高度24m以下的丙类建筑及丁类建筑 适用于：表图的类型划分和剪切波速范围抗震规范GB50011-2010第10页/共39页解：（1）确定场地覆盖层厚度：m7 . 02d0v 土层底部深度土层底部深度(m)(m)土层厚度土层厚度(m)(m)岩土名称岩土名称地基土静承载力特征值地基土静承载力特征值（kPakPa）2.202.202.202.20杂填土杂填土1301308.008.005.805.80粉质黏土粉质黏土14014012.5012.504.504.50黏土黏土15015020.7020.708.208.20中密的细砂中密的细砂18018025.0025.004.304.30基岩基岩7

10、00700场地计算深度：m02d0 （取覆盖层厚度与20m两者较小值）(2)计算等效剪切波速：smvsi/150 150250150250150250m/s192200/5 . 7200/5 .47200/8 . 5150/2 . 27 .2010 nisiivddtdvse/0 平均值计算深度内的土层厚度第11页/共39页场地覆盖层厚度：m7 . 02d0v 等效剪切波速：（3）确定建筑场地类别故属于类场地m/s192 sev等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场地类别场地类别0 类类1 类类类类类类类类vs8000800 vs5000500 vse 25055250 vse 150 3350

11、 50vse 150 33151580 80第12页/共39页例题2-3 表例2-3为某工程场地地质钻孔资料。试确定该场地的覆盖层厚度。土层编号土层编号 土层底部深度（土层底部深度（m m）土层厚度土层厚度 （m m） 岩土名称岩土名称剪切波速剪切波速 （m/sm/s）3.003.003.003.00杂填土杂填土1201205.505.502.502.50粉质黏土粉质黏土1401408.008.002.502.50细砂细砂14514510.4010.402.402.40中砂中砂42042013.7013.703.303.30砾砂砾砂430430表例2-3解： 由第层土顶面埋深为8m，大于5m，

12、且其剪切波速均大于该层以上各土层的2.5倍，而第层和第层土的剪切波速均大于400m/s，所以覆盖层厚度取地面至第层土顶面的距离，即取8m。第13页/共39页2 场地、地基和基础 2.1场地 2.1.1场地土及场地覆盖层厚度 场地类别 2.2天然地基与基础的抗震验算 不进行天然地基及基础抗震验算的建筑 天然地基在地震作用下的抗震承载力验算 2.3液化土与软土地基 地基土的液化 液化的判别 可液化地基的抗震措施 软土地基的抗震措施 2.4 桩基的抗震设计 可不进行桩基的抗震验算的条件 桩基的抗震设计第14页/共39页第15页/共39页 补充：天然地基的震害特点及其抗震措施一、天然地基的震害特点高压

13、缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震中产生不同程度的震陷，从而造成或加剧了上部结构的倾斜或破坏。杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，由于多为旧水坑、洼地等，土质稀散且强度较低，地震中易产生沉陷，使结构开裂。沟、坑、故河道，坡地中半挖半填等非均质地基，在地基中的不均匀沉陷或地裂缝上会引起上部结构破坏。第16页/共39页二、天然地基的抗震措施1、软弱粘性土地基 特点：压缩性较大，抗剪强度小，承载能力低。震害特点：使建筑物产生较大的附加沉降和不均匀沉降。处理措施：桩基；地基加固处理；以及类似减轻液化影响的基础处理措施和上部结构的处理措施。 第17页/共39页2、杂填土地基（一般是人类任意堆填

14、而成) 特点：组成物质杂乱，结构疏散，厚薄不一，均匀性很差，强度低，压缩性高。 震害特点：不均匀沉降导致上部结构开裂。 处理：当杂填土的上层较薄时，可全部挖除（换土）；杂填土较厚时，采用地基加固的方法（如挤密桩等）。第18页/共39页3、不均匀地基 一般位于旧故河道边，暗藏沟坑边缘，半挖半填的地带，以及土质明显不均匀的其他地段。 震害特点：易引起地基失效，加剧上部结构的破坏。处理措施：地基加固处理第19页/共39页4、地基加固处理方法 A、换土垫层法 换土厚度3m 适用：各种软弱地基（但换土深度有限，处理后仍有变形） 上部荷载较小，沉降要求不严时用这种方法。B、重锤夯实法 适用：压实各种稍湿粘

15、土、砂土、杂填土地基（在最优含水量时下锤，若含水量过大，可换土；若含水量过小，可洒水，使之变为最优含水量。）第20页/共39页C、挤密桩法（运用广泛）适用：松散土、杂填土、可液化土，对饱和软粘土不适用。D、强夯振冲法适用：浅层饱和砂土（可防止液化）E、砂井预压法（是一种深层加固方法）适用：深厚的粉土层，淤泥质粘土层，淤泥质薄软土地基加固。 F、振冲法（用振冲设备，常用水冲） 工作时，先启动电击带动偏心块高速旋转，同时喷射高压水，使形成孔洞，到一定深度后，填5-40mm碎石振实，形成碎石桩。第21页/共39页2 场地、地基和基础 2.1场地 2.1.1场地土及场地覆盖层厚度 场地类别 2.2天然

16、地基与基础的抗震验算 不进行天然地基及基础抗震验算的建筑 天然地基在地震作用下的抗震承载力验算 2.3液化土与软土地基 地基土的液化 液化的判别 可液化地基的抗震措施 软土地基的抗震措施 2.4 桩基的抗震设计 可不进行桩基的抗震验算的条件 桩基的抗震设计第22页/共39页可不进行天然地基及基础抗震验算的建筑只有少数房屋是由地基的原因而导致上部结构的破坏。导致上部结构破坏的地基大多是液化地基、易产生震陷的软土地基和严重不均匀地基。大量的一般性地基具有良好的抗震性能，极少发现因地基承载力不够而产生震害。（一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，而且在建筑物自重的长期作用下地基承载能力还会提

17、高，虽然地震时，地基所受的荷载提高，但由于地震作用历时较短，地基承载力有所提高，这在一定程度上减少了地基遭受破坏的可能性。）我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算，对容易产生地基基础震害的液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。由震害调查得到下面结论：第23页/共39页1 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑；2 地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑： 1）一般的单层厂房和单层空旷房屋； 2）砌体房屋； 3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架 抗震墙房屋； 4）基础荷载与3）项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗 震墙

18、房屋。下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：抗震规范注：软弱黏性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层。第24页/共39页天然地基地震作用下的承载力验算一、地基土抗震承载力确定地基抗震承载力在静力设计承载力基础上调整。调整的出发点： 国内外研究资料表明：除十分软弱土之外，多数土在有限次的动载下，一般土的动承载力皆比静承载力高。考虑地震作用的偶然性、短暂性及工程经济等因素，地基在地震作用下的可靠性应比静力作用下的可靠性有所降低。第25页/共39页地基土抗震承载力：asaEff-调整后的地基抗震承载力设计值-地基抗震承载力调整系数aEfs-深宽

19、修正后的地基承载力特征值，按建筑地基基础设计规范GB50007采用。 af深宽修正后的地基承载力特征值，应按现行国家标准建造地基基础设计规范采用表4.2.3 地基抗震承载力调整系数1.0淤泥，淤泥质土，松散的砂，杂填土，新近堆积的黄土及流塑黄土1.1稍密的细、粉砂， 的粘性土和粉土，可塑黄土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细粉砂 的粘性土和粉土，坚硬粉土1.5岩石，稍密的碎石土，密实的砾、粗、中砂， 的粘性土和粉土岩土名称和性状akPa300kfkPa300kPa150kfkPa150kPa100 kf抗震规范第26页/共39页规范规定：基础底面平均压力和边缘最

20、大压力应符合下式要求：aEkfp aEkfp2 . 1max, max,kpkpaEf-地震作用效应标准组合的基础底面平均压力（kPa)-地震作用效应标准组合的基础底面边缘最大压力(kPa)-调整后的地基抗震承载力 高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现脱离区（零应 力区）； 其它建筑基础底面与地基土之间脱离区（零应力区）面积不应超过基础 底面面积的15%。二、地基土的抗震承载力验算抗震规范第27页/共39页2 场地、地基和基础 2.1场地 2.1.1场地土及场地覆盖层厚度 场地类别 2.2天然地基与基础的抗震验算 不进行天然地基及基础抗震验算的建筑 天然地基在地震作用下的抗震承

21、载力验算 2.3液化土与软土地基 地基土的液化 液化的判别 可液化地基的抗震措施 软土地基的抗震措施 2.4 桩基的抗震设计 可不进行桩基的抗震验算的条件 桩基的抗震设计第28页/共39页第29页/共39页2 场地、地基和基础 2.1场地 2.1.1场地土及场地覆盖层厚度 场地类别 2.2天然地基与基础的抗震验算 不进行天然地基及基础抗震验算的建筑 天然地基在地震作用下的抗震承载力验算 2.3液化土与软土地基 地基土的液化 液化的判别 可液化地基的抗震措施 软土地基的抗震措施 2.4 桩基的抗震设计 可不进行桩基的抗震验算的条件 桩基的抗震设计第30页/共39页一、定义：2.3.地基土的液化液

22、化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂。处于地下水位以下的饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性，地基承载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。1964年美国阿拉斯加地震和日本新澙地震中大量出现。第31页/共39页砂土液化机理地震饱和砂土、粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移颗粒结构趋于压密颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压孔隙水压力急剧增加 孔隙水压力 = 土颗粒所受到的总的正压应力有效压应力（土颗粒通过其接触点传递的压应力）消失土颗粒处于悬浮状态土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失，形成了如“液体”的现象第32页/共39页地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。二、液化的震害第33页/共39页 唐山地震时，严重液化地区喷水高度可