地基與基礎(chǔ)工程PPT課件

1、2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第1頁8.1 地震和地震成因自學(xué) 地震成因 地震成因類型 火山地震：由于火山爆發(fā)而引起的地震； 陷落地震：由于地表或者地下巖層突然發(fā)生大規(guī)模陷落和崩塌而造成的地震； 誘發(fā)地震：由于人工爆破,礦山開采及工程活動引發(fā)的地震； 構(gòu)造地震：由于地球內(nèi)部巖層的構(gòu)造變動引起的地震(約占地震發(fā)生的90%)是結(jié)構(gòu)抗震的主要研究對象第1頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第2頁8.1 地震和地震成因 震源、震中、震中距 震源：地球內(nèi)部斷層錯動并引起周圍介質(zhì)振動的部位。 震中：震源正上方的地面位置。 震中距：地面某處至震中的水平距離。第2頁/共44頁2021-11-27

2、地基與基礎(chǔ)工程第3頁8.1 地震和地震成因 地震波 地震波的定義 地震波：地震時地下巖體斷裂、錯動產(chǎn)生振動，并以波的形式向外傳播。 地震波的分類第3頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第4頁8.1 地震和地震成因 體波： 縱波：由震源向外傳遞的壓縮波，一般周期較短、振幅較小，常引起上下顛簸運動。 橫波：由震源向外傳遞的剪切波，一般周期較長、振幅較大，常引起水平方向運動。 面波： 瑞利波：在其傳播時，質(zhì)點在波的前進(jìn)方向與地表法向組成的平面內(nèi)做 逆向的橢圓運動。 樂夫波：在其傳播時，質(zhì)點在波的前進(jìn)方向垂直的水平方向運動，在地面上做蛇形運動。第4頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工

3、程第5頁8.1 地震和地震成因 面波質(zhì)點振動方式：第5頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第6頁8.1 地震和地震成因 震級與烈度 震級 震級：衡量一次地震釋放能量大小的尺度，常用里氏表示。 地震按震級劃分： M5 破壞性地震； M=78 強(qiáng)烈地震； M8 特大地震。第6頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第7頁8.1 地震和地震成因 烈度 烈度：指某一區(qū)域的地表和各類建筑物遭受某一次地震影響的平均強(qiáng)弱程度；由地面建筑破壞程度，人的感覺，物體振動及運動強(qiáng)烈程度而定。震中區(qū)地震烈度稱為震中烈度?，F(xiàn)主要由地面震動的速度和加速度確定。 地震烈度與建筑物的安全： 6度，對一般建筑物

4、影響不大； 69度須采取抗震措施； 10度以上毀壞性的，難以設(shè)防.第7頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第8頁8.2 場地與地基 地震區(qū)場地的選擇與分類 場地對地震作用的影響 場地：工程群體的所處和直接使用的土地，其在平面上大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民區(qū)、自然村或不小于1.0km2的區(qū)域范圍。 場地對地震作用的影響： (1) 局部孤突地形（如山梁、孤立山丘、高差大的黃土臺地邊緣和山嘴）對震害有較大影響，即對地震強(qiáng)度有放大作用第8頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第9頁云南昭通地震 1994年云南昭通地震，蘆家灣山梁長150m，頂部寬15m。一端高60m，一端高50m，中間呈鞍狀

5、，n較高端部的最大加速度0.632g（9度）；n鞍部為烈度為8度0.257g （7度）；n較低端部為0.431g （8度） 。第9頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第10頁8.2 場地與地基 (2) 在同一地震和同一震中距離時，軟弱地基地面的自震周期長，振幅大，震動持續(xù)時間長，震害也重。 (3) 軟弱地基上，柔性建筑易遭到破壞，剛性建筑表現(xiàn)較好；堅硬地基上，柔性建筑表現(xiàn)較好，剛性建筑表現(xiàn)不一?？傮w：在軟弱地基上建筑物的震害比剛性地基上的要嚴(yán)重。 (4) 建筑物的震害隨覆蓋土層厚度的增加而加重。第10頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第11頁8.2 場地與地基 場地的分類

6、 1. 選擇建筑場地時，應(yīng)按地形、地貌、地質(zhì)進(jìn)行地段劃分。第11頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第12頁8.2 場地與地基 2. 按等效剪切波速和評價地基土體的性質(zhì) a) 土的等效剪切波速：sev0dtidsivn- - - - -土土層層的的等等效效剪剪切切波波速速- - - - -計計算算深深度度（m m) )，取取覆覆蓋蓋層層厚厚度度和和2 20 0m m二二者者的的較較小小值值- - - - -剪剪切切波波在在地地面面至至計計算算深深度度之之間間的的傳傳播播時時間間- - - - -計計算算深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)第第i i土土層層的的厚厚度度( (m m) )- - - -

7、 -計計算算深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)第第i i土土層層的的剪剪切切波波速速( (m m/ /s s) )- - - - -計計算算深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)土土層層的的分分層層數(shù)數(shù)sev0dtidsivn- - - - -土土層層的的等等效效剪剪切切波波速速- - - - -計計算算深深度度（m m) )，取取覆覆蓋蓋層層厚厚度度和和2 20 0m m二二者者的的較較小小值值- - - - -剪剪切切波波在在地地面面至至計計算算深深度度之之間間的的傳傳播播時時間間- - - - -計計算算深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)第第i i土土層層的的厚厚度度( (m m) )- - - - -計計算算深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)第

8、第i i土土層層的的剪剪切切波波速速( (m m/ /s s) )- - - - -計計算算深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)土土層層的的分分層層數(shù)數(shù)tdvse/0nisiivdt1/第12頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第13頁8.2 場地與地基 b) 建筑抗震規(guī)范規(guī)定：取地面下20m深度，且不大于覆蓋層厚度范圍內(nèi)土層平均性質(zhì)分類，根據(jù)土的等效剪切波速，土的類型分為4類。第13頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第14頁8.2 場地與地基 3. 按建筑場地巖土性質(zhì)(等效剪切波速)和覆蓋層厚度進(jìn)行建筑場地的類別劃分 場地覆蓋層厚度：從地表到地下基巖面距離。建筑場地的分類第14頁/共4

9、4頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第15頁8.2 場地與地基 場地(或地基)地震液化 地震液化 定義：飽和砂土或粉土地基受地震作用，土體結(jié)構(gòu)趨于密實，孔隙水壓力急劇上升且來不及消散，導(dǎo)致土體內(nèi)有效應(yīng)力消失，地基土體抗剪強(qiáng)度喪失而呈現(xiàn)為液態(tài)的現(xiàn)象.第15頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第16頁地震液化第16頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第17頁8.2 場地與地基 場地液化判別方法 1）規(guī)范法 “兩步判別法” 初判、標(biāo)貫試驗判別 (1) 初步判別根據(jù)影響液化的因素 地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世(Q3)或以前，應(yīng)判為非液化土; 粉土中粘粒含量百分率，對于抗震設(shè)防烈度7、

10、8、9度，分別不小于10、13、16時，可判為非液化土;第17頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第18頁8.2 場地與地基 天然地基上覆非液化土層厚度和地下水深度符合以下條件時，可不考慮液化影響。第18頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第19頁8.2 場地與地基 (2) 標(biāo)貫試驗判斷 建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001) 當(dāng)初步判別認(rèn)為需進(jìn)一步進(jìn)行液化判別時， 用標(biāo)貫試驗判斷地面以下15m深范圍內(nèi)的液化； 采用樁基或大于5m的深基礎(chǔ)時，尚應(yīng)判別1520m深度范圍內(nèi)的液化； 飽和土標(biāo)貫擊數(shù)(未經(jīng)桿長修正)小于液化判別標(biāo)貫擊數(shù)臨界值時，應(yīng)判為液化土。 當(dāng)有成熟經(jīng)驗時

11、，尚可采用其他判別方法。 第19頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第20頁8.2 場地與地基 液化判別標(biāo)貫擊數(shù)臨界值：第20頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第21頁8.2 場地與地基 場地液化判別其他方法 2）抗液化剪應(yīng)力法略 3）動力反應(yīng)分析法略 4）概率統(tǒng)計法（日本，谷本喜一） 略第21頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第22頁8.2 場地與地基 地基液化等級劃分 液化地基危害程度的定量評價液化指數(shù)IlEniiicriilEWdNNI1)1 (第22頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第23頁地基液化等級劃分 一般，液化指數(shù)越大，場地噴水冒砂

12、情況和建筑物的液化就越嚴(yán)重第23頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第24頁8.3 地基抗震驗算 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)自學(xué) 目的：在一定經(jīng)濟(jì)條件下，最大限度地限制和減輕建筑物地震破壞，保障人民生命財產(chǎn)安全。 設(shè)防要求：小震不壞，中震可修，大震不倒 第一水準(zhǔn)：遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時，建筑物一般不受損壞或者不需修理仍可繼續(xù)使用。 第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時，建筑物可能損壞，但經(jīng)一般修理即可恢復(fù)正常使用。 第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。第24頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第25頁設(shè)防

13、標(biāo)準(zhǔn) 甲類建筑，地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。 乙類建筑，地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，抗震措施，一般情況下， 當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求； 當(dāng)為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。 丙類建筑，地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。 丁類建筑，一般情況下，地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的

14、要求；抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時不應(yīng)降低。第25頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第26頁8.3 地基抗震驗算天然地基抗震承載力驗算 震害表明：只有少數(shù)房屋是由地基失效而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞；大量的一般性地基具有良好的抗震性能，極少發(fā)現(xiàn)地基承載力不夠?qū)е律喜拷Y(jié)構(gòu)破壞的震害現(xiàn)象。導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞的大多是可液化地基、震陷軟土地基和嚴(yán)重不均勻地基。 地震持續(xù)時間短只能使土層產(chǎn)生彈性變形而來不及發(fā)生殘余變形，所以一般土的動承載力比其靜承載力高。 考慮到地震作用的偶然性和暫短性以及工程的經(jīng)濟(jì)性，地基土在地震作用下的可靠度可比靜力荷載下有所降低。 地基

15、土抗震承載力：地基土的靜承載力乘以調(diào)整系數(shù)（提高）。第26頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第27頁“規(guī)范規(guī)范”規(guī)定規(guī)定可不做可不做抗震承載力驗算的情形抗震承載力驗算的情形 （1）砌體房屋； （2）地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的一般的單層廠房；單層空曠房屋； （3）不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋及基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。 （4）可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。第27頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第28頁地基土的抗震承載力 抗震規(guī)范規(guī)定，地基土抗震承載力按下式計算：在進(jìn)行天然地基基礎(chǔ)抗震承載力驗算時，軟弱土的抗震承載力不予提高。第28頁/

16、共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第29頁地基抗震承載力驗算公式 采用“擬靜力法”，即假定地震作用如同靜力，長期的、大小和方向恒定地作用在地基基礎(chǔ)上?？拐鹨?guī)范規(guī)定，對于高寬比大于4 的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其他建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。第29頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第30頁樁基抗震承載力驗算 規(guī)范”規(guī)定可不做抗震承載力驗算情形 建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001) 承受豎向荷載為主的低承臺樁基，當(dāng)?shù)孛嫦聼o液化土層，且樁承臺周圍無淤泥、淤泥質(zhì)土和地基承載力特征值不大于100kPa的填土?xí)r，下列

17、建筑可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗算: 本章第條之1、3款規(guī)定的建筑； 7度和8度時的下列建筑： 1)一般的單層廠房和單層空曠房屋； 2)不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋； 3)基礎(chǔ)荷載與2)項相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。第30頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第31頁樁基抗震承載力驗算 建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001) 非液化土中低承臺樁基的抗震驗算，應(yīng)符合下列規(guī)定: 單樁的豎向和水平向抗震承載力特征值，可均比非抗震設(shè)計時提高25%。 當(dāng)承臺周圍的回填土夯實至干密度不小于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范對填土的要求時，可由承臺正面填土與樁共同承擔(dān)水平地震作用；但不應(yīng)計入承臺底面與

18、地基土間的摩擦力。第31頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第32頁樁基抗震承載力驗算 存在液化土層的低承臺樁基抗震驗算，應(yīng)符合下列規(guī)定： 對一般淺基礎(chǔ)，不宜計入承臺周圍土的抗力或剛性地坪對水平地震作用的分擔(dān)作用。 當(dāng)樁承臺底面上、下分別有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土層或非軟弱土層時，可按下列二種情況進(jìn)行樁的抗震驗算，并按不利情況設(shè)計： 1) 樁承受全部地震作用，樁承載力按本節(jié)第條取用，液化土的樁周摩阻力及樁水平抗力均應(yīng)乘以表的折減系數(shù)。 2) 地震作用按水平地震影響系數(shù)最大值的10%采用，樁承載力仍按本節(jié)第條1款取用,但應(yīng)扣除液化土層的全部摩阻力及樁承臺下2m深度范圍內(nèi)非

19、液化土的樁周摩阻力。第32頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第33頁樁基抗震承載力驗算 3) 打入式預(yù)制樁及其他擠土樁當(dāng)平均樁距為2.54倍樁徑且樁數(shù)不少于55時，可計入打樁對土的加密作用及樁身對液化土變形限制的有利影響.當(dāng)打樁后樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)值達(dá)到不液化的要求時，單樁承載力可不折減，但對樁尖持力層作強(qiáng)度校核時,樁群外側(cè)的應(yīng)力擴(kuò)散角應(yīng)取為零打樁后樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)宜由試驗確定，也可由下式計算。第33頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第34頁樁基抗震承載力驗算 處于液化土中的樁基承臺周圍,宜用非液化土填筑夯實，若用砂土或粉土則應(yīng)使土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不小于本章

20、第條規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。 液化土中樁的配筋范圍應(yīng)自樁頂至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度其縱向鋼筋應(yīng)與樁頂部相同箍筋應(yīng)加密。 在有液化側(cè)向擴(kuò)展的地段，距常時水線100m范圍內(nèi)的樁基除應(yīng)滿足本節(jié)中的其他規(guī)定外尚應(yīng)考慮土流動時的側(cè)向作用力，且承受側(cè)向推力的面積應(yīng)按邊樁外緣間的寬度計算。第34頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第35頁8.3 地基抗震驗算 建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008中的樁基抗震承載力驗算公式：第35頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第36頁8.3 地基抗震驗算第36頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第37頁8.

21、3 地基抗震驗算第37頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第38頁8.4 消除與減輕地基液化的措施自學(xué)參見“規(guī)范”GB50011-2001第38頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第39頁8.4 消除與減輕地基液化的措施 根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防類別和地基的液化等級，結(jié)合具體情況綜合確定。 當(dāng)液化土層較平坦且均勻時，宜按下表選用措施：第39頁/共44頁2021-11-27地基與基礎(chǔ)工程第40頁1. 全部消除地基液化沉陷的措施 （1） 采用樁基：樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度(不包括樁尖部分)，應(yīng)按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對其他非巖石土尚不宜小于1.5m。 （2） 采用深基礎(chǔ)：基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化深度以下、的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小0.5m。 （3） 采用加密法：如振沖、振動加密、擠密碎石樁強(qiáng)夯等加固時，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，處理后標(biāo)準(zhǔn)