第二章場地地基和基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第二章場地第二章場地(chngd)地基和基礎(chǔ)地基和基礎(chǔ)第一頁，共39頁。第1頁/共39頁第二頁，共39頁。等效剪切波速等效剪切波速（m/s）場地類別場地類別0 類類1 類類類類類類類類vs8000800 vs5000500 vse 25055250 vse 150 3350 50vse 150 33151580 80抗震(kngzhn)規(guī)范表各類建筑場地的覆蓋層厚度（m）注：表中vs為巖石的剪切波速。第2頁/共39頁第三頁，共39頁。根據(jù)場地覆土厚度及土的剪切波速確定建筑物的場地類別，由場地類別和地震分組查表得場地設(shè)計特征周期，由設(shè)計特征周期計算(j sun)地震影響系數(shù)，最后由地震影

2、響系數(shù)計算(j sun)地震作用。 第3頁/共39頁第四頁，共39頁。sevdT04Vse-土層等效(dn xio)剪切波速（m/s）d0-場地土計算深度，取地面下20m和場地覆蓋層厚度兩者的較小值； 在抗震設(shè)計中應(yīng)使建筑物的自振周期避開場地的卓越周期以免發(fā)生共振。第4頁/共39頁第五頁，共39頁。例題(lt)2-1 已知某建筑場地的鉆孔地質(zhì)(dzh)資料如表例2-1所示，試確定該場地的類別 。土層底部深（土層底部深（m m） 土層厚土層厚 （m m）巖土名稱巖土名稱剪切波速剪切波速 （m/sm/s）2.502.502.502.50雜填土雜填土2002004.004.001.501.50粉土粉

3、土2802804.904.900.900.90中砂中砂3103106.106.101.201.20礫砂礫砂500500idsiv表例2-1第5頁/共39頁第六頁，共39頁。mdv90. 40 故場地覆蓋層厚度 因為地表下4.90m以下土層的 = 500m/s,sivmd90. 40 計算深度取覆蓋層厚度與20m兩者較小值(1) 確定(qudng)覆蓋層厚度解：(2)計算(j sun)等效剪切波速，smvddvnisiise/2363109 . 028050. 120050. 290. 410 土層底部深（土層底部深（m m） 土層厚土層厚 （m m）巖土名稱巖土名稱剪切波速剪切波速 （m/sm

4、/s）2.502.502.502.50雜填土雜填土2002004.004.001.501.50粉土粉土2802804.904.900.900.90中砂中砂3103106.106.101.201.20礫砂礫砂500500sivid第6頁/共39頁第七頁，共39頁。故屬于(shy)類場地等效剪切波速等效剪切波速（m/s）場地類別場地類別0 類類1 類類類類類類類類vs8000800 vs5000500 vse 25055250 vse 150 3350 50vse 150 33151580 80mdv90. 40 場地覆蓋層厚度等效剪切波速smvse/236 查表得，5090. 430 mdv,1

5、50/236250 smvse第7頁/共39頁第八頁，共39頁。 表例2-2為8層、高度為24m丙類建筑的場地地質(zhì)(dzh)鉆孔資料（無剪切波速資料），試確定場地類別。土層底部深度土層底部深度(m)(m)土層厚度土層厚度(m)(m)巖土名稱巖土名稱地基土靜承載力特征值地基土靜承載力特征值（kPakPa）2.202.202.202.20雜填土雜填土1301308.008.005.805.80粉質(zhì)黏土粉質(zhì)黏土14014012.5012.504.504.50黏土黏土15015020.7020.708.208.20中密的細砂中密的細砂18018025.0025.004.304.30基巖基巖700700

6、例題(lt)2-2表例2-2第8頁/共39頁第九頁，共39頁。解：（1）確定場地(chngd)覆蓋層厚度：m7 . 02d0v 土層底部深度土層底部深度(m)(m)土層厚度土層厚度(m)(m)巖土名稱巖土名稱地基土靜承載力特征值地基土靜承載力特征值（kPakPa）2.202.202.202.20雜填土雜填土1301308.008.005.805.80粉質(zhì)黏土粉質(zhì)黏土14014012.5012.504.504.50黏土黏土15015020.7020.708.208.20中密的細砂中密的細砂18018025.0025.004.304.30基巖基巖700700場地(chngd)計算深度：m02d0

7、（取覆蓋層厚度(hud)與20m兩者較小值）(2)計算等效剪切波速：第9頁/共39頁第十頁，共39頁。土的類型土的類型 巖土名稱和性狀巖土名稱和性狀 土層剪切波速土層剪切波速范圍（范圍（m/sm/s）巖石巖石堅硬、較硬且完整的巖石堅硬、較硬且完整的巖石v vs s800800 堅硬土或堅硬土或軟質(zhì)巖石軟質(zhì)巖石 破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土800 v800 vs s 500 500中硬土中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，f fa ak k150150的粘性土和粉土，

8、的粘性土和粉土，堅硬黃土堅硬黃土 500 v500 vs s 250 250中軟土中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、粉砂，稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、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 ，可塑新黃土可塑新黃土250 v250 vs s 150 150軟弱土軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土，淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土， f fa ak k 130 130的填土，的填土，流塑黃土流塑黃土 v vs s 150 15010層和高度(god)24m以下的丙類建筑

9、及丁類建筑 適用于：表圖的類型劃分和剪切波速范圍抗震規(guī)范GB50011-2010第10頁/共39頁第十一頁，共39頁。解：（1）確定場地(chngd)覆蓋層厚度：m7 . 02d0v 土層底部深度土層底部深度(m)(m)土層厚度土層厚度(m)(m)巖土名稱巖土名稱地基土靜承載力特征值地基土靜承載力特征值（kPakPa）2.202.202.202.20雜填土雜填土1301308.008.005.805.80粉質(zhì)黏土粉質(zhì)黏土14014012.5012.504.504.50黏土黏土15015020.7020.708.208.20中密的細砂中密的細砂18018025.0025.004.304.30基巖

10、基巖700700場地(chngd)計算深度：m02d0 （取覆蓋層厚度(hud)與20m兩者較小值）(2)計算等效剪切波速：smvsi/150 150250150250150250m/s192200/5 . 7200/5 .47200/8 . 5150/2 . 27 .2010 nisiivddtdvse/0 平均值計算深度內(nèi)的土層厚度第11頁/共39頁第十二頁，共39頁。場地(chngd)覆蓋層厚度：m7 . 02d0v 等效(dn xio)剪切波速：（3）確定建筑場地(chngd)類別故屬于類場地m/s192 sev等效剪切波速等效剪切波速（m/s）場地類別場地類別0 類類1 類類類類類類

11、類類vs8000800 vs5000500 vse 25055250 vse 150 3350 50vse 150 33151580 80第12頁/共39頁第十三頁，共39頁。例題(lt)2-3 表例2-3為某工程(gngchng)場地地質(zhì)鉆孔資料。試確定該場地的覆蓋層厚度。土層編號土層編號 土層底部深度（土層底部深度（m m）土層厚度土層厚度 （m m） 巖土名稱巖土名稱剪切波速剪切波速 （m/sm/s）3.003.003.003.00雜填土雜填土1201205.505.502.502.50粉質(zhì)黏土粉質(zhì)黏土1401408.008.002.502.50細砂細砂14514510.4010.402

12、.402.40中砂中砂42042013.7013.703.303.30礫砂礫砂430430表例2-3解： 由第層土頂面埋深為8m，大于5m，且其剪切波速均大于該層以上(yshng)各土層的2.5倍，而第層和第層土的剪切波速均大于400m/s，所以覆蓋層厚度取地面至第層土頂面的距離，即取8m。第13頁/共39頁第十四頁，共39頁。第14頁/共39頁第十五頁，共39頁。第15頁/共39頁第十六頁，共39頁。 補充：天然地基的震害特點及其抗震措施一、天然地基的震害特點高壓縮性飽和軟粘土和強度較低的淤泥質(zhì)土，在地震中產(chǎn)生不同程度的震陷，從而造成或加劇了上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞(phui)。雜填土、回填土和

13、沖填土等松軟填土地基，由于多為舊水坑、洼地等，土質(zhì)稀散且強度較低，地震中易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開裂。溝、坑、故河道，坡地中半挖半填等非均質(zhì)地基，在地基中的不均勻沉陷或地裂縫上會引起(ynq)上部結(jié)構(gòu)破壞。第16頁/共39頁第十七頁，共39頁。二、天然地基的抗震措施1、軟弱粘性土地基 特點：壓縮性較大，抗剪強度(qingd)小，承載能力低。震害特點：使建筑物產(chǎn)生較大的附加沉降和不均勻沉降。處理措施：樁基；地基加固處理；以及類似減輕液化影響的基礎(chǔ)處理措施和上部結(jié)構(gòu)的處理措施。 第17頁/共39頁第十八頁，共39頁。2、雜填土地基（一般是人類任意堆填而成) 特點：組成物質(zhì)(wzh)雜亂，結(jié)構(gòu)疏散，厚薄不

14、一，均勻性很差，強度低，壓縮性高。 震害特點：不均勻沉降導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)開裂。 處理：當(dāng)雜填土的上層較薄時，可全部挖除（換土）；雜填土較厚時，采用地基加固的方法（如擠密樁等）。第18頁/共39頁第十九頁，共39頁。3、不均勻地基 一般位于舊故河道邊，暗藏溝坑邊緣，半挖半填的地帶，以及土質(zhì)明顯不均勻的其他地段。 震害特點：易引起地基失效，加劇上部結(jié)構(gòu)的破壞(phui)。處理措施：地基加固處理第19頁/共39頁第二十頁，共39頁。4、地基加固處理方法 A、換土墊層法 換土厚度3m 適用(shyng)：各種軟弱地基（但換土深度有限，處理后仍有變形） 上部荷載較小，沉降要求不嚴時用這種方法。B、重錘夯實法

15、 適用：壓實各種( zhn)稍濕粘土、砂土、雜填土地基（在最優(yōu)含水量時下錘，若含水量過大，可換土；若含水量過小，可灑水，使之變?yōu)樽顑?yōu)含水量。）第20頁/共39頁第二十一頁，共39頁。C、擠密樁法（運用(ynyng)廣泛）適用：松散土、雜填土、可液化土，對飽和軟粘土不適用。D、強夯振沖法適用：淺層飽和砂土（可防止液化）E、砂井預(yù)壓法（是一種深層加固方法）適用：深厚的粉土層，淤泥質(zhì)粘土層，淤泥質(zhì)薄軟土地基加固。 F、振沖法（用振沖設(shè)備，常用水沖） 工作時，先啟動電擊帶動偏心塊高速旋轉(zhuǎn)，同時噴射高壓水，使形成孔洞，到一定深度(shnd)后，填5-40mm碎石振實，形成碎石樁。第21頁/共39頁第二十

16、二頁，共39頁。第22頁/共39頁第二十三頁，共39頁。只有少數(shù)(shosh)房屋是由地基的原因而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的破壞。導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞的地基大多是液化地基、易產(chǎn)生震陷的軟土地基和嚴重不均勻地基。大量的一般性地基具有良好的抗震性能，極少發(fā)現(xiàn)因地基承載力不夠而產(chǎn)生震害。（一般天然地基在靜力作用下具有相當(dāng)大的安全儲備，而且在建筑物自重的長期作用下地基承載能力還會提高，雖然地震時，地基所受的荷載提高，但由于地震作用歷時較短，地基承載力有所提高，這在一定程度上減少了地基遭受破壞的可能性。）我國抗震設(shè)計規(guī)范對量大面廣的一般地基和基礎(chǔ)不作抗震驗算，對容易產(chǎn)生地基基礎(chǔ)震害的液化地基，軟土地基和嚴重不均勻地基規(guī)

17、定了相應(yīng)的抗震措施，以避免或減輕震害。由震害調(diào)查得到(d do)下面結(jié)論：第23頁/共39頁第二十四頁，共39頁。1 本規(guī)范規(guī)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑；2 地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層(t cn)的下列建筑： 1）一般的單層廠房和單層空曠房屋； 2）砌體房屋； 3）不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架和框架 抗震墻房屋； 4）基礎(chǔ)荷載與3）項相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗 震墻房屋。下列(xili)建筑可不進行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算：抗震(kngzhn)規(guī)范注：軟弱黏性土層指7度、8度和9度時，地基承載力特征值分別小于80、100和120kPa的土層。第24頁

18、/共39頁第二十五頁，共39頁。天然地基地震(dzhn)作用下的承載力驗算一、地基土抗震承載力確定地基抗震承載力在靜力設(shè)計(shj)承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。調(diào)整的出發(fā)點： 國內(nèi)外研究資料(zlio)表明：除十分軟弱土之外，多數(shù)土在有限次的動載下，一般土的動承載力皆比靜承載力高。考慮地震作用的偶然性、短暫性及工程經(jīng)濟等因素，地基在地震作用下的可靠性應(yīng)比靜力作用下的可靠性有所降低。第25頁/共39頁第二十六頁，共39頁。地基(dj)土抗震承載力：asaEff-調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計值-地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)aEfs-深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007采用。 af深寬修

19、正后的地基承載力特征值，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準建造地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范采用表4.2.3 地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)1.0淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積的黃土及流塑黃土1.1稍密的細、粉砂， 的粘性土和粉土，可塑黃土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密的細粉砂 的粘性土和粉土，堅硬粉土1.5巖石，稍密的碎石土，密實的礫、粗、中砂， 的粘性土和粉土巖土名稱和性狀akPa300kfkPa300kPa150kfkPa150kPa100 kf抗震(kngzhn)規(guī)范第26頁/共39頁第二十七頁，共39頁。aEkfp aEkfp2 . 1max, max,kpkpaEf-地震作用效

20、應(yīng)標(biāo)準組合的基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa)-地震作用效應(yīng)標(biāo)準組合的基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa)-調(diào)整后的地基抗震承載力 高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)(jch)底面不宜出現(xiàn)脫離區(qū)（零應(yīng) 力區(qū)）； 其它建筑基礎(chǔ)(jch)底面與地基土之間脫離區(qū)（零應(yīng)力區(qū)）面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)(jch) 底面面積的15%。二、地基土的抗震(kngzhn)承載力驗算抗震規(guī)范第27頁/共39頁第二十八頁，共39頁。第28頁/共39頁第二十九頁，共39頁。第29頁/共39頁第三十頁，共39頁。第30頁/共39頁第三十一頁，共39頁。一、定義(dngy)：2.3.地基(dj)土的液化液化的宏觀標(biāo)志(biozh)是在地表

21、出現(xiàn)噴水冒砂。處于地下水位以下的飽和松散的砂土或粉土（不含黃土），地震時土體完全失去抗剪強度而顯示出近于液體的特性，地基承載力喪失或減弱，甚至噴水冒砂，這種現(xiàn)象一般稱為砂土液化或地基土液化。1964年美國阿拉斯加地震和日本新澙地震中大量出現(xiàn)。第31頁/共39頁第三十二頁，共39頁。砂土(sh t)液化機理地震(dzhn)飽和砂土、粉土顆粒在強烈振動(zhndng)下發(fā)生相對位移顆粒結(jié)構(gòu)趨于壓密顆粒間孔隙水來不及排泄而受到擠壓孔隙水壓力急劇增加 孔隙水壓力 = 土顆粒所受到的總的正壓應(yīng)力有效壓應(yīng)力（土顆粒通過其接觸點傳遞的壓應(yīng)力）消失土顆粒處于懸浮狀態(tài)土粒之間因摩擦產(chǎn)生的抗剪能力消失，形成了如“

22、液體”的現(xiàn)象第32頁/共39頁第三十三頁，共39頁。地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜；不均勻沉降引起(ynq)建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂；室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。二、液化(yhu)的震害第33頁/共39頁第三十四頁，共39頁。 唐山地震時，嚴重液化地區(qū)噴水高度可達8米，廠房沉降可達1米。 天津(tin jn)地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達5立方米。有時地面運動停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。噴水冒砂淹沒農(nóng)田，淤塞渠道(qdo)，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等