基础工程学复习资料

基础工程学

总复习第一章绪论 地基——受建筑物影响的那一部分地层; 基础——建筑物向地基传递荷载的下部结构.d基础地基埋深地基——天然地基人工地基基础——浅基础深基础基础工程设计包括基础设计和地基设计：基础设计——基础形式、基础埋深、基底尺寸（面积）、基础内力、截面计算等。地基设计——地基承载力、地基变形计算、地基稳定性、地基处理。

基础设计需满足的三个基本要求：1）强度要求：2）变形要求：3）上部结构的其他要求：

浅基础：通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度虽超过5m,但小于基础宽度的大尺寸基础(如箱形基础),统称为天然地基上的浅基础。第二章天然地基上的浅基础浅基础的设计内容及步骤

1.选择基础的材料和类型，进行基础平面布置； 2.确定地基持力层，选择基础的埋置深度； 3.确定地基承载力 4.根据地基承载力，确定基础的底面尺寸，必要时进行下卧层强度验算、地基验算（包括变形与稳定性验算）； 5.进行基础的结构设计（内力分析、截面计算、同时满足构造要求）； 6.绘基础施工图，提出施工说明。地基计算的规定：（1）所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的规定，即基础底面的压力应符合下列要求：当轴心受压时当偏心受压时Pk≤fa

Pkmax≤1.2fa

（2）设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基 变形设计。S≤[S]（3）部分设计等级为丙级的建筑物，可不作变形验算.基础埋置深度的选择原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：除岩石以外，D大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）基础顶距离表土大于10cm，保护基础面。桥要求在冲刷深度以下1、建筑物的2、工程地质和水文地质条件3、地基土的冻胀4、场地环境条件其它控制因素：2002规范采用地基承载力特征值的概念： 在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力。地基承载力的概念我国规范中取：fa=Mbb+Mdmd+Mcck1通过公式计算2通过载荷试验确定3通过经验确定GBJ7-89规范：推荐查表方法GB50007-2002规范：取消了相关表格fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)对从载荷试试验、其他他原位测试试、规范表表格等方法法确定的承承载力，应应进行深度度和宽度修修正：fak：查表计算或或静载荷试试验确定的的承载力标标准值fa：深宽修正后后的承载力力特征值（（设计值））b、d：宽度和埋深深修正系数数：基础底面以以下土的重重度m：基础底面以以上土的加加权平均重重度b：大于6m按按6m考虑虑，小于3m按3m考虑4、按建筑筑经验确定定同一地区，，相同土层层，相近建建筑。地基变形验验算:变形验算要要求：计算算值≤允许值∆≤[∆]≤≥

fa——修正后的地地基承载力力特征值。。pk——基底压压应力设计计值（kPa）Fk——上部结结构作用在在基础顶面面的荷载设设计值(kN)；Gk——基础自自重及其台台阶上土的的重力（kN）；中心荷载：：G——平均重重度，一般般取20kN/m3GFd基础地面尺尺寸的确定定按地基承载载力确定基基础底面尺尺寸方形基础：：b≥b≥条形基础：：b×L≥独立基础：：≤1.2，≥0，

≤确定基底面面积的步骤骤：（1）按中中心受压求求A1。（2）考虑虑偏心荷载载，将A1扩大10%~40%得A。（3）验算算：例：某条形形基础，埋埋置深度为为2m，地地下水位埋埋深1m。。已知传至至基础顶面面的竖向轴轴心荷载，，弯弯矩。。设经修修正后的地地基承载力力特征值为为，，试确定基基础宽度b。扩大10％％，取b=2.2m。验算：：满足要求。。故取b=2.2m。地基软弱下下卧层承载载力验算：：F

pdzpcz软土Es1Es2对条形基础础：对矩形基础础：例：某钢筋筋混凝土条条形基础和和地基情况况见下图，，试验算软软弱下卧层层是否满足足要求？沉降量：基础某点的的沉降值；；沉降差：基础两点或或相邻柱基基中点的沉沉降量之差差；倾斜：基础倾斜方方向两端点点的沉降差差与其距离离的比值；；局部倾斜：：砌体结构沿沿纵向6~10m内内基础两点点的沉降差差与其距离离的比值。。地基变形验验算：建筑物需满满足地基变变形要求沉降量、沉沉降差、倾倾斜等∆≤[∆]地基稳定性性验算：水平荷载较较大时，稳稳定验算建筑在斜坡坡上时，稳稳定验算抗震验算PhPv扩展基础设设计刚性基础（（无筋扩展展基础）1:1.0–1:2.0Fbth0有刚性角要要求刚性基础设设计步骤:3、按宽高比决决定台阶高高度与宽度度——从基基底开始向向上逐步收收小尺寸，，使基础顶顶低于室外外地面至少少0.1m，否则应应需修改尺尺寸或基底底埋深。4、基础材料强强度小于柱柱的材料强强度时，应应验算基础础顶面的局局部抗压强强度，如不不满足，应应扩大柱脚脚的底面积积。1、确定基底面面积b×l;2、选刚性基础础类型;2、轴心荷荷载作用墙下钢筋混混凝土条形形基础设计计1、一般构构造要求基础高度和和配筋仍按按上上述方方法计算，，但剪力和和弯矩按下下式计算：：1）基础高高度按抗冲切强强度计算Fl[V]Fl=pjAc[V]=0.7hftbph0其中：冲切切力和抗力力分别为柱下钢筋混混凝土独立立基础设计计2）抗弯验验算（底板配筋筋）抗弯验算算控制扩展展基础的的配筋同理，同理，可可计算Ⅲ-Ⅲ截截面、ⅣⅣ-Ⅳ截截面的弯弯矩。按按同方向向取大值值进行配配筋。长方向钢钢筋置于于底层。。偏心受荷荷45ob0h0h0bh0h0l0l偏心荷载载一般都设设计为长长边偏心心，只需需对危险险部位进进行冲切切验算原理同上上M不均匀沉沉降造成成的危害害墙体裂缝缝；梁板拉裂裂；构配件损损坏；影响正常常使用。。防止的方方法采用筏基基或箱基基；采用深基基础；地基处理理；在建筑、、结构和和施工方方面采取取措施。。减轻不均均匀沉降降危害的的措施1、房屋屋体型力力求简单单建筑措施施2、控制制建筑物物的长高高比，合合理布置置墙体三层和三三层以上上房屋L/Hf≤2.5，如2.5<L/Hf≤3.0时，宜宜做到纵纵墙不转转折或少少转折，，内横墙墙间距不不宜过大大。3、设设置沉降降缝：从从基础至至屋面垂垂直断开开。设缝部位位：①平面转转折部位位。②高度或或荷载差差异较大大处。③地基土土的压缩缩性有显显著差异异处。④结构或或基础类类型不同同处。⑤分期建建造房屋屋的交界界处。⑥房屋长长高比过过大时在在房屋的的适当部部位。⑦拟设置伸伸缩缝处处4、保持持相邻建建筑物基基础间的的净距5、调整整建筑物物设计标标高结构措施施2、加加强上部部结构的的刚度，，改善基基础的不不均沉降降。（1）设设圈梁圈梁应四四周闭合合，必要要时在内内纵墙或或一定间间隔的横横墙也设设置，并并与外墙墙连接，，圈梁不不能连通通时应设设附加圈圈梁。（2）在在墙体上上开洞时时，宜在在开洞部部位配筋筋或采用用构造柱柱及圈梁梁加强。。1、减轻轻建筑物物的自重重轻型结构构、轻质质材料，，减少覆覆土。3、减减少基底底附加压压力①选用轻轻型结构构，减少少墙体自自重，采采用架空空地板代代替室内内厚填土土。②设地下下室或半半地下室室，调整整各部分分的荷载载分布、、基础宽宽度或埋埋置深度度。4、加强强基础刚刚度目的加强强基础平平面的整整体性，，设置必必要的条条基予以以拉接，，加设钢钢筋混凝凝土地梁梁。5、采用用对不均均匀沉降降欠敏感感的结构构型式排架，铰铰接结构构等。1）注注意施工工顺序：：先高后后低，先先重后轻轻，先主主体后附附属。2）在开开挖基坑坑时，避避免扰动动基底土土的结构构；尤其其注意对对淤泥和和淤泥质质土基槽槽底面的的保护，，减少扰扰动3）注意意井点降降水；在在已建的的房屋周周围不应应堆大量量的地面面荷载，，以免引引起附加加沉降。。施工措施施弹性半空空间模型型文克勒地地基模型型地基计算算模型第三章连连续续地地基基地基、基基础和上上部结构构共同作作用的概概念浅层地基基承载力力及变形形不满足足要求时时，需需采用深深基础。。常用的深深基础类类型包括括：第四章桩桩基础1.桩基基础2.沉井井基础3.地下下连续墙墙4.大直直径墩基基础一、桩基基础的适适用性1、桩基础的的优点(1)承载力高高。(2)沉降量小小且沉降降均匀。。(3)能承受一一定的水水平荷载载。(4)可以减小小机械基基础的振振幅、减减弱机械械振动对对结构的的不利影响响。(5)可以提高高建筑物物的抗震震能力。。(6)便于实现现基础工工程机械械化和工工业化。。2、采用用桩基的的条件（1）高高层建建筑。（2）重重型工工业厂房房和荷载载很大的的建筑物物。（3）沉沉降量过过大的建建筑物。。（4）软软弱地基基和某些些特殊土土上的永永久建筑筑物。（5）高高耸构筑筑物（受受水平力力和上拔拔力作用用）。（6）需需要减弱弱其振动动影响的的动力机机械基础础。（7）有有可能被被水冲刷刷的桥梁梁基础；；（8）需需穿越水水体或软软弱土层层的建构构筑物基基础。三、桩基基础的设设计原则则(1)承承载能能力极限限状态——所有桩基基础均计计算。(2)正正常使使用极限限状态——桩端为软软弱土的的一、二二级建筑筑物桩基基；桩端为粘粘性土、、粉土或或存在软软弱下卧卧层的一级级建筑物物。极限状态态分类：：二、桩的的分类桩基设计计应满足足下列基基本条件件：1）单桩桩承受的的竖向荷荷载不宜宜超过单单桩竖向向承载力力特征值值；2）桩基基础的沉沉降不得得超过建建筑物的的沉降允允许值；；3）对位位于坡地地、岸边边的桩基基应进行行桩基稳稳定性验验算。还应考虑虑特殊土土对桩基基的影响响。“减沉桩桩”数量量按沉降降控制条条件确定定。四、桩基基础的设设计内容容(1)选选桩基础础的数量量和几何何尺寸。。(2)确确定单单桩竖向向承载力力特征值值。(3)确确定桩基础础的数量、、间距和布布置方式。。(4)验验算桩基础础的承载力力和沉降值值。(5)桩桩身结构设设计。(6)承承台设计。。(7)绘绘制桩基础础施工图。。单桩竖向承承载力的确确定单桩竖向承承载力：指单桩在竖竖向荷载作作用下不失失去稳定，，也不产生过大的的沉降时，，所承受的的最大荷载载。单桩竖向承承载力桩身的材料料强度土对桩的支支承力一、按材料料强度确定定单桩承载载力QApfcc二、按土对对桩的支承承力确定单单桩承载力力1、载荷试验确确定单桩承承载力载荷试验确确定单桩承承载力02《地基规范范》Ra单桩竖向承承载力特征征值SQ0QuQ~S曲线线2、按《地地基规范》》经验公式式计算确定定1）《地基规范范》——单桩承承载力特征征值（kN）；——桩端端端阻力、桩桩侧阻力特特征值（kPa）；；——桩底端端横截面面面积（m2）——桩身周周长（m））；——第i层层岩土的厚厚度（m））。、静力触探标准贯入试试验可以采用原原位测试的的方法确定定。也可以利用用现有表格格查表求取取。当桩端嵌入入基岩时（（端承桩）），2）《桩基规范范》（2008）——单桩极极限承载力力标准值（（kN）；；——桩极限限端阻力、、桩极限侧侧阻力标准准值（kPa）；——桩底端端横截面面面积（m2）——桩身周周长（m））；——第i层岩土土的厚度（（m）。、单桩竖向承承载力特征征值应按下下式确定：：静力触探标准贯入试试验可以采用原原位测试的的方法确定定。也可以利用用现有表格格查表求取取。根据土的物物理指标与与承载力参参数之间的的经验关系系，确定大直径桩单桩极限承承载力标准准值时，可可按下式计计算：当桩端嵌入入基岩时（（端承桩））：3、按土的的抗剪强度度指标确定定4动力力测试法群桩的承载载力三、群桩基基础的承载载力计算（（2008桩基规范范）试验表明，，当桩的间间距当桩距距sa≥3d时不考考虑群桩效效应。桩基沉降计计算建筑桩基沉沉降变形计计算值不应应大于桩基基沉降变形形允许值。。群桩沉降计计算2002地地基规范法法计算桩基础础沉降时，，最终沉降降量宜按单单向压缩分分层总和法法计算。地地基内的应应力分布宜宜采用各向向同性均质质线性变形形体理论，，按下列方方法计算：1）实体深深基础（桩桩距不大于于6d）；；2）其他方方法，包括括明德林应应力公式方方法。2008桩桩基规范法法对于桩中心心距不大于于6倍桩径径的桩基,其最终沉沉降量计算算可采用等效作用分分层总和法法。等效作用面面位于桩端端平面，等等效作用面面积为桩承承台投影面面积，等效效作用附加加压力近似似取承台底底平均附加加压力。等等效作用面面以下的应应力分布采采用各向同同性均质直直线变形体体理论。正摩擦负摩擦桩侧负摩阻阻力定义桩在轴向荷荷载作用下下，桩身和和桩端土将将产生压缩缩变形，如如果桩周土土层由于某某种原因而而下沉，并并且它的下下沉量大于于桩身的下下沉量时，，在桩侧将将会产生向向下的摩阻阻力，称为为负摩阻力力。产生负摩阻阻力的原因因有（1）桩周周地面大面面积堆载、、填土或桩桩侧地面承承受局部较较大长期荷荷载；（2）桩基基场地降低低地下水位位；（3）自重重欠固结土土层的桩基基；新填土，灵灵敏土；（4）沉桩桩严重扰动动桩周土后后引起土的的固结；砂土液化、、冻土融解解（5）桩穿穿越厚层松松散填土、、自重湿陷陷性黄土进进入相对较较硬土层。。减少负摩阻阻力的工程程措施缓解办法：：1）对预制制桩：利用沥青减摩2）对灌注注桩：利用膨润土土泥浆产生生滑动层对干作业成成孔：采用塑料料膜桩的水平承承载力横向静力载载荷试验理论公式计计算桩的平面布布置原则基桩的最小小中心距应应符合表3.3.3的规定；；当施工中中采取减小小挤土效应应的可靠措措施时，可可根据当地地经验适当当减小。应选择较硬硬土层作为为桩端持力力层。桩端端全断面进进入持力层层的深度，，对于黏性性土、粉土土不宜小于于2d，砂砂土不宜小小于1.5d，碎石石类土，不不宜小于1d。当存存在软弱下下卧层时，，桩端以下下硬持力层层厚度不宜宜小于3d。对于嵌入倾倾斜的完整整和较完整整岩的全断断面深度不不宜小于0.4d且且不小于0.5m，，倾斜度大大于30%的中风化化岩，宜根根据倾斜度度及岩石完完整性适当当加大嵌岩岩深度；对对于嵌入平平整、完整整的坚硬岩岩和较硬岩岩的深度不不宜小于0.2d，，且不应小小于0.2m。土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基其他情况非挤土灌注桩3.0d3.0d非饱和土、部分挤土桩饱和非黏性土饱和黏性土3.5d3.0d4.0d3.5d挤土桩非饱和土、饱和非黏性土4.0d3.5d饱和黏性土4.5d4.0d钻、挖孔扩底桩2D或D+2.0m(当D>2m)1.5D或D+1.5m(当D>2m)沉管夯扩、钻孔挤扩桩非饱和土、饱和非黏性土2.2D且4.0d2.0D且3.5d饱和黏性土2.5D且4.5d2.2D且4.0d注：1、d—圆桩桩直径或方方桩边长，，D—扩大端设设计直径。。2、当纵横向桩桩距不相等等时，其最最小中心距距应满足““其他情况况”一栏的的规定。3、当为端承桩桩时，非挤挤土灌注桩桩的“其他他情况”一一栏可减小小至2.5d。表3.3.3基桩的最小小中心距桩承台设计计承台作用：：连结各桩桩，转换、、调整、分分配荷载。。桩基承台可可分为柱下下独立承台台、柱下或或墙下条形形承台（梁梁式承台））、筏板承承台、箱形形承台。桩基承台的的构造，应应满足抗冲冲切、抗剪剪切、抗弯弯承载力和和上部结构构要求.桩基础设计计原则、设设计内容和和步骤（一）桩基基础设计原原则当天然地基基不能满足足建筑物、、构筑物承承载力或沉沉降要求时时，一般可提出出桩基础、、地基加固固方案进行行比较。当当天然地基基承载能力已基本本满足或差差不多而地地基沉降偏偏大时，也也可考虑在在地基中设置部分分桩，成为为一种沉降降控制桩基基础，此时时，需按控控制沉降进行桩桩基础设计计。桩基础的设设计应符合合安全、合合理合经济济的要求。。对桩和承台台来说，应应有足够的的强度、刚刚度合耐久久性。（二）桩基基础设计基基本资料1、建筑本本身的资料料；2、建筑场场地、建筑筑环境资料料；3、岩土工工程勘察资资料；4、施工条条件和桩型型条件；5、供设计计比较用的的有关桩型型及实施的的可行性的的资料。（三）桩基基础设计基基本内容和和步骤1、收集设设计基本资资料，包括括提出勘察察要求并实实施勘察。。2、持力层层选择和桩桩型选择。。3、确定单单桩承载能能力。4、根据上上部结构荷荷载情况，，初步确定定桩的数量量和平面布布置，初步步确定承台台尺寸与埋埋置深度。。5、验算作作用于单桩桩的荷载，，若不符合合要求，需需调整平面面布置与承承台尺寸再再进行验算算，直至满满足要求。。6、验算群群桩承载力力和变形，，若不符合合要求则返返回第4步步修正设计计，直至满满足要求。。7、桩身结结构设计和和计算。8、承台设设计和计算算。9、绘制桩位位、桩身结构构和承台结构构施工图，编编制设计说明明。1）桩基中各各单桩的桩顶顶竖向力（1）轴心竖竖向力作用下下（2）偏心竖竖向力作用下下桩基承载力验验算（3）水平荷荷载Fk：荷载效应标准准组合下，作作用于承台顶顶面的竖向力力；Gk：桩基承台和承承台上土自重重标准值，对对稳定的地下下水位以下部部分应扣除水水的浮力；2）单桩承载载力验算荷载效应标准准组合：（1）轴心竖竖向力作用下下（2）偏心竖竖向力作用下下，除应满足足上式外还应应满足（3）水平承承载力：例：某承台下下为四根截面面直径为500mm的沉沉管灌注桩，，桩长10m，上部结构构通过柱传至至承台顶面的的荷载为，，。。土层层为可塑粘土土，桩的极限限侧阻力标准准值，极限端阻力力标准值。试验算该柱柱下独立承台台桩基础的承承载力。当桩的间距sa≥3d时时不考虑群桩桩效应。满足要求。桩基础软弱下下卧层验算（（桩基94规规范法）：当桩端平面以以下受力层范范围内存在软软弱下卧层时时，应进行软弱层的承载载力验算桩基础软弱下下卧层验算（（2008规规范法）对于桩距不超超过6d的群群桩基础，桩桩端持力层下下存在承载力力低于桩端持持力层承载力力1/3的软软弱下卧层时时，可按下列列公式验算软软弱下卧层的的承载力（实实体深基础））:软弱下卧层承承载力验算——作用于软软弱下卧层顶顶面的附加应应力；——软弱层顶顶面以上各土土层重度(地地下水位以下下取浮重度)的厚度加权权平均值；——硬持力层层厚度；——软弱下卧卧层经深度z修正的地基承承载力特征值值；5）桩基沉降降验算沉降计算方法法：实体深基础方方法（桩距距6d）明德林应力公公式方法6）桩基负摩摩阻力验算桩身结构设计计和计算桩的质量检验验抽芯超声波低应变、高应应变动测开挖检查第五章地基处处理理换土垫层法复合地基加密法预压加固法胶结法土工合成材料料第七章特特殊土土地基湿陷性黄土膨胀土红粘土盐渍土多年冻土湿陷性黄土地地基特征湿陷性黄土：：在覆盖土层层的自重应力力或自重应力力和附加应力力综合作用下下，受水浸湿湿后，土的结结构迅速破坏坏，并发生显显著的附加下下沉（湿陷）），强度降低低。非湿陷性黄土土：不湿陷的的黄土。湿陷系数：非湿陷性黄土土湿陷性黄土湿陷类型和湿湿陷等级（1）建筑场场地湿陷类型型的划分（2）黄土地地基的湿陷等等级（一）地基处处理－－破坏坏土的大孔结结构。（二）防水措措施－－建筑筑物的防水和和排水。（三）结构措措施－－增强强建筑物适应应不均匀沉降降的能力。湿陷性黄土地地基的工程措措施膨胀土地基膨胀土的性质质概念：膨胀土土是指土中粘粘粒成分主要要有亲水性矿矿物组成，同同时具有显著著的吸水膨胀胀和失水收缩缩两种变形特特性的粘性土土和泥质岩石石。膨胀土的特征征：粘粒含量很高高，粒径<0.002mm的颗粒含含量一般超过过20％;液液限限大于40%，塑塑性指数数IP大于17，一一般在22～～35之间。。自由膨胀率率一般超过40％。天然含水量接接近或略小于于缩限，液性性指数小于0;压缩性低。膨胀土的胀缩缩性指标膨胀土地基的的胀缩等级按地基胀缩变变形量划划分分：地基分级变形量Sc（mm）级别15sc<3535sc<70sc70ⅠⅡⅢ膨胀土地基的的评价膨胀土地基的的工程措施（一）设计措措施：建筑场地的选选择、建筑措措施、结构处处理、地基处处理。（二）施工措措施：排水、防水。。红粘土地基颜色为棕红或或褐黄，覆盖盖于碳酸盐岩岩系之上，其其液限大于或或等于50%的高塑性粘土土，应判定为为原生红粘土土。原生红粘土经经搬运、沉积积后仍保留其其基本特征，，且其液限大大于45%的粘土，可判判定为次生红红粘土。红粘土的工程程特性具有较好的水水稳性；粘粒含量高：：55％～70％；较大的孔隙比比e=1.1~1.7;天然含水量高高，w=30%~60%，常处于饱饱和状态Sr>85%；液性指数小-0.1~0.4，常处处于硬塑和坚坚硬状态；强度较高，压压缩性较低。。次生红粘土呈呈可塑～软塑塑状，压缩性性较高。红粘土地区的的岩溶和土洞洞红粘土地基的的评价1、地基稳定定性评价2、地基承载载力评价3、地基均匀匀性评价红粘土地基的的工程措施岩溶和土洞岩溶和土洞的的概念岩溶：可溶性岩层受受水溶蚀和机机械作用而形形成裂隙，溶溶沟，溶槽和和溶洞，等奇奇特的地面及及地下形态的的总称。土洞：岩溶地区上覆覆盖层在地表表水和地下水水作用下形成成的洞穴。岩溶发育的条条件岩溶和土洞地地基处理（一）处理地