地基与基础（同济版）638

10绪论同济大学出版社2目录0.1地基与基础的概念0.2地基与基础的重要性0.3本课程的内容和特点3

什么是地基、基础？学完本课程能做什么？怎么学、怎么考？地基基础类型地基基础工程事故实例4复习：结构传力途径情况1.本栋房屋（框架结构）梁柱

板人的重量5复习：结构传力途径情况1.本栋房屋（框架结构）梁柱

板人的重量基础地基67复习：结构传力途径情况2.国家大剧院89复习：结构传力途径情况2.国家大剧院Text？…

？人的重量10复习：结构传力途径情况2.国家大剧院？…

？人的重量基础地基11结构荷载基底压力上部结构、基础、地基示意图12基础：埋入土层一定深度并将荷载传给地基的建筑物下部结构。持力层：直接支撑建筑物基础的土层。下卧层(软弱)：持力层下部的土层。地基：承受建筑物荷载应力与应变不能忽略的土层。（有一定深度和范围）一、地基、基础的概念13二、地基基础的类型天然地基：没有经过人为处理，直接修建。人工地基：承载力低，高压缩性地基，人工处理后才能修建。14人工地基重锤夯实加固振动压实加固1516基础按埋深分：浅基础(≤5m)：用一般方法、工艺施工。深基础(桩基、沉井)：特殊工艺施工。常见的基础形式有如下类型：171)单独基础181)单独基础Individualfooting,padfoundation192)条型基础202)条型基础213)片筏基础22234)桩基础软土层244)桩基础25任务1：依据施工录像指出基础类型任务2：依据施工录像判别基础类型任务3：依据基础模型判别基础类型能力目标训练一基础类型识别26二、基础事故工程实例

案例一：意大利比萨斜塔271360年：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272年：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178年：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173年：动工目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°1590:伽利略在此塔做落体实验意大利比萨斜塔28基岩不均匀软土层地质剖面图原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。291838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:正常向游人开放。

处理措施30可归结为与土有关的变形问题

意大利比萨斜塔苏州虎丘塔日本关西机场案例总结（一）31加拿大特朗斯康谷仓

事故：1913年9月装谷物，10月当装了3万m3谷物时，1小时竖向沉降达30cm24小时倾斜27°西端下沉7.3m

东端上抬1.5m上部钢混筒仓完好无损原因：地基严重超载，加荷速率太快。

不满足强度条件32加拿大特朗斯康谷仓

处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了5米。33可归结为与土有关的强度问题

加拿大特朗斯康谷仓地基失稳香港宝城滑坡阪神等大地震中地基液化案例总结（二）34Teton坝（美国爱达荷州

）概况：土坝，高90m，长1000m，建于1972-1975年，1976年6月失事损失：直接损失8000万美元；起诉5500起，2.5亿美元；死14人，受灾2.5万人；损毁60万亩土地，32公里铁路。原因：地震引发的渗透破坏－水力劈裂35Teton坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。36Teton坝11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加37Teton坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。3811：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。Teton坝3911:57坝坡坍塌，泥水狂泻而下Teton坝4012：00过后坍塌口加宽Teton坝41洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton坝42失事后现场状况Teton坝43可归结为与土有关的渗透问题

美国Teton坝失事案例总结（三）44作业：资料收集：标志性建筑（诸如鸟巢、广州歌剧院）基础类型介绍要求：1.提交一篇介绍文章2.一周时间完成45Thanksforyourattention461工程地质与勘察同济大学出版社47目录1.1工程地质常识1.2土的特性1.3工程地质勘察481.1工程地质常识49

地质构造在层状岩体中表现最显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。１．地质年代基本概念把地史划分为5个代，代以下再分纪、世等；与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。地质时代单位有代、纪、世、期、时。502.第四纪沉积物“沉积土”基本上是在离我们最近的新生代第四纪（Q）形成的（距今约160万年），因此把土称为“第四纪沉积物”。由于沉积历史不长，尚未胶结岩化，通常是松散软弱的多孔体，与岩石的性质有较大的差别。残积土el岩石风化后残留在原地形成的土。

洪积土pl由暂时性洪流，将山区高地的碎屑物质携带至沟口或平缓地带堆积形成的土。

坡积土dl位于山坡上方的碎屑物质，在流水或重力作用下运移到斜坡下方或坡麓处堆积形成的土。冲积土al碎屑物质经水流搬运，在谷地、平原及河口地带堆积形成的土。淤积土在静水或缓慢流水中堆积而形成的土。冰积土碎屑物质或块石在冰川作用的搬运下，在谷地或沟口堆积所形成的土。风积土岩石风化碎屑物质经风力搬运作用至异地降落，堆积所形成的土。海积土mQ碎石、卵石土、砂土分布于沿岸滨海地带。粘性土在沿海河口，岸滩广泛分布511.地质构造

轴面Pivot枢纽翼部翼部向斜背斜轴面轴轴倾没角52

褶曲要素:为了正确描述和表示褶曲在空间的形态特征，对褶曲的各个组成部分给予了一定的名称，称为褶曲要素，褶曲要素主要有：53

断裂构造1）按与岩层产状的关系分类①走向节理与所在岩层走向大致平行；②倾向节理与所在岩层走向大致垂直；③斜交节理与所在岩层走向斜交。④岩层走向

分为二大类，一类是没有或只有微小断裂变位的节理；另一类是沿着断裂面有明显的相对位移的断层。断裂构造是地壳上发育最广泛的地质构造。54断层

断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的断裂构造。断层倾角下盘断层走向断层面上盘相对移动方向55断层的组合类型56一般将水在空隙中存在的形式分为五种，即：气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水。图1-10包气带 基本概念57岩土按其透水性的强弱分为透水的、半透水的和不透水的三类。表1-3给出常见岩土在常压下按透水程度的分类。表1-3岩土按透水程度的分类透水程度渗透系数k（m/d）岩土名称良透水的>10砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石透水的10～1.0粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石弱透水的1.0～0.01粘质粉土、细裂隙岩石微透水的0.01～0.001粉砂、粉质黏土、微裂隙岩石不透水的<0.001黏土、页岩2水文地质58地下水分类及其特征按地下水的埋藏条件，可将地下水分为包气带水、潜水和承压水三类；土壤水包气带表层土壤中的气态水、结合水、毛细水和下渗的重力水统称为土壤水。上层滞水贮存于包气带中局部隔水层之上的重力水称为上层滞水。潜水埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水叫潜水。59

承压水充满于两个稳定的隔水层之间的含水层中的重力水称为承压水。其上部的隔水层称作隔水顶板，下部的隔水层称作隔水底板。

60地下水对土木工程的影响（1）地面沉降（2）地面塌陷61（3）流砂

62（4）管涌

63（5）浮托作用当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。地下水不仅对建筑物基础产生浮托力，同样对其水位以下的岩石、土体也产生浮托力。（6）基坑突涌当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了隔水层顶板的厚度。当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地质现象称为基坑突涌。（7）地下水对混凝土的侵蚀641.2土的特性65

物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。（1）原生矿物化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。（2）次生矿物化学性质稳定，水稳性强。颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。1.土的三相组成土的固体颗粒——土的矿物成分66a.粘土矿物复合的铝－硅酸盐晶体，片状。高岭石：伊利石：蒙脱石：亲水性：蒙脱石>伊利石>高岭石b.倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生矿物（3）有机质蒙脱石67

粉粒的矿物成分是多样性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等难溶盐的颗粒；土颗粒的大小和形状

在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的，土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组:漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。见下表。

粘土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类，它们都是次生矿物。6820200.075~0.010.1~0.07569

土的颗粒级配（粒径级配）

土粒大小及其组成情况，通常以土中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。用途：这是决定无粘性土工程性质的主要因素。用它作为确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。粒径分析方法颗分试验：（1）筛分法：粒径>0.075mm。（2）比重计法或移液管法：粒径<0.075mm。颗分曲线：根据颗分试验成果，可以绘制颗粒级配曲线。如下图。7071

级配良好的判别：由曲线的坡度大致可判别土的均匀程度，如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。

利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc定量判别：Cu<5级配不良；Cu>5级配良好。

Cc反应曲线的整体形状，过大或过小都表示缺乏中间粒径。对砂类土，当同时满足3~15=cuCC和时，级配良好。>60102301060/dddCddCcu==.72土中的水固态自由水气态液态结合水重力水毛细水强结合水弱结合水土的三相组成——土中的水和气体粘性土的性质基本概念：73（一）土中水：1.结晶水

存在于矿物结晶中的水，只有在高温（>105C）下，才能从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。2.结合水

受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水土粒矿物内部的水-结晶水土中水74105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性2.土中的气体75强结合水弱结合水自由水（1）强结合水：没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。（2）弱结合水：厚度较强结合水大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传递静水压力。当含量较多时，使土具有一定的可塑性。3.自由水（1）重力水：在土中流动的水，受重力作用。（2）毛细水：由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。76（二）土中气1.开敞气体：对土无影响；2.封闭气体：使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。2.土的结构和构造（如下图）土的结构：单粒结构；蜂窝结构（粒径0.075~0.005mm）；絮状结构（粒径<0.005）。77单粒结构蜂窝结构絮状结构78土的结构变化（1）砂土的振动密实和液化1964年6月16日日本新瀉7.5级地震

79分散构造裂隙构造

土的构造

土的构造分为层理构造、分散构造和裂隙构造。80

表示土的三相组成比例关系的指标,称为土的物理性质指标。一、指标定义为了便于说明和计算，用三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系。气水土

粒3.土的物理性质指标81（一）土粒比重（土粒相对密度）dsds可用比重瓶法测定,但由于变化幅度不大（2.6~2.8),通常可按经验数值选用，如下表。粘性土土的名称砂土粉土粉质粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重参考值82（二）土的含水量

%sWmm=w含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标，一般用烘箱法测定。（三）土的密度

土的密度

用环刀法测定。83（四）干密度

d、饱和密度

sat、和有效密度

´mVVmVVmVWssWVssatsdrrrrr-=´.+==计算自重应力时，须采用土的重力密度，简称重度。土的湿重度

、干重度

d、饱和重度

sat、有效重度

´分别按下式计算：单位：84土的干重度γd(1)表达式：dγ=固体重力总体积=wsv(2)物理意义：单位体积的土在水分烘干后的重力，即干土的重力密度。(3)常见值：13~18KN/m3(4)工程应用：常用做填方工程中土体压实质量控制的标准。(5)换算公式：γd=1+ωγ852.土的饱和重度γsat(1)表达式：satγ=孔隙全部充满水的总重力总体积=wsv(2)物理意义：孔隙中全部充满水时单位体积的重力，即饱和度为100%时的重力密度。(3)常见值：18~23KN/m3+Vvγw(1)表达式：=wsv(2)物理意义：地下水位以下土体受水的浮力作用时单位体积的重力。(3)常见值：8~13KN/m3+Vvγw3.土的有效重度γ′γ′-vVγw=γsatγw-86（五）孔隙比e和孔隙率n（六）土的饱和度Sr土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态。Sr50为稍湿；50<Sr80很湿;Sr>80饱和。87令

w1=

w,Vs=1因所以VV=e,V=1+e二、指标的换算88基本概念土的物理状态指标，即要研究土的松密和软硬。

一、无粘性土的密实度

⑴密实度：单位体积土中固体颗粒的含量。

⑵密实度指标：

a.孔隙比e《规范》以孔隙比e作为砂土密实度的划分标准，分为：密实、中密、稍密、松散四状态。

b.标准贯入试验用标准贯入试验锤击数划分砂土密实度。4.土的物理状态指标89

c.野外鉴别方法对碎石土，通过观察，根据骨架颗粒含量和排列、可挖性、可钻性将其密实度划分为密实、中密、稍密。d.相对密度DrDr=(emax-e)/(emax-emin),考虑颗粒级配的影响。

90(3)砂土的密实度

砂土的密实度可用天然孔隙比衡量。一般e小于0.6，属密实的砂土，是良好的天然地基，当e大于0.95时，为松散状态，不宜作天然地基。但未考虑土颗粒级配的影响。若考虑级配因素，可采用相对密实度Dr来表示砂土的密实度：按Dr值可将砂土的密实状态划分如下三类：

1Dr>0.67密实的

0.67Dr>0.33中密的

0.33Dr>0松散的无粘性土的密实度91

标准贯入试验（StandardPenetrationTest）

标准贯入数N63.5

锤重：63.5kg

落距：760mm

打入深度：300mm无粘性土的密实度92

虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击数来划分砂土的密实度。砂土的密实度表中N=N´，N´为实测值。93（4）碎石土的密实度

碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分为密实、中密和稍密三种。(5)碎石土密实度野外鉴别方法（见下表）：94

粘性土最主要的性质是土粒与水相互作用产生的稠度。它反映土粒之间连接强度随含水量高低而变化的性质。A、稠度：是指土的软硬状态或土对受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。B、稠度界限：粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量。粘性土的物理特征95一、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。界限含水量的测定方法：塑限：搓条法（滚搓法）；液限：锥式液限仪（如下图）。粘性土的物理特征96粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑态固态或半固态97IP表示土处于可塑状态的含水量范围大小。它与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。土颗粒越细且含量越多，则比表面越大，土的结合水含量越高，IP越大。当水中高价阳离子浓度增加时，土粒表面吸附的反离子层厚度变薄结合水含量相应减少，IP也小；反之，IP变大。

1）.塑性指数IP：PLpIww-=（省去%）二、粘性土的塑性指数和液性指数982）.液性指数ILIL是反映粘性土软硬状态的指标。流动状态;可塑状态;固态。粘性土软硬状态的划分粘性土的物理特征99

液性指数反映粘性土软硬程度（稠度，潮湿程度）。固态或半固态可塑态液态

重塑土和原状土100

天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度衡量：根据灵敏度将饱和粘性土分为：低灵敏中灵敏和高灵敏三类。触变性：饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为触变性。qu,q’u—原状、重塑试样的无侧限抗压强度三、粘性土的灵敏度和触变性101

地基土（岩）分类的任务是根据分类用途和土（岩）的各种性质的差异将其划分为一定的类别。下面介绍（岩）土的工程分类：本节的分类方法为《地基规范》分类法。

一、岩石1、定义：颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。

⑴按坚固性分为：硬质岩石、软质岩石。

⑵按岩石风化程度分为：微风化、中等风化、强风化。

⑶按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

5.地基土（岩）的工程分类102

二、碎石土1、定义：粒径d>2mm的颗粒含量超过全重50%的土。2、分类依据：土的粒组含量及颗粒形状。3、定名：漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。4、工程性质：根据骨架颗粒含量占总重的百分比，颗粒的排列，可挖性与可钻性分为密实、中密、稍密三等。

常见碎石土强度大、压缩性小、渗透性大，为良好地基。

103

三、砂土

1、定义：粒径d>2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径d>0.075mm的颗粒超过全重50%的土。

2、分类依据：粒组含量。

3、定名：砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。

4、密实度：密实、中密、稍密、松散四状态。

5、工程性质：砾砂、粗砂、中砂一般为良好地基；细砂、粉砂具体分析。1041、定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的土。

2、组成：一般为砂粒、粉粒、粘粒的混合体。

3、分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分为粘质粉土、砂质粉土。

4、密实度：根据e大小分为密实(e<0.65)、中密(0.65≤e<0.85)、稍密(e≥0.85)。

5、湿度:由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、很湿。6、工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。

四、粉土105

五、粘性土

1、定义：Ip>10的土。

2、分类依据：Ip3、定名：Ip>17为粘土；10<Ip≤17为粉质粘土。

六、人工填土

1、定义：由于人类活动而形成的堆积物。

2、分类依据：组成物质；堆积年代。

3、定名：⑴按组成物质分为：素填土、杂填土、冲填土。

106

七、特殊土淤泥，淤泥质土是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用后形成的，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的粘性土。当e>1.5为淤泥，1.0<e<1.5时为淤泥质土。

⑵按堆积年代分为：老填土（粘性土填筑年代超过10年，粉土超过5年）；新填土（粘性土填筑代小于10年，粉土小于5年）。1076.土的基本物理性质实验——密度试验1）试验目的测定天然土体的密度；密度定义：土体单位体积的质量，是土的基本物理性质指标之一。在天然状态下的密度称为天然密度，其单位以g/cm3表示；说明：密度是土体的基本物理性质指标之一，由试验直接测定。土的密度一般是指土的湿密度。此外，还有土的干密度、土的饱和密度和土的有效密度；密度是了解土体结构密实程度的重要指标；一般土的天然密度在1.6～2.2g／cm3，换算为重度即16～22。4/12/2026108试验用仪器及材料主要仪器：环刀、感量为0.1g的天平。其它：切土刀、推土器、白瓷盘、游标卡尺、凡士林等。

4/12/2026109试验方法环刀法——常用于细粒土，本试验采用环刀法；灌砂法——常用于现场粗立土；蜡封法——常用于易碎裂、难以切削或不规则的土体；其它方法：电动取土器法、水银排开法、密度湿度计、法灌水法等。4/12/2026110试验步骤（1）用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的体积V（cm3）；（2）称环刀的质量m1，准确至0.1g；（3）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上；（4）用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。把削下的土样做含水量试验；（5）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m2，准确至0.1g；（6）用推土器将试样从环刀中推出；（7）本试验需进行二次平试验，其平行差值不大于0.03g／cm3

，满足要求取其算术平均值。4/12/2026111（1）按下式计算土的湿密度：式中：ρ——土的湿密度（g／cm3

）；

m1——环刀的质量（g）；

m2——环刀加土的质量（g）。成果整理4/12/2026112成果整理（2）按下式计算土的干密度：式中：ρd——土的干密度（g／cm3）；

ρ——土的湿密度（g／cm3

）；

w——土的含水量（%）。4/12/2026113注意事项（1）操作要快，动作要细心，以避免土样被扰动破坏结构及水份蒸发；（2）环刀一定要垂直，加以适当，方向要正；（3）边压边削的时候，切土刀要向外倾斜，以免把环刀下面的土样削孔。4/12/2026114试验目的测定天然土体的含水率；含水率定义：天然土体的质量在温度105~110℃下烘至恒重时所失去的水分质量与达到恒重后的干土质量的比值，以百分数表示；说明：含水率是土的三个基本物理性质指标之一，由试验直接测定。它反映了土的状态，是了解粘性土稠度和砂土湿度的重要指标，又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等的必要指标。不同种类土体的含水率变化幅度较大，砂土大致在0~40%，粘土在20%~200%之间变化。6.土的基本物理性质实验——含水率试验4/12/2026115试验用仪器和材料主要仪器：温度能够保持在105~110℃的自动控制的电热恒温烘箱；感量为0.0lg的电子分析天平。其它：铝制称量盒、干燥器、削土刀等。4/12/2026116试验方法烘干法：土工室内试验的标准方法，本试验采用烘干法。其它方法：酒精燃烧法、炒干法、比重法等。适用范围：粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。对有机质含量超过5%的土体，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对细粒土体不得少于8h。

4/12/2026117试验步骤(1)先称称量盒的质量（m1

），准确至0.0lg；(2)取具有代表性试样，细粒土不小于为15g，沙类土、有机质土不小于50g，放入已称好的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量（m2），精确至0.01g；(3)打开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105~110℃的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。细粒土不少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘干；(4)将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却至室温。冷却后盖好盒盖，称盒和土质量（m3），精确至0.01g；(5)本项试验要求进行二次平行测定，其平行差值需要满足以下要求：当含水量小于5%时，允许平行差值不大于0.3%；当含水量大于5%小于40%时，允许平行差值不大于1%；当含水量大于等于40%时，允许平行差值不大于2%。当满足上述要求时，含水量取两次测值的平均值。4/12/2026118成果整理（1）按下式计算含水量：式中：w——含水量（%）；

m1——称量盒的质量（g）；

m2——盒加湿土质量（g）；

m3——盒加干土质量（g）。（2）记录表格见实验报告。4/12/2026119注意事项（1）测定含水量时动作要快，以避免土样的水分蒸发；（2）应取具有代表性的土样进行试验；（3）称量盒要保持干燥，注意称量盒的盒体盒盒盖上下对号；（4）烘干、冷却由于时间较长，由实验室完成，同学另找时间来称盒加干土质量。1206.土的基本物理性质实验——液限和塑限试验测定细粒土在液限与塑限时的含水量；界限含水率定义：粘性土的状态随着土中含水量的变化而变化，各种粘性土有一个处于塑性状态的含水率范围，界限含水率就是这个范围的度量值；说明：细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试验是测定细粒土的液限和塑限含水量，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数或塑性图对粘性土进行分类，并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基的承载能力。试验目的4/12/2026121试验用仪器及材料主要设备：液塑限联合测定仪限、天平、称量盒、烘箱；其它：电吹风、干燥器、调土碗、调土刀、凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及0.5mm筛等。

4/12/2026122试验方法本试验采用液、塑限联合测定法，所用土样应过0.5mm的筛；说明：根据《土工试验方法标准》（GB/T50123－1999），界限含水率中的液限可以采用圆锥仪或碟式仪法，塑限可以采用滚搓法。联合测定法是为改进碟式仪液限和滚搓法塑限而提出的一种试验方法，就是根据土样在可塑状态范围内，用质量76g，锥角300的圆锥仪，以瞬时落锥方法，测得圆锥入土深度h与含水率w两个参数，然后绘制在双对数坐标纸上，得到深度h与含水率w之间的直线关系，取等效碟式仪法强度相应的入土深度h=17mm（水利部取法，建工取h=10mm）时的含水率为液限，取等效滚搓法强度相应的入土深度h=2mm时的含水率为塑限。4/12/2026123试验步骤（1）选取具有代表性的天然含水量或风干土样，若土中含有较多大0.5mm的顺粒或夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研材研碎或用木棒在橡皮板上压碎，然后再过0.5mm的筛；（2）取过筛的土样不少于200g分别放入三个调土碗里，加不同数量的蒸馏水，土样的含水量分别控制在液限、略大于塑限和二者的中间状态。用调土刀调匀，然后用玻璃片或湿布覆盖，静置24h备用；（3）将制备好的土样用调土刀调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，使空气逸出。试杯装满后，刮成与杯边齐平；（4）调平机身，提起锥杆，锥尖涂少许凡士林；4/12/2026124试验步骤（5）将装好的土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，使试杯徐徐上升，土样表面和锥体尖好接触，蜂鸣器报警，停止升降，按检测键，同时锥体立刻自行下沉，5S时液晶显示器上显示锥入深度h1，试验毕，手拿锥体向上，锥体复位；（6）改变锥尖与土体接触位置（锥尖两次锥入位置距离不小于1cm），重复5条步骤，测得锥深入试样深度值h2，h1、h2允许误差为0.5mm，否则，应重做；（7）去掉锥尖入土处的凡士林，取10g以上的土样两个，分别放入称量盒内，称质量，测定其含水量；（8）重复（3）至（7）的步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。4/12/2026125成果整理（1）绘制锥入深度h与含水量w的关系曲线。以含水量w为横坐标，锥入深度h为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制h~w的关系曲线。

①连此三点，应呈一条直线；

②当三点不在一直线上，通过高含水量的一点分别与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水量，当两个含水量的差值小于2%，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连成一直线；

③当两个含水量的差值大于2%时，应重做试验。126成果整理（2）确定液限、塑限在锥入深度h与含水量w关系图上，查得下沉深度为20mm所对应的含水量为液限wL；查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限wP，以百分数表示。4/12/2026127成果整理（3）按下式计算塑性指数：

Ip=wL－wp

式中：Ip

——

塑性指数；

wp

——

塑限含水量（％）；

wL

——

液限含水量（％）。4/12/2026128成果整理（4）按下式计算液性指数：

IL=(w－wp)／Ip

式中：IL——

液性指数；

wp——

塑限含水量（％）；

w——

天然含水量（％）。（5）记录表格见实验报告1291.3工程地质勘察130一、工程地质勘察的目的：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。地基勘察必须遵守《岩土工程勘察规范》（GB50021—94）的有关规定。地基勘察和评价的任务：认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响。地质条件包括（岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可以利用的天然建筑材料等。）1.工程地质勘察的目的和要求131二、决定勘察任务的因素：勘察任务工作内容、工作量、工作方法应按下列四个因素确定：1、建筑场地的复杂程度。（场地、地基等级）2、建筑规模及建筑物等级（安全等级）。3、对建筑场地地质条件的研究程度及当地建筑经验。4、地基基础设计、施工的特殊要求。三、工程地质勘察三阶段：对应于工程设计中场址选择、初步设计和施工图三阶段，为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为选址勘察、初步勘察和详细勘察三阶段。对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察。132（一）可行性研究勘察基本要求选址勘察的目的是为了取得几个场址方案的主要工程地质资料，对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较。选择场址时，应进行技术经济分析，避开不利地段。可行性研究阶段的勘察工作，主要侧重于收集和分析区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验。133（二）初步勘察基本要求初步勘察的任务是查明地层构造、岩土性质、地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分布及对场地稳定性的影响以及地基土的地震效应等，对场地内建筑地段的稳定性作出岩土工程评价，为确定建筑总平面布置，选择主要建筑物地基基础设计方案和不良地质现象的防治对策提供工程地质资料。134表1-27初步勘察勘探线、勘探点的间距(m)地基复杂程度等级勘探线间距勘探点间距一级(复杂)50~10030~50二级(中等复杂)75~15040~100三级(简单)150~30075~200注:1表中间距不适用于地球物理勘探

2控制性勘探点宜占勘探点总数的1/5~1/3,且每个地貌单元均应有控制性勘探点。表1-28初步勘察勘探孔深度(m)工程重要性等级一般性勘探孔控制性勘探孔一级(重要工程)1530二级(一般工程)10~1515~30三级(次要工程)6~1010~20注:1勘探孔包括钻孔、探井和原位测试孔等；

2特殊用途的钻孔除外。135（三）详细勘察

详细勘察的任务在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计提供可靠的依据或设计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载力作出评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐蚀性、地层的透水性和水位变化规律等情况。详勘的手段主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，必要时可补充一些物探和工程地质测绘和调查工作。勘探点的布置应按岩土工程等级确定：对一二级建筑物，宜按主要柱列线或建筑物周边线布置。136

详勘勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。对须进行变形验算的地基，控制性勘探孔深度应超过地基沉降计算深度。一般情况下按《勘察规范》选定。取试样和进行原位测试的井、孔数量，应按地基土层的均匀性、代表性和设计要求确定，一般占勘探孔总数的1/2~2/3，对一级建筑物每栋不得少于3个。试样或进行原位测试部位的竖向间距为1~2米，每一主要土层的试样不少于6个，原位测试数据不少于6组。对于地基主要受力层内厚度大于0.5m的夹层或透镜体，一般均需采取试样或进行原位测试。137

在实际工程地质勘察中，可采取测绘与调查、勘探、原位测试与室内试验等勘察方法。

测绘与调查的目的是通过对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水与地表水、不良地质现象进行调查研究与必要的测绘工作，为评价场地工程条件及合理确定勘探工作提供依据。对建筑场地的稳定性进行研究是工程地质调查和测绘的重点问题。2、测绘与调查一、测绘与调查138勘探

勘探是地基勘察过程中查明地质情况的一种必要手段在测绘和调查的基础上，进一步对场地的工程地质条件进行定量的评价。常用的勘探方法有坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。（1）坑探

坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土样，这是一种不必使用专门机具的一种常用的勘探方法。当场地的地址条件比较复杂时，利用坑探能直接观察地层的结构变化，但坑探可达的深度较浅。探井的平面形状为矩形或圆形，深度为2~3米。较深时应支护坑壁以策安全。3.勘探工作139坑探示意图140（2）钻探

钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试。

钻机一般分回转式与冲击式两种。回转式转机是利用钻机的回钻器带动钻具旋转，磨削孔底地层而钻进，通常使用管状钻具，能取柱状岩芯标本。冲击式钻机则是利用卷扬机借纲丝绳带动有一定重量的钻具上下反复冲击，使钻头击碎孔底地层形成钻孔后以抽筒提取岩石碎块或扰动土样。141142143144（3）地球物理勘探

地球物理勘探（简称物探）也是一种兼有勘探和测试双重功能的技术。物探之所以能够用来研究和解决各种地质问题，主要是因为不同的岩石、土层和地质构造往往具有不同的物理性质，利用其导电性、磁性、弹性、湿度、密度、天然放射性等差异，通过专门的物探仪器的量测，就可区别和推断有关地址问题。常用的物探方法主要有：电阻率法、电位法、地震、声波、电视测井等。145

（1）触探

触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入土中，并量测能表征土对触探头贯入的阻抗能力的指标，从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位测试技术。作为勘探手段，触探可用于划分土层，了解地层的均匀性；作为测试技术，则可估计地基承载力和土的变形指标。

触探可分为静力触探和动力触探。4原位测试1461）.静力触探

静力触探试验借静压力将触探头压入土中，利用电测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。静力触探仪可分为机械式和油压式（如下图）两类。147

静力触探设备中核心部分是触探头。触探杆将探头匀速贯如土层时，触探头可以测得土层作用于探头的锥尖阻力和侧壁阻力。探头按结构分为单桥和双桥两类。单桥探头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁阻力在内的总贯入阻力Q（kN）。通常用比贯入阻力PS（kPa）表示，即

Ps=Q/A148

双桥探头可测出锥尖总阻力Qp（kN）和侧壁总摩阻力QS（kN）。通常以锥尖阻力qc（kPa）和侧壁阻力qs（kPa）表示：

qc=QP/Aqs=Qs/S还可计算同一深度处的摩阻比

Rs=qS/qC·100%

在现场实测以后进行触探资料整理，绘制有关的曲线(如下图）。从而划分土层，间接地估算土的承载力、压缩性指标和单桩承载力等。1491502）.动力触探

动力触探是将一定质量的穿心锤，以一定高度自由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入一定深度的锤击次数，以此判别土的性质。下面介绍标准贯入试验和轻便触探两种动力触探方法。

a.标准贯入试验

标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在钻机的钻杆下端联结标准贯入器，将质量为63.5kg的穿心锤套在钻杆上端。试验时，穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm（此时不计锤击数），随后打入土层30cm的锤击数，即为实测的锤击数。151圆锥动力触探152当钻杆长度大于3m时，锤击数应按下式校正：按N的大小,确定土的承载力、估计土的抗剪强度和粘性土的变形指标、判别粘性土的稠度和砂土的密实度以及估计砂土液化的可能性。穿心锤贯入器1532）轻便触探

轻便触探设备组成（如右图）。试验时，先用轻便钻具开孔至被试土层，然后以手提高质量为10kg的穿心锥，使其以50cm的落距自由下落，将触探杆垂直打入土中，记录每打入30cm的锤击数称为N10。应用轻便触探指标N10

，可确定粘性土和素填土的承载力，判别土层的均匀性。穿心锤触探杆尖锥头锤垫154(3)平板载荷试验由试验结果可绘制p～s关系曲线，并推断出地基的极限荷载与承载力特征值。

承载力特征值由载荷试验p～s关系曲线确定：荷载试验p～s曲线

0spcr

pu

a

b

c

s1

p

155原位荷载试验装置荷载试坑支墩次梁主梁承压板千斤顶百分表基准梁1561.当p～s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半；3.当不能按上述要求确定时，当压板面积为0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。4．同一土层实验不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。157(4)旁压试验

旁压试验适用于原位测定粘性土、粉土、砂土、软质岩石和风化岩石的承载力、旁压模量和土的应力应变关系。它是由旁压器、量测与输送系统、加压系统三部分组成。158

量测所加的压力大小以及引起的中腔压力室体积变化，得到压力与体积变化的关系曲线。该曲线可划分为三个阶段。第一阶段是橡皮膜膨胀与孔壁接触的阶段，最后与孔壁完全帖紧，帖紧时的压力P0相当于原位总的水平应力。第二阶段相当于弹性变形阶段，压力Pf为开始屈服的压力。第三阶段发生局部缩性流动，最后达到极限压力Pl。利用旁压结果，可以区分土类及土的物理状态，确定土的强度参数及变形参数以及土的承载力。159(1)、勘察报告书的编制

地基勘察的最终成果是以报告书的形式提出的。勘察工作结束后，把取得的野外工作和室内试验记录和数据以及收集到的各种直接间接资料分析整理、检查校对、归纳总结后作出建筑场地的工程地质评价。最后以简要明确的文字和图表编成报告书。报告书应包括如下内容：

1）任务要求及勘察工作概况；

2）场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；5.地基勘察报告书1603）场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；

4）地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；

5）对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性作出结论，指出存在的问题和提出有关地基基础方案的建议。所附的图表有下列几种：勘探点平面布置图；工程地质剖面图；地质柱状图或综合地质柱状图；土工试验成果表；其它测试成果表（如静载荷试验、标准贯入试验、静力触探试验、旁压试验等）161162钻孔柱状图163164二、勘察报告的阅读和使用

阅读勘察报告时，首先应注意场地的稳定性，注意地质构造、地层成层条件，是否有不良地质现象以及危害程度和发展趋势。其次，了解土层在深度方向的分层情况，水平方向的均匀程度，以及各土层的物理力学性质指标，选择适合于上部结构特点和要求的土层作为持力层。此外，还需仔细复核勘察资料提供的土的物理力学指标是否与土性相符。1651666.勘察报告的阅读和使用

阅读勘察报告时，首先应注意场地的稳定性，注意地质构造、地层成层条件，是否有不良地质现象以及危害程度和发展趋势。其次，了解土层在深度方向的分层情况，水平方向的均匀程度，以及各土层的物理力学性质指标，选择适合于上部结构特点和要求的土层作为持力层。此外，还需仔细复核勘察资料提供的土的物理力学指标是否与土性相符。（见教材实例）167Thanksforyourattention1682地基变形计算同济大学出版社169目录2.1土中应力分析与计算2.2土的渗透变形与固结2.3地基沉降计算与建筑物沉降观测1702.1土中应力分析与计算171土中应力分析与计算

什么是自重应力、附加应力、基底压力？对地基产生的影响如何？自重应力如何计算？其分布情况如何？基底压力如何计算？其分布情况如何？附加应力如何计算？其分布情况如何？172

能够熟练计算地基中的自重应力、附加应力、基底压力。能够绘出自重应力、附加应力、基底压力在地基中的分布曲线。能够掌握各种应力对地基产生的影响。本任务目标1732.1土中应力分析与计算

地基中的自重应力和附加应力产生的原因不同，对工程的影响也不同。一般情况下，由于土体的形成年代比较久远，除了新近沉积或堆积的土层外，自重应力不会再引起地基的变形。导致地基变形的主要原因是地基中新增加的附加应力，同时，附加应力也是导致地基强度破坏和失稳的重要原因。

地基中的应力按其产生原因的不同，可分为自重应力和附加应力两种。由土体自身的有效重量产生的应力称为自重应力。由建筑荷载等其它外载在建筑修建前后在地基中产生的应力的增加值称为附加应力。1742.1土中应力分析与计算

本节将主要介绍自重应力、附加应力、基底压力的分析与计算。

土中应力计算通常采用弹性力学方法求解。即假定地基是均匀、连续、各向同性的半无限空间直线变形体。这样的假定与土的实际情况虽不相同，但在通常请况下，尤其是在中、小应力条件下，用弹性理论计算出的结果与实际情况较为接近，且计算方法较为简单，能够满足一般工程设计的要求。1752.1.1自重应力的分析与计算

2、计算范围内土层分层时：地基中的自重应力是指由土体自身的有效重量产生的应力。一、竖向自重应力1、计算范围内为均质土层时：1762.1.1自重应力的分析与计算

4、计算范围内有不透水层时：3、计算范围内有地下水时：

计算公式同成层土的情况，将地下水位处作为新的土层分层处，地下水位以下土的重度取有效重度

不透水层层面处及不透水层层面以下的自重应力在计算时应在上覆土所产生自重应力的基础上，加上由地下水位至不透水层层面处水所产生的自重应力。1772.1.1自重应力的分析与计算

表示土的侧压力系数或静止土压力系数。二、侧向自重应力

地基中除了存在作用于水平面上的竖向自重应力外，还存在有作用于竖直面上的水平自重应力和。水平自重应力可按下式计算：

（）三、地下水位的变化对自重应力的影响

地下水位的升降会带来自重应力的变化，简单记忆为：上升减小，下降增大。1782.1.1自重应力的分析与计算

用自重应力曲线的变化即可表示出其变化。1792.1.1自重应力的分析与计算自重应力曲线的分布规律：四、自重应力曲线的分布规律

自重应力一般指的是竖向自重应力，自重应力曲线是关于竖向自重应力与深度之间关系的曲线。

（1）、在同一土层中，自重应力曲线为一条直线；（2）、自重应力曲线为一条拐（折）线，拐点位于土层分层处或地下水位处；

（3）、自重应力随深度的增加而增大。1802.1.2基底压力的分析与计算

在地基与基础的接触面上存在着接触应力。基础作用在地基上的接触应力称为基底压力，方向向下；地基作用在基础上的接触应力称为地基反力，方向向上。地基与基础接触面上单位面积土体所受到的压力称为基底压力。基底压力与地基反力为一对作用力与反作用力。基底压力是分析地基中应力，变形及稳定性的外荷载。地基反力则是计算基础结构内力的外荷载。因此，研究基底压力的分布规律和计算方法在工程中具有重要意义。

准确地确定基底压力的分布是相当复杂的问题，它既受基础刚度、尺寸、形状和埋置深度的影响，又受作用于基础上荷载的大小、分布形式、地基土性质的影响。1812.1.2基底压力的分析与计算

实测资料表明，当荷载较小时，基底压力分布接近弹性理论解（图a）；随着上部荷载的逐渐增加，基底压力转变为马鞍形分布（图b），抛物线形分布（图c）；当荷载接近极限荷载，地基接近破坏时，基底压力呈钟形（图d）。

对于刚度较大的基础而言，虽然基底压力分布十分复杂，但试验表明，当基础宽度大于1m、荷载在300～500KN/m2时，基底压力可近似按直线变化来计算，由此，在地基变形计算中引起的误差在一般工程中是允许的。这样，计算工作大为简化，所以，基底压力分布可近似的按材料力学公式进行计算。1822.1.2基底压力的分析与计算一、中心荷载作用下的基底压力

表示基础的自重与基础台阶上回填土重之和。1832.1.2基底压力的分析与计算二、偏心荷载作用下的基底压力

偏心距1842.1.2基底压力的分析与计算三、基底附加应力

一般情况下，土层在自重应力作用下已压缩稳定，因此，只有新增加于基底平面处的外荷载即基底附加应力才能引起地基变形。

由建筑物建造后的基底压力应扣除基底标高处原有的自重应力，才是基底处新增加给地基的附加应力

中心受压时：偏心受压时：1852.1.2基底压力的分析与计算1862.1.3附加应力的分析与计算

地基中的附加应力是指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有自重应力基础之上的应力，即地基中在建筑修建前后应力的增加值。对于一般天然土层来说，地基中原有的自重应力引起的压缩变形早已完成，不会再产生地基的变形。因此，引起地基变形的主要原因就是附加应力。那么，计算附加应力的主要目的也就是计算地基的变形。

地基中附加应力的计算方法一般是：假定地基是均质的半无限空间直线变形体，这样就可以直接采用弹性理论解答。1872.1.3附加应力的分析与计算一、集中力作用下土中附加应力的计算

法国学者布辛奈斯克（Boussinesq）用弹性理论推出了在半无限空间弹性体表面上作用有竖向集中力时，在弹性体内任意点所引起的附加应力

—

集中力作用下土中的竖向附加应力系数，是关于的函数。1882.1.3附加应力的分析与计算集中力作用下土中附加应力的分布规律

1892.1.3附加应力的分析与计算二、竖向矩形均布荷载作用下土中附加应力的计算

1、竖向矩形均布荷载作用下角点下的附加应力

—竖向矩形均布荷载作用下角点下的附加应力系数，或表示为，可由和查表得出。角点公式：其中：1902.1.3附加应力的分析与计算二、竖向矩形均布荷载作用下土中附加应力的计算

2、竖向矩形均布荷载作用下非角点下的附加应力

由于角点公式只有地基中待求附加应力的点位于竖向矩形均布荷载面积的角点下时才能使用，在地基中矩形均布荷载角点下的点只是极特殊的点，绝大数点并不在角点以下，故不能直接使用角点公式，这时欲求非角点下的附加应力时，可使用角点法。

角点法利用应力叠加的原理，使用角点法时，大体可分为两步：第一步简称分割，即通过分割使待求的点处在若干小矩形角点以下，分割的目的是为了使用角点公式；第二步简称叠加，即通过角点公式，计算出每个小矩形在待求点产生的附加应力，求出代数和，即为竖向矩形均布荷载作用下该点的附加应力。191角点法计算地基附加应力ⅠzMoIVIIIIIIoIIIIIIIVp计算点在基底内部192角点法计算地基附加应力ⅡIIIooIIIIoIVoII计算点在基底边缘计算点在基底边缘外193角点法计算地基附加应力Ⅲ计算点在基底角点外IooIIIIIIV1942.1.3附加应力的分析与计算

（1）所列出的叠加公式中每一个或系数，必须包含有待求的点在基础底面上的投影。（2）通过叠加，所划分的每一个小矩形面积总和应等于原有的矩形荷载面积。（3）查表确定每个小矩形角点下附加应力系数时，每个小矩形的长边为，短边为。

在使用角点法时，必须注意：1952.1.3附加应力的分析与计算三、竖向条形均布荷载作用下土中附加应力的计算

竖向条形均布荷载作用下，M点的附加应力为：

为条形均布荷载作用下土中竖向附加应力系数，可由和查表得出。1962.1.3附加应力的分析与计算竖向均布荷载作用下土中附加应力的分布规律

1972.2土的渗透变形与固结198土的渗透变形与固结

什么是土的渗透性、渗透变形？对工程的影响如何？什么是土的压缩性？压缩的实质是什么？压缩曲线、压缩性指标如何来评价土的压缩性，在工程中的应用

情况如何？199

能够了解土的渗透性、达西定律、渗透变形的类型及对工程的影响。能够掌握土的压缩性、压缩的实质、压缩曲线、压缩性指标的定义。能够掌握通过计算确定土的压缩性的方法。本任务目标2002.2土的渗透变形与固结

一、土的渗透性

2.2.1渗透力与渗透变形

土体内部孔隙中的水在各种势能（水头差）的作用下，通过土中的孔隙，从水头高的位置向水头低的位置流动，这种现象称为水的渗流。

土的渗透性是指水流通过土中孔隙难易程度的性质，也称为透水性。粗粒土的渗透性主要取决于孔隙通道的截面积。细粒土的渗透性主要取决于粘土矿物表面的活性作用和土体孔隙比的大小。2012.2.1渗透力与渗透变形2022.2.1渗透力与渗透变形二、达西定律

在1856年，法国学者达西在稳定流和层流条件下，用饱和粗颗粒土进行渗透试验，测定水流通过试样单位截面积的渗流量，得到渗流量与水力梯度的关系，从而得到渗流速度与水力梯度和土体渗透性质的基本规律，即达西定律：2032.2.1渗透力与渗透变形三、渗透力

水在土的孔隙中流动时，将会产生水头损失，而这种水头损失是因为水在土的孔隙中流动时，作用在土颗粒上的作用力产生的，那么，渗透水作用在单位土体内土颗粒上的作用力称为渗透力。渗流作用于单位土体的渗流力为：

渗透力的作用方向与渗流方向一致，大小与水力梯度成正比。2042.2.1渗透力与渗透变形四、渗透变形

当渗透力较大时，就会引起土颗粒的移动，使土体产生变形，称为渗透变形。若渗透水流把土颗粒带出土体，则造成土体的破坏，称为渗透失稳或渗透破坏。渗透失稳可分为流土与管涌两种基本类型。

管涌是指在渗透力作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动或被水流带出的现象，管涌在水流出溢口或土体内部均有可能发生。

流土通常是在渗透作用下，粘性土或无粘性土体中某一范围内的颗粒或颗粒群同时发生移动的现象，流土发生在水流出溢口处而不发生在土体内部。在开挖基坑时遇到的流砂现象即属于流土的类型。2052.2.1渗透力与渗透变形

流土和管涌这些渗透现象会危及建筑物的安全与稳定，必须采取措施加以防治。2062.2.1渗透力与渗透变形工程实例：2003年7月1日，上海市轨道交通4号线发生一起管涌坍塌事故，防汛墙塌陷、隧道结构损坏、周边地面沉降、造成三幢建筑物严重倾斜。直接经济损失高达1.5亿人民币。2072.2.2土的固结

土是一种散粒体的沉积物，由土颗粒和孔隙组成，具有较高的压缩性。地基土在建筑荷载的作用下将会发生变形，建筑的基础也会随之沉降。对于非均质地基或上部结构荷载差异较大时，基础还会出现不均匀沉降。如果沉降或不均匀沉降超过允许范围，就会导致建筑物的开裂或影响其正常使用，甚至造成建筑物破坏。

在地基与基础设计和施工时，必须重视基础的沉降与不均匀沉降问题。计算出地基将要发生的变形值，并将此变形值控制在允许的范围以内。为了计算出地基的变形值，必须了解土的压缩性，以及反映土体压缩性大小的压缩性指标，利用压缩性指标和地基中的附加应力，即可计算出地基的最终沉降量。2082.2.2土的固结一、基本概念有效应力原理：压缩的实质就是孔隙中的水和空气被挤出土体的过程。土体在压力的作用下体积减少的性质称为土的压缩性。土的压缩随时间而增长的过程称为土的固结。1、土的压缩性2、土的固结固结度2092.2.2土的固结二、压缩曲线与压缩性指标

研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验，亦称为固结试验。对于一般工程而言，在压缩土层厚度较小的情况下，常用侧限压缩试验来研究土的压缩性。1、压缩曲线

由侧限压缩仪对土样分级施加竖向压力，测定出对应于每级压力下土样稳定的压缩量，从而计算出对应于压缩量的孔隙比，最后绘制压缩曲线。2102.2.2土的固结侧限压缩试验压缩仪示意简图

2112.2.2土的固结

侧限压缩试验土样变形示意图

2122.2.2土的固结

压缩性不同的土体，压缩曲线的形状是不一样的