關(guān)于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的若干問題

李廣信關(guān)于地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)的若若干問題題清華大學(xué)學(xué)目錄1·地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)理論論與荷載載2·關(guān)于于地基承承載力3·樁的的承載特特性與群群樁效應(yīng)應(yīng)4·復(fù)合合地基設(shè)設(shè)計(jì)的三三個原則則5·基坑坑及其事事故分析析6·基坑坑的設(shè)計(jì)計(jì)7·土中中水及其其滲流問問題8·土工工合成材材料地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)理理論與荷荷載滿足如下下要求：：1、承載載力2、變形形3、穩(wěn)定定4、基礎(chǔ)礎(chǔ)本身（（強(qiáng)度、、剛度、、耐久性性、抗裂裂········）設(shè)計(jì)基本本原則兩種極限限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)承載能力力極限狀狀態(tài)：以結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力（地地基荷載載）超過過其承載載能力為為依據(jù)——各種失失穩(wěn)、結(jié)結(jié)構(gòu)破壞壞。正常使用用極限狀狀態(tài)：以結(jié)構(gòu)（（地基））的變形形、裂縫縫、振動動參數(shù)（（老化蠕蠕變）的的限值為為依據(jù)。。有時間間接通過過應(yīng)力控控制（例例如最大大塑性深深度的限限制—容容許承載載力）地基基礎(chǔ)礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)思想可靠度理理論：以以概率理理論未基基礎(chǔ)的極極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計(jì)方方法；是是不確定定性理論論方法———因果果關(guān)系的的破缺；；結(jié)果是是破壞的的概率或或者工程程的可靠靠度。定值設(shè)計(jì)計(jì)法：所所有參數(shù)數(shù)和條件件是定值值，所有有不確定定性由一一個安全全系數(shù)K包括。。一、地基基基礎(chǔ)承承載力設(shè)計(jì)理論論1、容許許承載力力理論2、極限限承載力力理論－－安全系系數(shù)法3、極限限承載力力理論－－分項(xiàng)系系數(shù)法重要性系系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)數(shù)分項(xiàng)系數(shù)數(shù)1、容許許承載力力理論承載力：：塑性區(qū)區(qū)開展范范圍：Pcr，P1/4,，s/b=0.01-0.02（（載荷試試驗(yàn)）、、計(jì)算公公式荷載：標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值（（組合））F塑性區(qū)1、容許許承載力力理論在載荷試試驗(yàn)中可可以由其其比例界界限確定定；按一定沉沉降比人人為規(guī)定定，例如如s/b0.002在理論計(jì)計(jì)算中可可以由塑塑性區(qū)發(fā)發(fā)展理論論中的臨臨塑荷載載pcr＝p1/4、p1/3確定。按容許承承載力理理論確定定的承載載力，其其沉降一一般也會會滿足要要求，常常常不需需進(jìn)行沉沉降驗(yàn)算算。在這種設(shè)設(shè)計(jì)中，，工程的的安全性性和可靠靠性是無無定量的的概念的的。因而而是一種種經(jīng)驗(yàn)的的設(shè)計(jì)方方法。其設(shè)計(jì)荷荷載可取取為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值或標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合合。2、極限限承載力力理論——安全系系數(shù)法承載力：：極限承承載力公公式、平平板載荷荷試驗(yàn)的的極限值值/安全全系數(shù)（（2－3）荷載采用用標(biāo)準(zhǔn)值值（組合合）2、極限限承載力力理論——安全系系數(shù)法在這一理論論方法中，，其安全程程度用單一一的安全系系數(shù)K表示示，但這一一安全系數(shù)數(shù)反映多大大的失事概概率是不得得而知的。。對于地基承承載力問題題，單一安安全系數(shù)法法的一般表表達(dá)式為：：定值設(shè)計(jì)法法長期的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)的積累合理的綜合合判斷工程的類比比合理的反算算3、極限承承載力理論論－分項(xiàng)系系數(shù)承載力：采采用標(biāo)準(zhǔn)值值除以承載載力分項(xiàng)系系數(shù)荷載：荷載載效應(yīng)組合合的代表值值×分項(xiàng)系系數(shù)－設(shè)計(jì)計(jì)值S（基基本組合））3、極限承承載力理論論－分項(xiàng)系系數(shù)基于可靠度度理論的分分項(xiàng)系數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)方法也也是一種極極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)方法。。由于工程中中的荷載和和抗力都是是隨機(jī)變量量，有多少少可能使荷荷載大于抗抗力而失事事是一個隨隨機(jī)事件，，破壞的概率率（可能性性）決定于于兩個隨機(jī)機(jī)變量的均均值（眾值值，中值及及某個分位位值）及其其分布。R，SR，Sf(S)f(R)RSRS可靠度其失事概率率可用可靠靠度指標(biāo)表表示。例如如，則表示示失效概率率為萬分之之9.4。。相應(yīng)的設(shè)設(shè)計(jì)公式可可簡單表示示為：3.0這種設(shè)計(jì)理理論能夠明明確地給出出安全與失失效的概率率，然后通通過經(jīng)濟(jì)、、社會、技技術(shù)的風(fēng)險險分析，給給出最合理理的設(shè)計(jì)值值。所以是是一種最科科學(xué)合理的的設(shè)計(jì)理論論與方法，，為國內(nèi)外外工程設(shè)計(jì)計(jì)所廣泛采采用。我國國頒布的《《建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠度設(shè)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001））規(guī)定，對對于各種結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)遵循該理理論方法。。巖土工程的的不確定性性土層剖面與與邊界的不不確定性現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室?guī)r土指指標(biāo)的不確確定性現(xiàn)場應(yīng)力與與孔隙水壓壓力的不確確定性外加荷載及及其分布的的不確定性性計(jì)算理論和和方法的不不確定性應(yīng)力變形的的機(jī)理不清清楚。三種設(shè)計(jì)理理論容許承載力力法單一安全系系數(shù)可靠度設(shè)計(jì)計(jì)二、荷載載計(jì)算1·極限限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或者結(jié)結(jié)構(gòu)的一部部分超過某某一特定狀狀態(tài)，而不不能滿足設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)定的的某一功能能要求時，，這一特定定狀態(tài)為結(jié)結(jié)構(gòu)對于該該功能的極極限狀態(tài)。。（1）承載載能力極限限狀態(tài)：一般是結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)力超超過其承載載能力為依依據(jù)；（2）正常常使用極限限狀態(tài)：一般是以結(jié)結(jié)構(gòu)的變形形、裂縫、、振動參數(shù)數(shù)等超過設(shè)設(shè)計(jì)允許的的限值為依依據(jù)。2·荷載載種類：永久荷載（恒荷荷載）：：（1）不隨隨時間變化化(自重））；（2））變化與均均值比可忽忽略（設(shè)備備）；（3）單調(diào)變變化并趨于于極值（正正常水壓力力）：結(jié)構(gòu)構(gòu)及基礎(chǔ)自自重、固定定設(shè)備重量量、土壓力力、正常穩(wěn)穩(wěn)定水位的的水壓力可變荷載（活荷荷載1）：：變化與均值值比不可忽忽略：屋面面、樓面、、吊車、雪雪、風(fēng)荷載載偶然荷載（特殊殊荷載、活活荷載2））：在結(jié)構(gòu)使用用期間不一一定出現(xiàn)，，一旦出現(xiàn)現(xiàn)其值很大大，持續(xù)時時間很短：：地震、撞撞擊、爆炸炸、3·荷載的的代表值（1）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值：基本代表值值，為設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載載統(tǒng)計(jì)分布布的特征值（如：均值、眾值、中中值··））（2）組合合值：對于可變荷荷載，組合合超越概率率與其出現(xiàn)現(xiàn)概率相同同（等于標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值）如如：1％臺臺風(fēng)＋設(shè)防防地震＋最最大樓面荷荷載··········（3）頻遇遇值：對于可變荷荷載，超越越概率為規(guī)規(guī)定的較小小比率；（4）準(zhǔn)永永久值：對于可變荷載，在設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期期內(nèi)，其超超越的總時時間為設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)期一一半的荷載載值。（人人群活荷載載－沉降））pS：荷載R：抗力標(biāo)準(zhǔn)值荷載與抗力力的取值4·荷載與與承載力的的設(shè)計(jì)值荷載S＝代代表值分項(xiàng)系數(shù)數(shù)（大于1））抗力R＝代代表值/分項(xiàng)系數(shù)（大于1））5·荷載載效應(yīng)：指在一定的的外荷載作作用下，在在一定設(shè)計(jì)計(jì)對象中的的作用：軸軸力、水平平力、力矩矩··基礎(chǔ)上荷載載及荷載效效應(yīng)上部結(jié)構(gòu)F、M、H：結(jié)構(gòu)自自重屋屋面荷載樓樓面荷荷載活活荷載基礎(chǔ)自重G：設(shè)計(jì)地地面高程（（內(nèi)外地面面平均值））FMFFHFMH一般為前兩兩種情況，，橫向力不不大，只做做校核基礎(chǔ)上荷載載及荷載效效應(yīng)6·荷載載組合：按極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計(jì)時，，為保證結(jié)結(jié)構(gòu)的可靠靠性對于同同時出現(xiàn)的的各種荷載載設(shè)計(jì)值的的規(guī)定。基本組合：承載能力極極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，永永久作用與與可變作用用的組合；；（分項(xiàng)系系數(shù)）偶然組合：：承載能力極極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，（（永久作用用）＋（可可變作用））＋（一個偶然作作用）的組合；（大于基本本組合）標(biāo)準(zhǔn)組合：正常使用極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)時，采采用標(biāo)準(zhǔn)值，（或組合合值）為荷荷載代表的的組合；（頻遇組合合）：正常使用極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)時，對對于可變荷荷載，采用用頻遇值（（或準(zhǔn)永久久值）為荷荷載代表的的組合：（（永久組合合標(biāo)準(zhǔn)值））＋（主導(dǎo)導(dǎo)可變荷載載頻遇值））＋（伴隨隨可變荷載載的準(zhǔn)永久久值）準(zhǔn)永久組合合：正常使用極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)時，對對于可變荷荷載，采用用準(zhǔn)永久值值為荷載代代表的組合合（1）基本本組合－荷載效應(yīng)組組合的設(shè)計(jì)值（1）由可變荷載控制時時：SQ1k:在所有有可變荷載載中產(chǎn)生最最不利荷載載效應(yīng)的一一個（2）由永久荷載控制時時：組合值系數(shù)數(shù)c（2）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合－荷載效應(yīng)組組合的設(shè)計(jì)計(jì)值SQ1k:在所有有可變荷載載中產(chǎn)生最最不利荷載載效應(yīng)的一一個組合值系數(shù)數(shù)c（4）準(zhǔn)永永久組合－荷載效應(yīng)組組合的設(shè)計(jì)計(jì)值準(zhǔn)永久值系系數(shù)q民用建筑樓樓面均布活活荷載的各各種代表值值類別標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)組合值系數(shù)c頻遇值系數(shù)f準(zhǔn)永久值系數(shù)q住宅、宿舍、辦公樓教室、實(shí)驗(yàn)室、會議室2.00.70.50.60.40.5食堂、餐廳2.50.70.60.5禮堂、劇場、影院3.00.70.50.5商店、車站、機(jī)場大廳3.50.70.60.3健身房、舞廳4.00.70.60.5書庫、檔案庫5.00.90.90.8規(guī)范GB5007-2002中的規(guī)定定（一）按地地基承載力確定基礎(chǔ)底底面積及埋埋深，傳至至基礎(chǔ)底面面上的荷載載應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下下荷載效應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)組合合。承載力采采用特征值值。組合值系數(shù)數(shù)c（二）計(jì)算算地基變形時，傳至基基礎(chǔ)底面上上的荷載效效應(yīng)應(yīng)按正常使用極極限狀態(tài)下下的荷載效效應(yīng)的準(zhǔn)永永久組合。不應(yīng)計(jì)入入風(fēng)荷載和和地震荷載載。相應(yīng)的限值值應(yīng)為地基基變形的允允許值。準(zhǔn)永久值系系數(shù)q（三）在確確定基礎(chǔ)或或承臺高度度、支擋結(jié)結(jié)構(gòu)高度、、計(jì)算它們們的內(nèi)力、確定配筋筋和驗(yàn)算材材料強(qiáng)度時時，上部結(jié)結(jié)構(gòu)傳來的的荷載效應(yīng)應(yīng)組合和相相應(yīng)的基底底反力，采采用承載能力極極限狀態(tài)下下荷載效應(yīng)應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)應(yīng)的分項(xiàng)系系數(shù)。（1）由可可變荷載控控制時：組合值系數(shù)數(shù)c（2）由永永久荷載控控制時：組合值系數(shù)數(shù)c（3）對于于由永久荷載載控制的基基本組合，，也可采用用簡化規(guī)則則：R:結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件抗力的的設(shè)計(jì)值Sk:荷載效應(yīng)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組組合值（四）計(jì)算算擋土墻、、地基或斜斜坡穩(wěn)定基基