地基處理課件

1、 地基承載力1）施工處理的方法及適用范圍排水固結法：包括堆載預壓法、真空預壓法、降水預壓法、電滲排水法。它們的適用范圍：適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，但對于較厚的泥炭層要慎重對待。膠結法：包括如下方法：a水泥攪拌樁：它的適用范圍為淤泥、淤泥質(zhì)土、含水量較高地、地基承載力不大于120KPa的粘性土、粉土等軟土地基。b高壓噴射注漿法：它的適用范圍為淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。對于陷性黃土以及土中含有較多的大粒徑塊石、堅硬性粘性土、大量植物物根莖或過多有機質(zhì)時，應根據(jù)現(xiàn)場試驗結果確定其適用程度。對地下水流速較大或涌水工程以及對水泥有嚴重侵蝕的地基，應慎用。

2、尤其適用于軟弱地基的加固。c送漿法：適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高，且地基承載力標準值不大于120KPa的粘性土等地基。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，宜通過試驗以確定其使用程度。d水泥土夯實樁法：適用于地下水位以上的素填土，淤泥質(zhì)土和粉土等。加筋土法：包括如下方法：a加筋土：適用范圍為人工填土、砂土的路堤、擋墻、橋臺等。b土工積物：適用于砂土、粘性土和軟土的加固，或用于反濾、排水和隔離的材料。c樹根樁：適用于各類土。主要用于既有建筑物的加固及穩(wěn)定土坡、支擋結構物。d錨固法：它能可靠錨固土層和巖層。對軟弱粘土宜通過重復高壓灌漿或采用多段擴體或端頭擴體以提高錨固段錨固力。對液限

3、大于50%的粘性土，相對密度小于0.3的松散砂土以及有機質(zhì)含量較高的土層，均不得作為永久性錨固地層。置換法、擠密法及擠密置換法a振沖置換法：它適用于不排水剪切強度20KPaCU50KPa的飽和軟粘土、飽和黃土和沖填土。對不排水剪切強度小于20KPa的地基、應慎重對待。能使天然地基承載力提高20%60%左右。bCFG樁法：對于淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、飽和及非飽和的粘性土、粉土。能使天然地基承載力提高70%以上。c鋼渣樁法：適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和及非飽和的粘性土、粉土。d石灰樁法：適用于滲透系數(shù)適中的軟粘土、雜填土、膨脹土、紅粘土、濕陷性黃土。不適合地下水位以下的滲透系數(shù)較大的土層。當滲透系數(shù)

4、較小時，軟土脫水加固效果不好的土層慎用。e強夯置換法：適用于飽和軟粘土，一般適合于36m底淺層處理。f砂樁法：適用于軟弱粘性土，但應慎用，且需要較長的時間，對不排水剪切強度小于15KPa的軟土應采用袋裝砂井樁。g夯坑基礎法：適用于軟粘土非飽和的粘性土、夯填土、濕陷性黃土。h強夯法：適用于碎石土、砂土、雜填土、素填土、濕陷性黃土和低飽和度的粉土與粘性土。對于高飽和度的粉土和粘性土，需經(jīng)試驗論證后，方可使用，且應設置豎向排水通道。該法最大處理深度達40m。強夯的震動可能會對周圍環(huán)境造成不良影響。因此，使用時要求考慮周圍環(huán)境因素。i振沖法：是一種不添加砂、石材料的振沖擠密法，一般宜用于0.75mm以

5、上顆粒占土體20%以上的砂土，而添加砂、石材料的振沖擠密法宜用于顆粒小于0.005mm的粘性含量不超過10%的粉土和砂土。j擠密碎石樁法：適用于松散的非飽和粘性土、雜填土、濕陷性黃土、疏松的砂性土。對飽和軟粘土，應慎重使用。第十章 地基承載力 第一節(jié) 概述地基隨建筑物荷載的作用后，內(nèi)部應力發(fā)生變化，表現(xiàn)在兩方面：一種是由于地基土在建筑物荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形，引起基礎過大的沉降量或沉降差，使上部結構傾斜，造成建筑物沉降；另一種是由于建筑物的荷載過大，超過了基礎下持力層土所能承受荷載的能力而使地基產(chǎn)生滑動破壞。因此在設計建筑物基礎時，必須滿足下列條件：地基： 強度承載力容許承載力變形變形量（沉降

6、量）容許沉降量一、幾個名詞1、地基承載力：指地基土單位面積上所能隨荷載的能力。地基承載力問題屬于地基的強度和穩(wěn)定問題。2、容許承載力：指同時兼顧地基強度、穩(wěn)定性和變形要求這兩個條件時的承載力。它是一個變量，是和建筑物允許變形值密切聯(lián)系在一起。3、地基承載力標準值：是根據(jù)野外鑒別結果確定的承載力值。包括：標貫試驗、靜力觸探、旁壓及其它原位測試得到的值。4、地基承載力基本值：是根據(jù)室內(nèi)物理、力學指標平均值，查表確定的承載力值，包括載荷試驗得到的值）。通常 5、極限承載力：指地基即將喪失穩(wěn)定性時的承載力。二、地基承載力確定的途徑目前確定方法有：1根據(jù)原位試驗確定：載荷試驗、標準貫入、靜力觸探等。每種

7、試驗都有一定的適用條件。2根據(jù)地基承載力的理論公式確定。3根據(jù)建筑地基基礎設計規(guī)范確定。根據(jù)大量測試資料和建筑經(jīng)驗，通過統(tǒng)計分析，總結出各種類型的土在某種條件下的容許承載力，查表。一般：一級建筑物：載荷試驗，理論公式及原位測試確定f； 一級建筑物：規(guī)范查出，原位測試；尚應結合理論公式； 一級建筑物：鄰近建筑經(jīng)驗。三、確定地基承載力應考慮的因素地基承載力不僅決定于地基的性質(zhì)，還受到以下影響因素的制約。1基礎形狀的影響：在用極限荷載理論公式計算地基承載力時是按條形基礎考慮的，對于非條形基礎應考慮形狀不同地基承載的影響。2荷載傾斜與偏心的影響：在用理論公式計算地基承載力時，均是按中心受荷考慮的，但荷

8、載的傾斜荷偏心對地基承載力是有影響的。3覆蓋層抗剪強度的影響：基底以上覆蓋層抗剪強度越高，地基承載力顯然越高，因而基坑開挖的大小和施工回填質(zhì)量的好壞對地基承載力有影響。4地下水的影響：地下水水位上升會降低土的承載力。5下臥層的影響：確定地基持力層的承載力設計值，應對下臥層的影響作具體的分析和驗算。6此外還有基底傾斜和地面傾斜的影響：地基土壓縮性和試驗底板與實際基礎尺寸比例的影響。相鄰基礎的影響，加荷速率的影響和地基與上部結構共同作用的影響等。在確定地基承載力時，應根據(jù)建筑物的重要性及結構特點，對上述影響因素作具體分析。第二節(jié) 地基的變形和失穩(wěn)一臨塑荷載Per和極限承載力Pu現(xiàn)場荷載試驗表明：地

9、基從開始發(fā)生變形到失去穩(wěn)定的發(fā)展過程，典型的SP曲線可以分成順序發(fā)生的三個階段，即壓密變形階段（oa）、局部剪損階段（ab）和整體剪切破壞階段（b以后）見圖82（見教材P275），三個階段之間存在著兩個界限荷載。第一個界限荷載（臨塑荷載Per）：就是指基礎下的地基中，塑性區(qū)的發(fā)展深度限制在一定范圍內(nèi)時的基礎底面壓力。當PPer標志壓密階段進入局部剪損階段。第二個界限荷載（極限承載力Pu）：當?shù)鼗林杏捎谒苄缘牟粩鄶U大，而形成一個連續(xù)的滑動面時，使得基礎連同地基一起滑動，這時相應的基礎底面壓力稱為極限承載力Pu。當PPu標志著地基土從局部剪損破壞階段進入整體破壞階段，地基喪失穩(wěn)定。二豎直荷載下地

10、基的破壞形式在荷載作用下，建筑物由于承載能力不足而引起的破壞，通常是由于基礎下持力層土的剪切破壞所造成的，而這種剪切破壞的形成一般又可分為整體剪切、局部剪切和沖剪三種。1整體剪切破壞的特征：當基礎上的荷載較小時，基礎壓力與沉降的關系近乎直線變化，此時屬彈性變形階段，如圖中oa段。隨著荷載的增大，并達到某一數(shù)值時，首先在基礎邊緣處的土開始出現(xiàn)剪切破壞，如圖中a點。隨著荷載的增大，剪切破壞地區(qū)也相應的擴大，此時壓力與沉降關系呈曲線形狀，屬彈性塑性變形階段，如圖ab段。若荷載繼續(xù)增大，越過b點，則處于塑性破壞階段。2局部剪切破壞的特征：局部剪切破壞的過程與整體剪切破壞相似，破壞也從基礎邊緣下開始，隨

11、著荷載增大，剪切破壞地區(qū)也相應地擴大。區(qū)別：局部剪切破壞時，其壓力與沉降的關系，從一開始就呈現(xiàn)非線性的變化，并且當達到破壞時，均無明顯地出現(xiàn)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。對于這種情況，常取壓力與沉降曲線上坡度發(fā)生顯著變化的點所對應的壓力，作為相應的地基承載力。3沖剪破壞的特征：它不是在基礎下出現(xiàn)明顯的連續(xù)滑動面，而是隨著荷載的增加，基礎將隨著土的壓縮近乎垂直向下移動。當荷載繼續(xù)增加并達到某數(shù)值時，基礎隨著土的壓縮連續(xù)刺入，最后因基礎側(cè)面附近土的垂直剪切而破壞。沖剪破壞的壓力與沉降關系曲線類似局部剪切破壞的情況，也不出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。對于地基土破壞形式的定量判別，Vesic，A，B提出用剛度指標Ir的方法。地基土

12、的剛度指標，可用下式表示：式中：E為變形模量為泊松比C為地基土的粘聚力為內(nèi)摩擦角q為基礎的側(cè)面荷載，q=rD，D為埋置深度，r為埋置深度以上土的容重。Vesic，A.B 還提出判別整體剪切破壞和局部剪切破壞的臨界值，稱為臨界剛度指標Ir(er)當Ir大于Ir（er）時，地基將發(fā)生整體剪切破壞，反之則發(fā)生局部剪切破壞或沖剪破壞。三傾斜荷載下地基的破壞形式對于擋水和擋土結構的地基，除承受豎直荷載Pv外，還受水平荷載Ph的作用。Pv與Ph的合力就成為傾斜荷載。當傾斜荷載較大而引起地基失穩(wěn)時，其破壞形成有兩種：一種是沿基底產(chǎn)生表層滑動，主要是Ph過大所造成的，是擋水或擋土建筑物常見的失穩(wěn)形式；另一種是

13、深層整體滑動破壞，主要是由于Ph不大而Pv較大導致地基失穩(wěn)而造成的。第三節(jié) 原位試驗確定地基承載力一現(xiàn)場荷載試驗荷載試驗是對現(xiàn)場試坑中的天然土層中的承壓板施加豎直荷載，測定承壓板壓力與地基變形的關系，從而確定地基土承載力和變形模量等指標。承壓板面積為0.250.5平方米（一般尺寸：5050cm2,7070cm2）加荷等級不少于8級，第一級荷載（包括設備重量）的最大加載量不應少于設計荷載的2倍，一般相當于基礎埋深范圍的土重。每級加載按10，10，10，15，15分鐘間隔測讀沉降，以后隔半小時測讀，當連續(xù)2小時內(nèi)，每小時沉降小于0.1mm時，則認為已穩(wěn)定，可加下一級荷載。直到地基達到極限狀態(tài)為至。

14、將成果繪成壓力沉降關系曲線，從曲線上可以得到地基極限承載力Pu和容許承載力的基本值f0=Per二靜力觸探試驗靜力觸探試驗就是用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中通過壓力傳感器及電阻應變儀測出土層對探頭的貫入阻力Ps，用下列公式確定地基承載力的大小設計值。1梅耶霍夫公式：式中Ps：貫入阻力（kPa）B：基礎寬度D：埋置深度2國內(nèi)建議公式： kPa式中：f 承載力設計值，fk標準值 ， r1天然容重， r0為基底以上土的加權平均容重，地下水以下取浮容重；B ，D相應于基礎寬度和埋置深度的承載力修正系數(shù)。按教材P302表814查用。三標準貫入試驗根據(jù)試驗測得的標準貫入擊數(shù)N63.5，用下列方法平價地基

15、的承載力。試驗時，先清鉆孔，把標準貫入器放入孔底，然后用重量N（63.5Kg）的錘，從76cm的高度自由下落將貫入器擊入土中30cm，記錄N。1建筑地基基礎設計規(guī)范確定地基的承載力標準值。2太沙基和皮克(R.Peek)公式當沉降量不超過25mm的前提下，若B1.3m時，fN63.5/8 kg/cm2B1.3m時， kg/cm23梅耶霍夫公式 kg/cm2四 旁壓試驗略（自學）第四節(jié) 按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力按塑性區(qū)開展深度確定地基容許承載力的方法，就是將地基中的剪切破壞區(qū)限制在某一范圍內(nèi)，視地基土能相應地承受多大的基底壓力，該壓力即為欲求的容許承載力。條形基礎均勻壓力作用下容許承載

16、力的近似計算方法如圖所示（見教材P297圖8-25）：根據(jù)彈性理論，地基中任意點M由條形均布壓力所引起的附加大、小主應力為： (1)式中：2 M點與基底兩側(cè)連線的夾角，稱為視角。在M點上還有地基本身重量所引起的自重壓力。設極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K01，則由土自重所引起的法向應力在各個方向都相同，均等于r(D +Z)?；讐毫εc土自重在M點引起的大、小主應力之和為：r(D+Z) (2)當M點達到平衡時，其大小主應力應滿足下列關系： (3)將式（2）代入（3）式并經(jīng)整理后，得 （4）式中r, c,，p, D為已知時，Z值隨著值而變。對（4）式求導數(shù)，并令其等于零，即：即 將 代入（4）式，即

17、可得到塑性區(qū)開展的最大深度為 （5）如果我們規(guī)定了塑性區(qū)開展深度的容許值Z，那么：若ZmaxZ，地基是穩(wěn)定的；若ZmaxZ，地基的穩(wěn)定是沒有保證的。經(jīng)驗公式：Z=(1/41/3)B， B為條形基礎的寬度，將式（5）改寫為： （6）當Zmax0，即塑性區(qū)開展深度為0； （7）當Zmax1/4B（中心受壓基礎）， （8）當Zmax1/3B時（偏心受壓基礎）， （9）式（7），（8），（9）可以用普遍的形式來表示，即 （10）式中：P：地基容許承載力（kN/m2）Nr，Nc，Nq為承載力系數(shù)，它們是土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)，可查下表。其中：Nr0， 當Zmax0 當ZmaxB/4 當ZmaxB/3注意（1

18、）公式： ，是在均質(zhì)地基的情況下得到的，如果基底上、下是不同的土層，則此式中的第一項采用基底以下土的容重：而第二項應采用基底以上土的容重。（2）以上公式中由條形基礎均布荷載推導得來，對矩形或圓形基礎偏于安全。（3）公式應用彈性理論，對已出現(xiàn)塑性區(qū)情況條件不嚴格；但因塑性區(qū)的范圍不大，其影響為工程所允許，故臨界載荷為地基承載力，應用仍然較廣。Nr，Nq，Nc與的關系值 0N1/4N1/3NqNc0001.03.1420.060.081.123.3240.120.161.253.5160.200.271.403.7180.280.371.553.93100.360.481.734.17120.46

19、0.601.944.42140.600.802.174.70160.720.962.435.00180.861.152.725.31201.001.333.105.66221.201.603.446.04241.401.863.876.45261.602.134.376.90282.002.664.937.40302.403.205.607.95322.803.736.358.55343.204.267.209.22363.604.808.259.97384.205.609.4410.80405.006.6610.8411.73425.807.7312.7012.80446.408.5214.

20、5014.00457.409.8615.6014.60例題：有一條形基礎，寬度B3m，埋置深度D1m，地基土的濕容重r=19kN/m3，飽和容重rsat20kN/m3,100，試求（1）地基的容許承載力P1/4,P1/3值，（2）若地下水位上升至基礎底面，承載力有何變化。解：（1）查表100時，承載力系數(shù)N1/4=0.36,N1/3=0.48，Nq1.73 Nc4.17代入式 得P（1/4）=1930.362+1911.73+104.17=85Kn/P（1/3）=1930.482+1911.73+104.17=88.3 Kn/(2)假若Nr，Nq，Nc不變則 可見，當?shù)叵滤仙龝r，地基的承載力

21、將降低。例題2：某賓館設計采用框架結構獨立基礎，基礎底面尺寸：LB3.002.40，承受偏心荷載?；A埋深1.00m，地基土分三層：表層為素填土，天然容重r1=17.8kN/m3,厚h10.80m;第二層為粉土：r2=18.8kN/m3, 2=210，C212kPa；h2=7.4m；第三層為粉質(zhì)粘土：r3=19.2kN/m3, 3=180，C324kPa，h3=4.8m,計算賓館地基的臨界荷載。解：應用偏心荷載作用下臨界荷載計算公式式中：N1/3:根據(jù)基底土的內(nèi)角2=210，查表N1/3=1.46Nq：據(jù)2=210查表：Nq3.27Nc：據(jù)2=210查表 Nc5.85RB：r=r2=18.8k

22、N/m3；B=2.40mRd：r應為基礎深度D1.00m范圍內(nèi)的平均重度，按式計算：CC212kPa第五節(jié) 確定地基極限承載力的理論公式在土力學的發(fā)展中，已經(jīng)提出了許多極限荷載公式，1920年普朗特首先根據(jù)塑性平衡理論導出了介質(zhì)達到極限荷載時，沿著曲面發(fā)生滑動的數(shù)學方程，并認為介質(zhì)的抗剪強度性質(zhì)，可以用強度指標C，表示，但是，他的研究結果只適用于無重量的介質(zhì)的極限平衡平面課題。隨后不少學者根據(jù)他的研究結果，引用來求解地基土的極限荷載，并進一步作了不同形式的修正和補充，以便在工程中加以應用。太沙基根據(jù)普朗特相似的概念，導出了考慮地基土自重影響的極限荷載公式。但這些公式都忽略了基礎底面以上覆蓋土層

23、的抗剪強度的影響，故只適用于計算淺基礎的極限荷載。梅耶霍夫進一步考慮了基礎底面以上覆蓋層的抗剪強度的影響，從而提出了淺基礎和深基礎的極限荷載公式。一普朗特爾極限承載力公式普朗特爾公式是求解寬度為B的條形基礎，置于地基表面，在中心荷載P作用下的極限荷載Pu值。普朗特爾的基本假設及結果，歸納為如下幾點：（1）地基土是均勻，各向同性的無重量介質(zhì)，即認為土的r=0，而只具有C，的材料。（2）基礎底面光滑，即基礎底面與土之間無摩擦力存在，所以基底的壓應力垂直于地面。（3）當?shù)鼗幱跇O限平衡狀態(tài)時，將出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，其滑動區(qū)域?qū)⒂衫士现鲃訁^(qū)I，徑向剪切區(qū)II或過渡區(qū)和朗肯被動區(qū)III所組成。其中滑動區(qū)I

24、 邊界Bc或AC為直線，并與水平面成（45/2）角；即三角形ABC是主動應力狀態(tài)區(qū)；滑動區(qū)II的邊界CE或C為對數(shù)螺旋曲線，其曲線方程為 ，r0為起始矢徑；為射線r與r0夾角，滑動區(qū)III的邊界E G，DF為直線并與水平面成（45/2）角。（見教材P281圖8-9）（4）當基礎有埋置深度D時，將基礎底面以上的兩側(cè)土體用相當?shù)木汲dq=rD來代替。根據(jù)上述的基本假設，采用剛體平衡方法或特征線法，可以得到地基極限承載力為：式中：r：基礎兩側(cè)土的容重D：基礎的埋置深度Nq，Nc：承載力系數(shù)，它們是土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)，可查下表：其中 0NrNqNc0NrNqNc001.005.14246.909.6

25、119.320.011.205.69269.5311.922.340.051.436.172813.114.725.860.141.726.823018.118.430.280.272.067.523225.023.235.5100.472.478.353434.529.542.2120.762.979.293648.137.850.6141.163.5810.43867.448.961.4161.724.3311.64095.564.275.4182.495.2513.14213785.493.7203.546.4014.844199115118224.967.8216.9452411341

26、33二太沙基極限承載力公式對于均勻地基上的條形基礎，當受中心荷載作用時，若把土作為有重量的介質(zhì)，即r不等于零，求其極限承載力時，太沙基作了如下假設：1基礎底面粗糙，即的與土之間有摩擦力存在當?shù)鼗_到破壞并出現(xiàn)連續(xù)的滑動面時，其基底下有一部分土體將隨著基礎一起移動而處于彈性平衡狀態(tài)，該部分土體稱為彈性核或叫彈性契體，如圖817（見教材P288）中ABC所示。彈性核的邊界AC或BC為滑動面的一部分，它與水平面的夾角為，而它的具體數(shù)值又與基底的粗糙程度有關。當把基底看作完全粗糙時，；當把基底看作完全光滑時，土體ABC則發(fā)生側(cè)向變形，側(cè)450/2,一般情況下，（450/2）。2當把基底看作是完全粗糙時

27、，則滑動區(qū)域由徑向過渡區(qū)剪切區(qū)II和朗肯被動區(qū)III所組成，如圖817所示（見教材P288）。其中滑動區(qū)域II的邊界CE和C為對數(shù)螺旋曲線，其曲線方程為（r0為起始矢徑）。朗肯區(qū)域III的邊界DFG為直線，它與水平面成（450/2）角。3當基礎有埋置深度D時，則基底以上兩側(cè)的土體用相當?shù)木汲dq=rD來代替。根據(jù)上述假定，經(jīng)推導可得地基的極限承載力式中：Nr，Nq，Nc稱為承載力系數(shù)，都是土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)。其中： 但對Nr，太沙基并未給出公式。太沙基將Nr，Nq，Nc繪制成曲線如圖818（見教材290），可供直接查用。幾點說明：（1）當把基礎底面假定為光滑時，則基底以下的彈性核就不存在，而

28、成為朗肯主動區(qū)I了，而AC面與水平面的夾角（450/2）而整個滑動區(qū)域?qū)⑼耆c普朗特爾的情況相似，因此，由C,q所引起的承載力系數(shù)即可直接取用普朗特爾的結果，即：而由土容重r 所引起的承載力系數(shù)則采用下列半經(jīng)驗公式來表達：將 代入： 即可得基礎底面完全光滑情況下的太沙基地基極限承載力，或Nq，Nc，Nr可直接查表取得。（2）太沙基承載力公式都是在整體剪切破壞的條件下得到的，對于局部剪切破壞時的承載力，應進行修正。再用修正后的C，就可計算局部剪切破壞時松軟土的地基承載力式中：Nc，Nq，Nr：修正后的承載力系數(shù)，可以由修正后的內(nèi)摩擦角直接查圖818虛線。（3）對于方形或圓形基礎，太沙基建議用下列

29、修正公式計算地基極限承載力：圓形基礎： 整體破壞 局部破壞方形基礎： 整體破壞 局部破壞4地基的容許承載力將上述各公式算出的極限承載力Pu，除以安全系數(shù)Fs，即得到地基的容許承載力PPu/Fs 在設計時，基底壓力P應滿足PP的要求。例題1：某辦公樓采用磚混結構基礎。設計基礎寬度b=1.50m，基礎埋深d=1.4m，地基為粉土，r=18.0kN/m3, 30度，C10kPa，地下水位深7.8m，計算此地基的極限荷載和地基承載。解：（1）條形，由太沙基公式： 因為 ，查曲線得，Nr19，Nc35，Nq18代入公式Pu18.01.5192103518.01.4181060.1 kPa（2）地基承載力

30、：f=Pu /Fs1060.1/3.0353.4 kPa例題2：在例題1中，若地基的為20度，其余條件不變，求Pu和f解：（1）當 ，查曲線：Nr4，Nc=17.5，Nq7，Pu18.01.5421017.518.01.47405.4kPa（2）f=Pu/Fs405.4/3.0135 kPa評論：由上兩例計算結果可見：基礎的形式，尺寸與埋深相同，地基土的r,c不變，只是由30度減小為20度，極限荷載與地基承載力均降低為原來的38，可知：的大小，對Pu和f影響很大。例題3：有一條形基礎，寬度B6m，D1.5m，其上作用看中心荷載P1500kN/m，地基土質(zhì)均勻，容重r=19kN/m3，土的抗剪強

31、度指標C20kN/m2, =20度，試驗算地基的穩(wěn)定性（假定基底完全粗糙）。解：（1）基底壓力：PP/B=1500/6=250 kN/m2(2)由200，查圖818得：Nc18，Nq7.5，Nr5 196182191.57.52015858.25kN/m2。若?。篎s2.5，則p=Pu/Fs343.3 kN/m2因為P250 kN/m2p=343.3 kN/m2所以地基是穩(wěn)定的。三漢森極限承載力公式對于均質(zhì)地基基礎底面完全光滑，在中心傾斜荷載作用下，漢森建議按下式計算豎向地基極限承載力。式中：(1)Sr，Sq，Sc為基礎的形狀系數(shù)，取： 或 (2) 為荷載傾斜系數(shù)（3） 深度修正系數(shù)（4） 地

32、面傾斜系數(shù)（5） 基底傾斜系數(shù)（6）Nr，Nc，Nq承載力系數(shù)，由下式表示：上式中分別為地面和基底的傾角。幾點說明：（1）應用公式時，應滿足 ，以保證基底不因水平力過大而產(chǎn)生水平滑動。Ph：作用在基底上的水平分力P：作用在基底上的垂直分力Ca：為基底與土之間的粘滯力：為基底與土之間的摩擦力A=LB（2）當基底受到偏心荷載作用時，先將其換成有效的基底面積，然后按中心荷載情況下的極限承載力公式進行計算。若條形基礎，其荷載的偏心距為e，則用有效寬度 B=B2e，來代替原來的寬度B。若是矩形基礎，并且在兩個方面均有偏心，則用有效面積A=BL來代替原來的面積A。其中B=B2eB,L=L2eL(3)對于成

33、層土所組成的地基，當各土層的強度相差不大的情況下，漢森建議按下式近似確定持力層的深度。ZmaxB式中：為系數(shù)，根據(jù)土層平均內(nèi)摩擦角和荷載的傾角從下表查出：B：為基礎的原寬度。值表：單位為（度） tg20213536450.20.61.202.000.210.300.40.901.600.310.400.20.601.20持力層范圍內(nèi)土的容重和強度指標按層厚求其平均值： 式中ri,Ci, i分別為第i土層的容重，凝聚力和內(nèi)摩擦角，hi為第i層的厚度。例題：有一寬4m的條形基礎，埋置在中砂層下2米深處，其上作用中心傾斜荷載（豎直分量P900Kn/m，水平方向Ph150Kn/m）中砂層的內(nèi)摩擦角32

34、度，濕容重r=18.5Kn/m3浮容重r=9.5Kn/m3,距基底2米處有一粘土層，其固結不排水剪的強度指標為C18Kn/, =22度，浮容重r=9.7Kn/m3,設地下水位與基底齊平，試按漢森公式確定地基的極限承載力。解：荷載的傾斜率：tgPh/P=150/900=0.17該地基屬層狀地基，應先確定持力層的最大深度Zmax值，為此固結tg0.17并假設土層的平均內(nèi)摩擦角 之間，從表查得1.2，于是公式ZmaxB可得Zmax1.244.8m，求持力層內(nèi)土層的平均指標：可見求得的 在假設范圍內(nèi)，查表可得：Nr9.53，Nq11.90，Nc22.3求荷載傾斜系數(shù)：求深度修正系數(shù)：地面傾斜系數(shù)：a=

35、0,所以 同理基底傾斜系數(shù)： 基礎的形狀系數(shù)： 所以地基的極限承載力：第六節(jié) 按規(guī)范確定地基的容許承載力規(guī)范的承載力表有兩類：一類是將室內(nèi)試驗求得的物理、力學性能指標與荷載試驗確定的承載力剪力相關關系，然后查表（見教材P299）：如表： 85 粉土承載力基本值（KPa）（ ）86 粘性土承載力基本值（ ）87 沿海地區(qū)淤泥和淤泥質(zhì)土承載力基本值（ ）88 紅粘土承載力基本值（KPa）（ ）89 素填土承載力基本值（KPa）（ ）從上述表中查得得基本值（ ）乘以反應土工試驗離散性得修正系數(shù)后，就成為標準值（ ）。即： 式中： 變異系數(shù)參加統(tǒng)計得土樣指標樣本數(shù)地基土的承載力基本值 是根據(jù)很多省市得

36、土性指標（天然孔隙比e，天然含水率w）值與荷載試驗值 ，經(jīng)過統(tǒng)計計算與回歸分析建表的，有如下的相應方程：方程的相關系數(shù) ，剩余方差 0.0944，嚴格地說，只適用于e0.601.0，與w1035的粉土和粘性土。規(guī)范中各類土的承載力基本值表是由各地載荷試驗資料經(jīng)回歸分析擬合經(jīng)驗方程而成，反映了統(tǒng)計指標的可靠度，經(jīng)推導，回歸修正系數(shù)式中的n0為試驗數(shù)量；tao為自由度為n01，倍度為a0.05的函數(shù)（t函數(shù)）臨界值，b為第一指示指標的回歸系數(shù)，取絕對值。當承載力表為雙指標時，b為第一指示指標的回歸系數(shù)，令 為綜合的指標變異系數(shù)。式中 為第一指標的變異系數(shù)； 為第二指標的變異系數(shù)， 為第二指標的折算

37、系數(shù)。變異系數(shù)可按下式計算：，式中： 為標準差，可按下式計算：,u為某種土性指標的第I個實測值。經(jīng)擬合后， 按下式計算：式中的n為參加統(tǒng)計的土指標樣本數(shù)。當 時，首先應該分析 （變異系數(shù)）過大的原因，如分層是否合理，試驗有無差錯等。其次是增加試樣數(shù)量。另一類是根據(jù)土的野外鑒別或原位測試（如標準貫入，靜力觸探等）結果與荷載試驗確定的承載力之間的統(tǒng)計關系建立的，例如：（見教材P299）。表84，礫石土承載力標準值（ ），KPa， 表810 砂土承載力標準值（ ），KPa表811 粘性土承載力標準值（ ），KPa（標準函數(shù)）表812 粘性土承載力標準值（ ），KPa（輕便觸探函數(shù)）表813 素填土承

38、載力標準值（ ），KPa（輕便觸探函數(shù)）上述表查得的承載力即為標準值 ，又為基本值（ ），即： 。綜上：經(jīng)過查表及修正后的承載力標準值 是指基礎寬度小于3m埋置深度等于0.5m或為零時的承載力。而從土力學可知地基承載力隨基礎寬度B和埋深D而增加，因此須經(jīng)修正后才能得到地基承載力的設計值 。式中： ：為地基承載力的標準值（由規(guī)范或原位測試求得）KPa：為基底以下土的容量，地下水位以下取浮容重KN/m3：基底以上土的加權平均容重，地下水位以下取浮容重，KN/m3B：為基礎寬度，當B6m時，取B6m；、 基礎寬度和埋置深度的承載力修正系數(shù)，按表814（見教材P302）查取。第七節(jié) 影響地基承載力的因

39、素由前所知，地基承載力的公式具有相同的形式，均由三項所組成，即：從式中可以看出影響地基承載力的因素主要有土的物理力學性質(zhì)， 以及基礎的寬度B和埋置深度D等三個方面。一、土的容重和地下水位土的容重除了與土的種類有關以外，還將受到地下水位的影響。1、若地下水位在理論滑動面以下，則土的容重一律采用濕容重。2、若地下水位從理論滑動以下上升到地面或地面以上，則土的容重由原來的天然濕容重 降為 ，此時地基的承載力也將相應的降低。對于c0的無粘性土，這種降低更明顯，地基的承載力與土的容重成正比的減少。3、若地下水位上升至與基底齊平處，則要將公式中的第一項容重用浮容重計算即可，此時地基的承載力為： 。4、若地

40、下水位在滑動面與基礎底面之間，一般可以近似假定滑動面的最大深度等于基礎寬度B，此時，基底以下土的容重可采用平均值并按下式計算：式中：d地下水位至基底的距離水位以上土的天然濕容重則承載力公式可表示為： 5、若地下水位在基底與地面之間，則按下式計算：式中： 為地下水位至地面的距離。二、基礎的寬度地基的承載力還與基礎的尺寸和形狀有關。由承載力的公式可知。基礎的寬度B越大，承載力越高。但當基礎的寬度達到某一數(shù)值以后，承載力不再隨著寬度的增加而增加。規(guī)范中規(guī)定，當B6m時，采用B6m進行寬度修正的限制也含有此意。另外，對二粘性地基，由于B增大，雖然基底壓力可減小，但應力影響深度增加，有可能使基礎的沉降加

41、大。三、基礎的埋置深度增加D同樣可以提高地基的承載力。由于D增加，基底盡壓力將減小，相應的可以減少基礎的沉降。因此，增加D對提高軟粘土地基的穩(wěn)定性和減少沉降均有明顯效果，常被采用，但基礎埋深太深，基礎開挖也愈困難。同濟大學地基處理內(nèi)部講義(一）一、 處理方法與特點二、 復合地基計算原理三、 換填法設計四、 強夯法設計五、 預壓法設計六、 水泥土攪拌法設計七、 托換技術4.1地基處理方法4.1.1地基處理的目的軟土地基處理的目的是利用換填、夯實、擠密、排水、膠結、加筋和熱學等方法對地基土進行加固，用以改良地基土的工程特性，主要包括：1)提高地基的抗剪切強度 2)降低地基的壓縮性 3)改善地基的透

42、水特性 一種增加地基土的透水性加快固結，另一種是降低透水性或減少其水壓力（基坑抗?jié)B透）。4.1.2 地基處理方法分類及應用范圍軟土地基處理的基本方法主要有置換、夯實、擠密、排水、膠結、加筋、和熱學等方法。常用地基處理方法的原理、作用及適用范圍如下。1. 換土墊層法(1)墊層法 其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣；粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量；常用機械碾壓、平板振動和重錘夯實進行施工。該法常用于基坑面積寬大和開

43、挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為23m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。(2)強夯擠淤法 采用邊強夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體。可提高地基承載力和減小變形。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應通過現(xiàn)場試驗才能確定其適應性。2.振密、擠密法振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小，強度提高，達到地基處理的目的。軟土地基中常用強夯法強夯法 利用強大的夯擊能，迫使深層土液化和動力固結，使土體密實，用以提高地基土的

44、強度并降低其壓縮性。3.排水固結法 其基本原理是軟土地基在附加荷載的作用下，逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產(chǎn)生固結變形。在這個過程中，隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸消散，土的有效應力增加，地基抗剪強度相應增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固結法主要由排水和加壓兩個系統(tǒng)組成。排水可以利用天然土層本身的透水性，尤其是上海地區(qū)多夾砂薄層的特點，也可設置砂井、袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體。加壓主要是地面堆載法、真空預壓法和井點降水法。為加固軟弱的粘土，在一定條件下，采用電滲排水井點也是合理而有效的。(1)堆載預壓法 在建造建筑物以前，通過臨時堆填土石等方法對地基加載預壓，達到預先完成部分

45、或大部分地基沉降，并通過地基土固結提高地基承載力，然后撤除荷載，再建造建筑物。臨時的預壓堆載一般等于建筑物的荷載，但為了減少由于次固結而產(chǎn)生的沉降，預壓荷載也可大于建筑物荷載，稱為超載預壓。為了加速堆載預壓地基固結速度，常可與砂井法或塑料排水帶法等同時應用。如粘土層較薄，透水性較好，也可單獨采用堆載預壓法。適用于軟粘土地基。(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等) 在軟粘土地基中，設置一系列砂井，在砂井之上鋪設砂墊層或砂溝，人為地增加土層固結排水通道，縮短排水距離，從而加速固結，并加速強度增長。砂井法通常輔以堆載預壓，稱為砂井堆載預壓法。適用于透水性低的軟弱粘性土，但對于泥炭土等有機質(zhì)沉積物

46、不適用。(3)真空預壓法 在粘土層上鋪設砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對砂墊層及砂井抽氣，使地下水位降低，同時在大氣壓力作用下加速地基固結。適用于能在加固區(qū)形成(包括采取措施后形成)穩(wěn)定負壓邊界條件的軟土地基。(4)真空-堆載聯(lián)合預壓法 當真空預壓達不到要求的預壓荷載時，可與堆載預壓聯(lián)合使用，其堆載預壓荷載和真空預壓荷載可疊加計算。適用于軟粘土地基。(5)降低地下水位法 通過降低地下水位使土體中的孔隙水壓力減小，從而增大有效應力，促進地基固結。適用于地下水位接近地面而開挖深度不大的工程，特別適用于飽和粉、細砂地基。(6)電滲排水法 在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場作用，土中

47、的水從陽極流向陰極，然后將水從陰極排除，而不讓水在陽極附近補充，借助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩(wěn)定性。適用于飽和軟粘土地基。4.置換法 其原理是以砂、碎石等材料置換軟土，與未加固部分形成復合地基，達到提高地基強度的目的。(1)振沖置換法(或稱碎石樁法) 碎石樁法是利用一種單向或雙向振動的沖頭，邊噴高壓水流邊下沉成孔，然后邊填入碎石邊振實，形成碎石樁。樁體和原來的粘性土構成復合地基，以提高地基承載力和減小沉降。適用于地基土的不排水抗剪強度大于20kPa的淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。對不排水抗剪強度小

48、于20kPa的軟土地基，采用碎石樁時須慎重。(2)石灰樁法 在軟弱地基中用機械成孔，填入作為固化劑的生石灰并壓實形成樁體，利用生石灰的吸水、膨脹、放熱作用以及土與石灰的物理化學作用，改善樁體周圍土體的物理力學性質(zhì)，同時樁與土形成復合地基，達到地基加固的目的。適用于軟弱粘性土地基。(3)強夯置換法 對厚度小于6m的軟弱土層，邊夯邊填碎石，形成深度36m、直徑為2m左右的碎石拄體，與周圍土體形成復合地基。適用于軟粘土。(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁) 是在碎石樁基礎上加進一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振動沉管打樁機或其它成樁機具制成的具有一定粘結強度的樁。樁和樁間土通過褥墊層形成復合地

49、基。適用于填土、飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基。(6)EPS超輕質(zhì)料填土法 發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)的重度只有土的1/501/100，并具有較好的強度和壓縮性能， 用于填土料可有效減少作用在地基上的荷載，需要時也可置換部分地基土，以達到更好的效果。適用于軟弱地基上的填方工程。5.加筋法 通過在土層中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等提高地基承載力、減小沉降、或維持建筑物穩(wěn)定。(1)土工合成材料 土工合成材料是巖土工程領域中的一種新型建筑材料，是用于土工技術和土木工程，而以聚合物為原料的具滲透性的材料名詞的總稱。它是將由煤、石油、天然氣等原材料制成的高分子聚合物通過紡絲和后處理制成纖

50、維，再加工制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用。常見的這類纖維有：聚酰胺纖維(PA，如尼龍、錦綸)、聚酯纖維(如滌綸)、聚丙烯纖維(PP，如腈綸)、聚乙烯纖維(PE，如維綸)以及聚氯乙烯纖維(PVC，如氯綸)等。利用土工合成材料的高強度、韌性等力學性能，擴散土中應力，增大土體的抗拉強度，改善土體或構成加筋土以及各種復合土工結構。土工合成材料的功能是多方面的，主要包括排水作用、反濾作用、隔離作用和加筋作用。適用于砂土、粘性土和軟土，或用作反濾、排水和隔離材料。(2)加筋土 把抗拉能力很強的拉筋埋置在土層中，通過土顆粒和拉筋之間的摩擦力形成一個整體，用以提

51、高土體的穩(wěn)定性。適用于人工填土的路堤和擋墻結構。(3)土層錨桿 土層錨桿是依賴于土層與錨固體之間的粘結強度來提供承載力的，它使用在一切需要將拉應力傳遞到穩(wěn)定土體中去的工程結構，如邊坡穩(wěn)定、基坑圍護結構的支護、地下結構抗浮、高聳結構抗傾覆等。適用于一切需要將拉應力傳遞到穩(wěn)定土體中去的工程。(4)土釘 土釘技術是在土體內(nèi)放置一定長度和分布密度的土釘體，與土共同作用，用以彌補土體自身強度的不足。不僅提高了土體整體剛度，又彌補了土體的抗拉和抗剪強度低的弱點，顯著提高了整體穩(wěn)定性。適用于開挖支護和天然邊坡的加固。(5)樹根樁法 在地基中沿不同方向，設置直徑為75250mm的細樁，可以是豎直樁，也可以是斜

52、樁，形成如樹根狀的群樁，以支撐結構物，或用以擋土，穩(wěn)定邊坡。適用于軟弱粘性土和雜填土地基。6.膠結法 在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿以及石灰等物，形成加固體，與未加固部分形成復合地基，以提高地基承載力和減小沉降。(1)注漿法 其原理是用壓力泵把水泥或其它化學漿液注入土體，以達到提高地基承載力、減小沉降、防滲、堵漏等目的。適用于處理巖基、砂土、粉土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗浜和使用在托換工程中。(2)高壓噴射注漿法 將帶有特殊噴嘴的注漿管，通過鉆孔置入要處理土層的預定深度，然后將水泥漿液以高壓沖切土體，在噴射漿液的同時，以一定速度旋轉(zhuǎn)、提升，形成水泥土圓柱體

53、；若噴嘴提升而不旋轉(zhuǎn)，則形成墻狀固結體?？梢蕴岣叩鼗休d力、減少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、人工填土等地基。對既有建筑物可進行托換加固。(3)水泥土攪拌法 利用水泥、石灰或其它材料作為固化劑的主劑，通過特別的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑(水泥或石灰的漿液或粉體)強制攪拌，形成堅硬的拌和拄體，與原地層共同形成復合地基。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值不大于120kPa的粘性土地基。7.冷熱處理法凍結法 通過人工冷卻，使地基溫度低到孔隙水的冰點以下，使之冷卻，從而具有理想的截水性能和較高的承載力。適用于軟粘土或飽和的砂土地層中的臨時措施。8.其它(