地基與基礎(chǔ)教程完整版全套課件

《地基與基礎(chǔ)》課程教案(第二版)適用專業(yè)：高職建筑類（56～64h）主講教師：郭迎春★學(xué)習(xí)目標(biāo)★

通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握地基與基礎(chǔ)的概念；了解地基與基礎(chǔ)在工程中的重要性，地基與基礎(chǔ)設(shè)計的基本要求。

案例上海蓮花南路樓盤倒塌事故上海蓮花南路樓盤倒塌事故案例拆除施工上海蓮花南路樓盤倒塌事故破壞分析涉及問題1.地基與基礎(chǔ)強度；2.土壓力；3.施工工藝。案例某高校底商式框架結(jié)構(gòu)宿舍樓基礎(chǔ)問題建筑平面及探點布置示意圖溶洞溶洞振沖碎（卵）石補強樁柱下獨立鋼筋砼基礎(chǔ)復(fù)合基礎(chǔ)局部處理基巖層

本建筑基礎(chǔ)設(shè)計方案最終因地質(zhì)情況復(fù)雜、勘察不詳而改變，挖孔由碎石回填后，設(shè)計為整體筏板基礎(chǔ)?？碧揭渣c代面基礎(chǔ)設(shè)計方案挖孔灌注樁基巖不均勻軟土層地基不均勻沉降，建筑傾斜地質(zhì)剖面圖加拿大特朗斯康谷倉地基破壞示意圖地基強度破壞問題引起建筑失穩(wěn)案例比薩斜塔地基與基礎(chǔ)工程的特點：隱蔽工程，處理困難，事故危害大；工程造價高，占20-40%（低層＜多層＜高層）；設(shè)計上應(yīng)做方案比較。單擊此處添加小標(biāo)題專業(yè)技術(shù)及課程學(xué)習(xí)的必要性與重要性單擊此處添加小標(biāo)題第0章緒論19世紀(jì)——橋的世紀(jì)20世紀(jì)——高層建筑的世紀(jì)21世紀(jì)——地下工程的世紀(jì)巖土工程（專業(yè)學(xué)科）隨著建筑地下空間利用、地下鐵道、海峽隧道、越江隧道及國防工程等的發(fā)展，人們越來越多地把研究的重點轉(zhuǎn)向地下工程，因而更需要了解和掌握有關(guān)巖土工程方面的知識。

這是一個科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的世紀(jì)，地下空間及地下工程將作為一種新型國土資源造福于人類。科學(xué)家預(yù)測在21世紀(jì)末將有1／3的人口穴居地下。

上海某建筑地下連續(xù)墻施工上海某建筑地下連續(xù)墻施工建筑組成建筑構(gòu)造（使用體系）建筑結(jié)構(gòu)（受力體系）屋架、面板、梁柱墻體基礎(chǔ)門、窗屋面地面墻體基礎(chǔ)導(dǎo)言基礎(chǔ)建筑建筑物地基巖體土體巖土工程工程地質(zhì)學(xué)巖石力學(xué)土力學(xué)是工程實用科學(xué)，都是研究作為建筑物地基的巖土體的形成、存在及其工程性狀，應(yīng)用于解決地基基礎(chǔ)的設(shè)計與施工的巖土工程領(lǐng)域。但三者的學(xué)科內(nèi)涵不同，研究方法不同。土力學(xué)是從微觀的角度出發(fā)研究土的強度、變形、穩(wěn)定性和滲透性的一門學(xué)科。

工程地質(zhì)學(xué)是從宏觀的角度出發(fā)來研究巖土工程問題，工程地質(zhì)學(xué)的研究分為兩個方向，一是研究影響工程建設(shè)的工程地質(zhì)條件，包括地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及地質(zhì)作用等，還有影響工程建設(shè)經(jīng)濟合理、安全可靠及正常運行的工程地質(zhì)問題（如地基變形、邊坡穩(wěn)定、堤壩滲漏等問題），為工程提供建筑場地的工程地質(zhì)條件和巖土工程性質(zhì)的設(shè)計資料，對建筑場地的工程地質(zhì)條件和地質(zhì)環(huán)境作出評價；二是研究人類的經(jīng)濟活動對地質(zhì)環(huán)境的影響，可稱為環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)。工程地質(zhì)學(xué)的研究目的是改造、利用和保護地質(zhì)環(huán)境。案例1.浙江臺州玉環(huán)渝匯藍灣國際小區(qū)內(nèi)，挖機正在拆除一幢18層高的居民樓。一個月前，該高層住宅樓所在位置出現(xiàn)嚴(yán)重不均勻沉降，導(dǎo)致房屋的一根承重柱斷裂。據(jù)了解，該樓原規(guī)劃建造11層，后變更為18層，2011年1月份通過竣工驗收并交房使用。

2.專家組的初步調(diào)查論證結(jié)果：造成該住宅樓嚴(yán)重不均勻沉降的原因，應(yīng)為大樓樁基承載力不足引起的。據(jù)了解，小區(qū)用地是此前通過填海造地而成。

3.項目打樁時有過“觸礁”故地基不牢。

課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)目標(biāo)

《地基與基礎(chǔ)》課程是土建類專業(yè)一門理論性、實踐性強，技術(shù)含量較高的主要專業(yè)課，是研究土的物理力學(xué)性質(zhì)及建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的一門學(xué)科，包括土力學(xué)和地基基礎(chǔ)兩部分內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握土的基本性質(zhì)和基本指標(biāo)；掌握一般地基基礎(chǔ)的設(shè)計步驟、計算原理和構(gòu)造要求，能進行常見地基基礎(chǔ)的設(shè)計計算，能分析和解決建筑地基與基礎(chǔ)工程中出現(xiàn)的問題；熟悉一般土工試驗方法和常見的地基處理方法，以滿足專業(yè)崗位需要。

本課程綜合性強，它涉及到工程地質(zhì)、土力學(xué)、建筑力學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域。章次課程內(nèi)容理論教學(xué)實踐教學(xué)備注(重要性)第0章

緒論2★第1章

土的物理性質(zhì)與軟土地基處理64（2）★★★第2章

地基中應(yīng)力計算4★★第3章

土的壓縮性與地基沉降計算42★★第4章

土的抗剪強度與地基承載力42★★第5章

土壓力與擋土墻設(shè)計6★★★第6章

巖土工程勘察22（0）★★第7章

地基淺基礎(chǔ)設(shè)計10（8）2★★★第8章

樁基礎(chǔ)設(shè)計6（4）★★第9章

基坑工程應(yīng)用4★★第10章

區(qū)域性地基（選學(xué)）2★

機動2合計64（56）52（48）12（8）主要章節(jié)及課時分配一、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)的概念土

：地殼巖石經(jīng)風(fēng)化后形成的散粒堆積物（工程上示為受力材料或建筑材料）。土的特性：滲透性、高壓縮性、低強度、固結(jié)與水作用等。土力學(xué)：研究土的物理性質(zhì)及在荷載作用下應(yīng)力與應(yīng)變規(guī)律的一門分支力學(xué)。研究方法：實驗、試驗、經(jīng)驗并輔以理論計算，土力學(xué)是門依賴于實踐的學(xué)科。與其他連續(xù)固體介質(zhì)的區(qū)別：非連續(xù)、均質(zhì)、各向同性？基礎(chǔ)：埋入土層一定深度并將荷載傳給地基的

建筑物下部結(jié)構(gòu)。持力層：直接支撐建筑物基礎(chǔ)的土層。下臥層：持力層下部的土層。

(軟弱下臥層：特朗斯康谷倉案例)地基：承受建筑物荷載，應(yīng)力與應(yīng)變不能忽略的土層或巖體。（有一定深度和范圍）地基土層結(jié)構(gòu)荷載基底壓力上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基示意圖壓力擴散線下臥層地基持力層基礎(chǔ)（三者間相互制約協(xié)同工作）上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基間的關(guān)系：天然地基：沒有經(jīng)過人為處理，直接修建。人工地基：承載力低，高壓縮性的地基，經(jīng)人工處理后才能修建。簡化設(shè)計

設(shè)計方法：

將三部分相對獨立分開，按靜力平衡原則，采用不同的簡化假定進行分析計算。地基上部結(jié)構(gòu)荷載基礎(chǔ)壓力地基應(yīng)力變形基礎(chǔ)的作用？人工地基重錘夯實加固振動壓實加固基礎(chǔ)旋噴樁加固化學(xué)加固法地基加固堆載預(yù)壓法（排水固結(jié)法）換土墊層法人工地基的特點：施工周期長，造價高，承載力相對提高少。結(jié)論：通過技術(shù)經(jīng)濟比較，盡可能利用天然地基。二、地基基礎(chǔ)在工程中的重要性隱蔽工程，處理困難，事故危害大；工程造價高，占20-40%（低＜多＜高）；設(shè)計上應(yīng)做方案比較。特點案例比薩斜塔、虎丘塔（地基不均勻沉降）；加特朗斯康谷倉、巴西樁基大廈（地基破壞）；上海錦江飯店整體下沉、香港寶成大廈失穩(wěn)。軟弱地基整體破壞地基土承載力低，產(chǎn)生強度破壞上部結(jié)構(gòu)承臺樁堅硬土層軟土層極軟土層軟弱地基整體強度破壞基巖不均勻軟土層地基不均勻沉降，建筑傾斜地質(zhì)剖面圖蘇州虎丘塔基巖層不均勻軟土層采用樁排式地下連續(xù)墻及注漿方案進行處理，直徑1．4m的深入基巖的44根挖孔樁形成一圈，像一巨大的花盆，塔位于中間，在塔身內(nèi)外地基中鉆孔灌注水泥漿加固地基，塔體的不均勻沉降和傾斜得到了有效控制。蘇州虎丘塔地基處理示意圖塔基水泥灌漿均質(zhì)軟弱地基整體下沉上海錦江飯店模型：偷工減料，樁數(shù)不夠，地基下沉。a.土的物理性質(zhì)與工程分類；b.土力學(xué)基本理論；

三、課程內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求基本內(nèi)容

c.建筑地基勘察；d.淺基礎(chǔ)構(gòu)造與設(shè)計；e.樁基礎(chǔ)；f.軟弱地基處理方法等。應(yīng)力計算沉降計算強度與承載力土壓力計算擋土墻設(shè)計注意工程應(yīng)用土力學(xué)基礎(chǔ)工程特點理論性、實踐性、綜合性較強。理論聯(lián)系實際，注意應(yīng)用件條，從實際出發(fā)分析解決工程問題；運用基本概念、知識、原理，掌握土工試驗方法，能利用地質(zhì)資料，結(jié)合其它相關(guān)學(xué)科知識，學(xué)會設(shè)計、計算與工程應(yīng)用。（1）土力學(xué)是以土的三相體系作為一個整體進行研究的，成分復(fù)雜，工程性質(zhì)差異甚大，進行建筑物設(shè)計時必須掌握土的工程性質(zhì)。（2）地基土質(zhì)條件不依人的愿望來選擇，一旦建筑物場地確定，就無選擇的余地，有時場地位置稍有變化，土的性質(zhì)也就不相同。（3）地基和基礎(chǔ)在地面以下，屬于隱蔽工程，它的勘察、設(shè)計和施工質(zhì)量直接影響建筑物的安全，它的技術(shù)要求高。（4）本課程涉及工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工等幾個學(xué)科領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛。學(xué)習(xí)要求地基承載力（強度）；地基變形（沉降）；地基穩(wěn)定性（整體）；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（強度與剛度）。由基礎(chǔ)的形式、尺寸、材料調(diào)節(jié)四、地基基礎(chǔ)設(shè)計的一般要求與程序要求：基礎(chǔ)功能：擴散、傳遞壓力調(diào)整變形基礎(chǔ)按埋深分類：淺基礎(chǔ)(≤5m)：用一般方法、工藝施工。深基礎(chǔ)(樁基、沉井)：特殊工藝施工。常見的基礎(chǔ)形式有如下類型基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)常用形式與材料毛石基礎(chǔ)毛石砼基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)柱下鋼筋砼獨立基礎(chǔ)柱下十字交叉基礎(chǔ)柱梁筏形基礎(chǔ)（板式與梁板式）梁柱底版箱形基礎(chǔ)柱頂板底版梁隔板深基礎(chǔ)形式鉆孔灌注樁挖孔灌注樁活瓣圓臺形模板現(xiàn)澆砼護壁成孔、支護澆注護壁鋼筋籠成孔后澆注砼預(yù)制樁植樁法施工沉管灌注樁地下連續(xù)墻施工程序沉井基礎(chǔ)施工程序1.刃腳2.井桶3.內(nèi)隔墻4.封底5.頂蓋注意問題：地基選擇：高強度、低壓縮性。方案選擇：應(yīng)考慮造價、施工難易、安全合理、技術(shù)先進。設(shè)計資料掌握：工程地質(zhì)、上部結(jié)構(gòu)等情況。設(shè)計程序：上部結(jié)構(gòu)荷載、地基情況基礎(chǔ)形式、材料選持力層（埋深）確定基礎(chǔ)尺寸（地基強度與變形）結(jié)構(gòu)計算繪施工圖五、學(xué)科發(fā)展簡介：

古代：土、木、灰土；現(xiàn)代：水泥、鋼材等；技術(shù)理論：理論發(fā)展，工藝先進，地下空間開發(fā)利用，地基處理技術(shù)，檢測技術(shù)先進合理。本章重點內(nèi)容：基本概念與專業(yè)工作內(nèi)涵小結(jié)第1章土的物理性質(zhì)與軟土地基處理第一節(jié)土的成因與組成第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)第三節(jié)土的物理狀態(tài)與工程特性第四節(jié)地基巖土的工程分類與野外鑒別本章講授內(nèi)容第五節(jié)軟土地基處理★學(xué)習(xí)目標(biāo)★

知識目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)，了解土的成因、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、工程特性等概念，應(yīng)掌握土的組成及比例關(guān)系對土體性質(zhì)的影響，土的物理性質(zhì)、物理狀態(tài)評價指標(biāo)及其在工程中的應(yīng)用，清楚巖土的工程分類。了解地基處理的目的、對象以及軟弱地基、不良地基等概念；熟悉地基處理方法的分類、工作機理、適用范圍以及設(shè)計、施工要點；掌握本地區(qū)常用地基處理方法的基本原理、適用范圍、設(shè)計與施工要點。能力目標(biāo)：能熟練進行土的物理性質(zhì)指標(biāo)計算并分析判定土的各種狀態(tài)，能進行試驗操作測定相關(guān)指標(biāo)；能鑒別常見土的工程性狀與種類；能夠按照現(xiàn)行規(guī)范合理設(shè)計一般的地基處理方案。

一、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)的概念二、地基基礎(chǔ)在工程中的重要性四、地基基礎(chǔ)設(shè)計的要求與程序三、課程內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求回顧結(jié)構(gòu)荷載基底壓力上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基示意圖壓力擴散線持力層下臥層地基地基：承受建筑物荷載應(yīng)力與應(yīng)變不能忽略的土層。（有一定深度和范圍）天然地基：沒有經(jīng)過人為處理，直接修建。人工地基：承載力低，高壓縮性地基，人工處理后才能修建?；A(chǔ)：埋入土層一定深度并將荷載傳給地基的建筑物下部結(jié)構(gòu)。淺基礎(chǔ)(≤5m)：用一般方法、工藝施工。深基礎(chǔ)(樁基、沉井)：特殊工藝施工。本章主要內(nèi)容:土的組成，物理性質(zhì)與狀態(tài)指標(biāo)，工程分類，軟土地基處理以上指標(biāo)將影響土的物理、力學(xué)性質(zhì)。工程上可將土示為一種工程材料。本章概要1.土：巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運、沉積等過程形成的堆積物，由固體顆粒、水和氣體組成的

三相分散體系。（形成了土自身固有的特性）第一節(jié)土的成因與組成一、土的生成

風(fēng)化：物理風(fēng)化—機械破壞，無質(zhì)變（稱為原生礦物）；化學(xué)風(fēng)化—水與大氣作用，產(chǎn)生次生礦物；生物風(fēng)化—動植物、微生物生長使巖石破壞變化。內(nèi)力地質(zhì)作用—內(nèi)部壓力、溫度變化引起。外力地質(zhì)作用—天體間引力、太陽輻射等引起。

3.地質(zhì)年代：按地殼的發(fā)展、演化歷史劃分的時間段落。

分為代、紀(jì)、世、期，現(xiàn)代土一般指新生代第四紀(jì)Q（距今2.5~100萬年）沉積形成的。

(侏羅紀(jì)：距今135～180百萬年（恐龍時代）)2.地質(zhì)作用：

地殼在太陽輻射、地球重力及地球內(nèi)熱能作用下，處于不斷的運動和演變中，這種作用稱為地質(zhì)作用。長白山天池基巖殘積土坡積土洪積土沖積土風(fēng)積土（黃土高原風(fēng)成學(xué)說）4.土按成因條件分類：雅丹地貌（風(fēng)蝕作用形成）卡斯特地貌（水溶作用形成）雅丹地貌新疆烏爾蘇戈壁雅丹魔鬼城羅布泊“雅丹”地貌卡斯特地貌

特例：干土與飽和土

二、土的組成

土一般是由固體顆粒、水和氣體組成的三相孔隙介質(zhì)?？紫端畾怏w土三相分布組成示意圖土顆粒(一)土中固體顆粒：

土顆粒構(gòu)成土的骨架，其大小、粗細、成分與組成決定土的物理力學(xué)性質(zhì)。粒組劃分

工程上將物理力學(xué)性質(zhì)相近的顆粒劃分為一組，便于研究。細粒：粉粒：0.005＜d≤0.075；粘粒：d≤0.005巨粒：漂石、塊石：d＞200；卵石、碎石：60＜d≤200粗粒：礫粒、粗粒：20＜d≤60，細粒：2＜d≤20；砂粒：0.075＜d≤2透水性大，無粘性。透水性大，無粘性。易透水，無粘性，松散。透水性小，稍有粘性。透水性很小，有粘性，可塑。d土顆粒粒徑粒組劃分及特性土的工程分類土工分析方法：（土工試驗）篩分法（0.075~60）密度計法(≤0.075的粉粒，粘粒)試驗結(jié)果表述：顆粒級配：指大小土粒的搭配情況，通常用各粒組的相對含量表示。顆粒級配曲線：縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比；橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑（取對數(shù)坐標(biāo)）。

曲線平緩，粒徑不均勻，級配好；曲線陡，粒徑均勻，級配不好。曲線特征天然地基土是由不同粒組組成的混合物顆粒級配曲線：反映土粒大小搭配情況不均勻系數(shù)：d60—限定粒徑d10—有效粒徑d30—對應(yīng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量占總質(zhì)量的30%時的粒徑。曲率系數(shù)：cu＜5，級配不好；cu＞10，cc=1~3級配良好。級配評價工程評價（二）土中水：按物理狀態(tài)分為土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水結(jié)合水存于孔隙中固態(tài)水（冰）氣態(tài)水（孔隙中水氣）液態(tài)水（有以下兩種存在方式，影響土性）1.結(jié)合水強結(jié)合水：緊靠土粒表面（受電場作用力很大）近于固體特征。弱結(jié)合水：強結(jié)合水外，受電場作用減小，呈粘滯狀態(tài)，對粘性土物理力學(xué)性質(zhì)影響大。2.自由水（不受電場吸引）重力水：存在于地下水位以下土孔隙中，服從重力規(guī)律，傳遞水壓力，對土粒有浮力。毛細水：存在于地下水位以上土孔隙中（表面張力作用產(chǎn)生，細粒土明顯），注意防凍、防潮。潛水承壓水含水層地下水埋藏方式簡介天然地面補給源不透水層噴泉地下水位面井上層滯水（三）土中氣體

與大氣相通時可排出，封閉氣泡可使土產(chǎn)生壓縮性和彈性。（對土的性質(zhì)影響相對較?。゛.單粒結(jié)構(gòu)（砂粒以上）b.蜂窩結(jié)構(gòu)（粉粒）c.絮狀結(jié)構(gòu)（粘粒）結(jié)構(gòu)性強，受擾動后強度降低。a.單粒結(jié)構(gòu)b.蜂窩結(jié)構(gòu)c.絮狀結(jié)構(gòu)三、土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)：土粒的空間排列及其連接形式。土的構(gòu)造示意圖(a)水平層理構(gòu)造；(b)交錯層理構(gòu)造；(c)裂隙構(gòu)造(a)(b)(c)土的構(gòu)造：宏觀上土的組成，如成層性、裂隙性。四、土的工程特性高壓縮性高滲透性低承載力（散粒結(jié)構(gòu)特點決定的）概要：土中三相（質(zhì)量與體積）組成比例關(guān)系，直接影響土的工程性質(zhì)（干濕、軟硬、松密等）。氣水土粒WWwWSVVSVvVaVw第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)（本章重點）a-氣體s-土粒w-水v-孔隙W—重量

V—體積一、土的三相組成簡圖：可用烘干法測定，反應(yīng)土的干濕程度。同類土，w越大，土越軟。

二、基本指標(biāo)（可由試驗直接測得）1.土的重度－γ

(kN/m3)一般用環(huán)刀法測定，天然土γ在16~22kN/m3之間。2.土的含水量－w？反映土密實度γ＞20kN/m3土較密實；γ＜18kN/m3土較松軟。3.土粒相對密度（或稱土粒比重）－Gs

（ds

）γs—土顆粒重度土粒重量與同體積4℃時水的重量之比。用比重瓶法測定。一般砂土：2.65~2.95，粘土：2.7~2.75。透水石環(huán)刀法重度測定環(huán)刀含水量測定三、換算指標(biāo)（以下定義指標(biāo)可由上述三個指標(biāo)推算得出）3.土的有效重度（地下水位以下水受浮力作用）－(kN/m3)2.土的飽和重度－(kN/m3)(kN/m3)1.土的干重度－γdγsatγ′4.土的孔隙比－6.土的飽和度－5.土的孔隙率－用于評價天然土層的密實程度，一般e＜0.6為低壓縮性土，e＞1為疏松的高壓縮性土。亦反映土的密實程度反映土中孔隙被水充滿的程度，Sr=0為干土，Sr=100為飽和土。enSr四、指標(biāo)換算公式（書P20表1—3）

【例2-1】

某土樣測得重量為1.87N，體積為100cm3,烘干后重量為1.67N，已知土粒的相對密度為Gs=2.66，試求：γ、w、e、sr、γd、γsat、γ′

?！窘狻康谌?jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)與工程特性重點內(nèi)容：掌握判斷不同土物理狀態(tài)的依據(jù)N63.5≤5松散10＜N63.5≤20中密5＜N63.5≤10稍密N63.5

＞20密實一、無粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)《規(guī)范》法探測：重型圓錐動力觸探試驗用錘擊數(shù)N63.5判斷其密實度。也可根據(jù)野外方法鑒別(教材P25表1-7）（一）碎石土的密實度粒經(jīng)大于2mm的顆粒含量超全重50%的土.30cm錘重：63.5kN落距：760mm動力觸探試驗原理示意圖標(biāo)準(zhǔn)慣入器重型圓錐地面觸探桿被探測土層采用相對密實度Dr判斷（試驗困難，應(yīng)用較少）e---土天然孔隙比emin---土最小孔隙比emax---土最大孔隙比0≤Dr≤0.33松散0.33＜Dr≤0.67中密0.67＜Dr≤1密實（二）砂土的密實度

指粒經(jīng)大于2mm的顆粒含量不超全重50%、大于0.075mm超全重50%的土。N≤10松散15＜

N≤30中密10＜

N≤15稍密N

＞30密實《規(guī)范》法探測：標(biāo)準(zhǔn)慣入試驗用錘擊數(shù)N判斷。用孔隙比e判斷e＜0.6

密實是良好的天然地基e

＞0.95

松散不宜作天然地基

即粘性土的軟硬程度—因土粒與水作用強，故水對其工程性質(zhì)影響大。

固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)

縮限ws

塑限wp

（測）液限wL（測）含水量w（一）界限含水量（由試驗測得）

粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)的分界含水量。

二、粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)0IP大，則粘粒（d≤0.005mm顆粒）含量多，故工程上用于對土進行分類，即：當(dāng)：IP

＞10時為粘性土。（二）塑性指數(shù)－IP

表示土在可塑狀態(tài)下的含水量變化范圍。塑性指數(shù)

（三）液性指數(shù)－IL

反映土不同天然含水量（w）狀態(tài)下軟硬程度指標(biāo)，規(guī)范根據(jù)液性指數(shù)將粘性土劃分為如下五種狀態(tài)：IL≤00~0.250.25~0.750.75~1IL

＞1堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)

粘性土具有天然結(jié)構(gòu)性，其結(jié)構(gòu)破壞時強度降低，壓縮性增大。用靈敏度表示：

St=qu/q0

qu—原狀土強度；q0—重塑土強度。（四）粘性土的靈敏度高靈敏度的土，結(jié)構(gòu)性強，因而基槽施工時應(yīng)注意防止土體結(jié)構(gòu)擾動，避免承載力降低。1＜St≤22＜St≤4St

＞4低靈敏度中靈敏度高靈敏度錐式液限儀（五）黏性土塑限wp、液限wL的測定錐式液限儀測定土的液限電腦液塑限聯(lián)合測定儀搓條法測定塑限土樣含水量測量土樣烘干

三、土的壓實性（填土施工）1.壓實

壓實是指采用人工或機械以夯、碾、振動等方式，對土施加夯壓能量，使土顆粒原有結(jié)構(gòu)破壞，空隙減小，氣體排出，重新排列壓實致密，從而得到新的結(jié)構(gòu)強度。2.擊實試驗

在工程建設(shè)中，經(jīng)常會遇到填土或松軟地基，為了改善這些土的工程性質(zhì)，常采用壓實的方法使土變得密實。

擊實試驗就是模擬施工現(xiàn)場壓實條件，采用錘擊方法使土體密度增大、強度提高、沉降變小的一種試驗方法。

擊實試驗分輕型擊實試驗和重型擊實試驗兩種方法。輕型擊實試驗適用于粒徑小于5mm的粘性土；重型擊實試驗適用于粒徑不大于20mm的土。擊實儀構(gòu)造

最優(yōu)含水量：使土在同樣的擊實能情況下獲得最大密實程度的土含水量。

土在一定的擊實效應(yīng)下，如果含水率不同，則所得的密度也不相同，擊實試驗的目的是測定試樣在一定擊實次數(shù)下或某種壓實功能下的含水率與干密度之間的關(guān)系，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，為施工控制填土密度提供設(shè)計依據(jù)。w含水量γd干重度wopγdmax不同擊實能情況下曲線最優(yōu)含水量wop應(yīng)由擊實試驗確定，經(jīng)驗：

wop=wp+2η經(jīng)驗系數(shù):黏土取0.95；粉質(zhì)黏土取0.96；粉土取0.97。施工質(zhì)量控制：壓實系數(shù)λcλc=γd/γdmaxγd—施工干重度γdmax—試驗最大干重度

四、土的滲透性

水流通過土中孔隙難易程度的性能稱為土的滲透性。滲透變形滲透破壞流砂管涌土顆粒移動土體變形地基變形、下沉、破壞第四節(jié)地基巖土的工程分類與野外鑒別目的：根據(jù)工程性質(zhì)相近原則，按粒組相對含量、

IP值進行分類，便于研究應(yīng)用(設(shè)計、施工)。工程分類巖石碎石土砂土粉土粘性土人工填土概要：重點掌握巖土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)及工程特性。完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎無試驗，可現(xiàn)場觀察劃分。一、巖石（廣義）指顆粒間牢固連接，呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體。按堅硬程度分類別（Mpa)堅硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖單軸抗壓強度＞6030~6015~305~15≤5按完整性分

二、碎石土指粒經(jīng)大于2mm的顆粒含量超全重50%的土。分如下亞類：漂、塊石（粒徑＞200，含量＞50%）；卵、碎石（粒徑＞20，含量＞50%）；圓、角礫（粒徑＞2，含量＞50%）。三、砂土指粒經(jīng)大于2mm的顆粒含量不超全重50%、大于0.075mm超全重50%的土。分如下亞類：礫砂(粒徑＞2，含量25~50%)；粗砂(粒徑＞0.5，含量＞50%)；中砂(粒徑＞0.25，含量＞50%)；細砂(粒徑＞0.075，含量＞85%)；粉砂(粒徑＞0.075，含量＞50%)。

五、粘性土指IP＞10的土。

IP＞17為黏土，17≥IP＞10為粉質(zhì)黏土。特殊：淤泥（w＞wL，e＞1.5)，淤泥質(zhì)土（w＞wL，1.5≥e＞1.0)等。

四、粉土

（性質(zhì)介于砂土與粘性土之間）指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%，

IP≤10的土?！纠?-2】P24【例1-3】P31

六、人工填土人類活動而堆填的土，包括素填土、雜填土、沖填土和壓實填土（人工處理）。七、巖土的野外鑒別方法

P31~33【例1-3】P33判斷方法：先判斷土的類別確定大類后，由粗到細確定其亞類3.根據(jù)錘擊數(shù)N判斷土的物理狀態(tài)粒徑（mm）0.5～20.25～0.50.075～0.250.05～0.0750.01～0.05＜0.01粒組含量（％）5.617.527.424.015.510.0顆粒篩分試驗結(jié)果表

小結(jié)了解三相組成對土性質(zhì)影響，粒組劃分方法；重點掌握土物理性質(zhì)指標(biāo)概念及工程意義；掌握無粘性土與粘性土物理狀態(tài)的判斷依據(jù)；掌握土的工程分類方法。實驗一一、土的密度實驗（環(huán)刀法）二、天然含水量實驗（烘干法）三、粘性土的液限試驗（錐式液限儀法）四、粘性土的塑限試驗（搓條法）具體內(nèi)容祥見試驗指導(dǎo)書第1章土的物理性質(zhì)與軟土地基處理

第五節(jié)軟土地基處理1.5.2機械壓實法1.5.3強夯法1.5.4換土墊層法1.5.5預(yù)壓排水固結(jié)法1.5.6擠密法和振沖法1.5.7化學(xué)加固法1.5.8托換法1.5.1概述回顧與思考天然地基人工地基深基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)方案組合造價低；易施工；安全合理；技術(shù)先進。方案選擇??1.5軟土地基處理

地基處理的目的：若天然地基不能滿足建筑物的強度和變形等要求時，對地基進行必要的加固或改良，提高地基的強度，保證地基的穩(wěn)定，降低壓縮性，減少基礎(chǔ)的沉降或不均勻沉降。適用情況：擬建建筑物或已建工程地基加固。方案選擇應(yīng)注意問題：

1.上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基是共同工作的整體；

2.方案應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較論證；

3.處理后的地基應(yīng)符合《規(guī)范》的規(guī)定。1.5.1概述地基處理方法及適用情況序號處理方法適用地基類型說明1機械壓實含水量一定的黏土、填土淺層處理2換填法淤泥、淤泥質(zhì)土、素雜填土淺層處理3預(yù)壓法淤泥質(zhì)土、淤泥、沖填土等飽和粘土淺層處理4強夯法碎石、砂、粉土、黏性土、雜素填土深層處理5振沖法黏性土、粉土、人工填土深層處理6擠密樁法地下水位以上的素雜填土深層處理7砂石樁法松散砂土、素填土、雜填土深層處理8深層攪拌粉土、含水量高fa≤129kPa黏性土深層處理9高壓注漿各類土均可深層處理淤泥和淤泥質(zhì)土：形成：靜水或緩水流中沉積而成，由粘粒和粉粒組成。特性：w＞wL，淤泥：e＞1.5，泥質(zhì)土1.5≥e＞1.0；強度低，壓縮性高，滲透性小，靈敏度高。雜填土：形成：建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾。特點：強度低，壓縮性高，均質(zhì)性差，易侵水濕陷。沖填土：形成：由水力沖填而成。特性：不均勻性、欠固結(jié)。不良地基飽和松散粉細砂、凍土、巖溶與土洞等特殊土。地基處理的對象地基處理方法的選用原則（1）處理方法應(yīng)與工程的規(guī)模、特點和地基土的類別相適應(yīng)；（2）處理后土的加固深度；（3）上部結(jié)構(gòu)的影響；（4）能提供的處理材料；（5）能選用的機械設(shè)備，并掌握加固原理與技術(shù)；（6）周圍環(huán)境因素和鄰近建筑的安全；（7）對施工工期的要求；（8）施工隊伍的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)；（9）施工技術(shù)條件與經(jīng)濟技術(shù)比較，盡量節(jié)省材料與資金。

即：技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量、因地制宜、就地取材、保護環(huán)境、節(jié)約資源。1.5.2機械壓實法一、土的壓實原理工程實踐表明：土在一定擊實能和適當(dāng)含水量即最優(yōu)含水量情況下才會被壓到最密實狀態(tài)。測定方法：室內(nèi)擊實或現(xiàn)場壓實實驗測定。w含水量γd干重度γdmaxwop經(jīng)驗：粘性土：wop=wp+2粉土：14%~18%手柄導(dǎo)桶擊錘擊實桶導(dǎo)桿土樣底板擊實儀結(jié)構(gòu)示意圖施工質(zhì)量控制：壓實系數(shù)λc=γd/γdmax無試驗時，黏土與粉土的最大干重度η經(jīng)驗系數(shù)：黏土取0.95；粉質(zhì)黏土取0.96；粉土取0.97。砌體與框架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)在主要受力層內(nèi)λc≥0.97；在主要受力層下λc≥0.95。在主要受力層內(nèi)λc≥0.96；在主要受力層下λc≥0.94。二、機械碾壓法常用機械：平碾、羊足碾、壓路機等（注意適用條件）。適用條件：大面積填土和雜填土試驗：實驗室與現(xiàn)場測試一定擊實能下（分層厚度、壓實遍數(shù)）的wop施工質(zhì)量控制：a:土的含水量為wop；b:土的分層厚度300mm左右；c:檢測λc與γdmax

（由設(shè)計確定）。三、振動壓實法常用機械：振動壓實機適用條件：雜填土、爐渣、細砂、碎石土等。壓實效果：影響深度1.2~1.5m，承載力可達100~120kPa。注意：不宜地下水位高，對周圍影響3m范圍。

振動壓實法是一種在地基表面施加振動把淺層松散土振密的方法。適用條件：雜填土、粘性土、砂土等。壓實效果：影響深度1.2m左右，承載力可達

100~150kPa。四、重錘夯實法常用機械：起重機——重錘施工要求：錘重15~30kN，落距2.5~4.5m，最優(yōu)含水量，夯打8~12遍，影響深度1.2m左右。

重錘夯實法是利用起重機械將重錘提到一定高度，然后使其自由落下，重復(fù)夯打地基，使地基表面形成一層較均勻密實的硬殼層，從而提高了地基強度。1.5.3強夯法常用機械：由起重機將重型錘提至一定高度后自由落下，重復(fù)夯擊使土密實。錘重：100~400kN，落距6~40m。適用條件：碎石土、砂土、粉土、人工填土等，不適于淤泥等高靈敏度土。加固機理：夯擊能產(chǎn)生動應(yīng)力與沖擊波，土層液化，土粒位移并重新排列密實。設(shè)計要點：單擊夯實能、夯擊遍數(shù)、間隔時間、加固范圍、夯點布置等。（按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》要求進行設(shè)計）施工要點

①清理并平整場地。起重設(shè)備進場前應(yīng)鋪設(shè)墊層，同時增大地下水位和表層面的距離，提高強夯效率；②標(biāo)出首遍夯點位置，測量場地高程；③起重機就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點標(biāo)記；④測量夯前錘頂高程；⑤起吊夯錘至預(yù)定高度，釋放夯錘，測量錘頂高程，及時整平；⑥重復(fù)步驟⑤，按設(shè)計夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)完成夯點的夯擊；⑦重復(fù)步驟③～⑥，完成第一遍夯擊；⑧用推土機填平夯坑，測量場地高程；⑨根據(jù)規(guī)定的時間間歇，重復(fù)步驟②～⑧，完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將地表層松土夯實，并測量夯后場地高程。1.5.4換土墊層法一、換填法的處理原理及適用范圍換填法是將天然軟弱土層挖出，分層回填強度較高、壓縮性較低且無腐蝕性的砂石、素土等材料，壓實或夯實后作為地基持力層。軟土層墊層①淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土等的淺層處理；②多層或低層建筑的條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)的情況，亦可用于地坪、料場道路工程。

適用范圍：二、墊層設(shè)計要點

墊層設(shè)計應(yīng)滿足建筑物對地基的強度和變形的要求，具體內(nèi)容就是確定合理的墊層斷面，即厚度和寬度。

整片墊層的寬度可根據(jù)施工的要求適當(dāng)加寬；墊層頂面寬度宜超出基礎(chǔ)底面每邊不小于300mm，或從墊層底面兩側(cè)向上按開挖基坑的要求放坡。墊層土的厚度z應(yīng)根據(jù)下臥層土層的承載力確定，即：p0zθpczpzd墊層下臥層pcz---軟土層頂面處自重應(yīng)力；faz---軟土層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。pz---軟土層頂面附加應(yīng)力；1.墊層厚度與寬度的確定

換填墊層的厚度與寬度設(shè)計與計算見第7章（地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計）復(fù)合地基基礎(chǔ)設(shè)計部分內(nèi)容。2.墊層材料選擇（1）砂石：級配良好，不含有機雜質(zhì)。（2）粉質(zhì)黏土：土料中有機質(zhì)含量不得超過5%含有碎石時粒徑不超過50mm。（3）灰土：配比2:8或3:7，土料為粉質(zhì)黏土，石灰為新鮮的消石灰。三、施工要點1.根據(jù)不同的填料選擇施工機械。粉質(zhì)黏土、灰土宜用：平碾、振動碾、羊足碾；砂石宜用：振動碾。2.施工方法、分層厚度、每層壓實遍數(shù)宜通過試驗確定。施工時嚴(yán)禁擾動墊層下的軟土。3.素填土和灰土施工含水量宜為最優(yōu)含水量±2%。墊層竣工后應(yīng)及時進行基礎(chǔ)施工與回填。4.重錘夯實的夯錘宜用圓臺形，錘重宜大于2t。夯實順序宜先外后里，先深后淺。四、質(zhì)量檢驗1.要求：分層夯實，分層檢驗。2.檢驗方法：環(huán)刀法（測壓實系數(shù)），貫入儀、靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等方法。1.5.5預(yù)壓排水固結(jié)法一、加固原理及適用范圍排水固結(jié)法：是在建筑物建造以前，有條件地在建筑物場地上進行預(yù)壓，使地基的固結(jié)沉降基本完成以提高地基土的強度。適用范圍：淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和軟黏土的加固。預(yù)壓系統(tǒng)：堆載預(yù)壓系統(tǒng)與真空預(yù)壓系統(tǒng)。二、砂井堆載預(yù)壓法簡介砂井堆載預(yù)壓排水固結(jié)示意圖排水砂墊層堆載堆載產(chǎn)生超靜水壓力排水砂井軟土層工藝：砂井分普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板（帶）。設(shè)計要點：（1）砂井直徑與間距

普通砂井直徑可取300～500mm，間距一般為砂井直徑的6～8倍；袋裝砂井直徑可取70～100mm；塑料排水帶的當(dāng)量換算直徑可按式1－16計算；袋裝砂井或塑料排水帶的間距一般為砂井直徑的15～22倍。（2）砂井深度

砂井深度主要根據(jù)土層的分布、地基中的附加應(yīng)力大小、施工條件與期限以及建筑物對地基變形和穩(wěn)定性的要求等因素確定。（3）砂井平面布置砂井的平面布置可采用正方形或等邊三角形排列。（4）砂井材料

砂井砂料應(yīng)選中粗砂，墊層砂料和砂井砂料相同，含泥量應(yīng)小于5％，砂料中可混有少量粒徑小于50mm的石粒,厚度不應(yīng)小于500mm。三、真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水通道，再用不透氣的封閉膜（橡皮布、塑料布、粘土或瀝青等）使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，先后在地表砂墊層和豎向排水通道內(nèi)形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、砂墊層之間形成壓力差，在此壓力差作用下，土體中的孔隙水不斷地從排水通道中排出，從而使土體固結(jié)。真空預(yù)壓排水示意圖1.5.6擠密法和振沖法一、擠密法加固原理擠密法是以振動或沖擊的方法成孔，然后在孔中填入砂石、土、石灰或其它填料，并加以搗實成為樁體。機理：樁管打入土中，產(chǎn)生橫向擠密作用，土體密實，強度增加，同時，樁體本身具有較大的強度，故樁體與土組成復(fù)合地基。適用范圍：松軟砂類土、素填土、雜填土等。二、振沖法加固原理振沖法：是利用振沖器在高壓水流的作用下，在黏土中成孔，孔中填入碎石形成樁體，樁體與地基土構(gòu)成較原土強度高、壓縮性小的復(fù)合地基。對于砂土地基，是利用振動擠壓和振動液化密實加固地基。對于粘土地基，是利用振沖后樁體與原地基土形成復(fù)合地基，稱為振沖置換。1.5.7化學(xué)加固法化學(xué)加固法是采用化學(xué)漿液灌入或噴入土中，使土體固結(jié)（土粒膠結(jié)）的地基加固方法。一、灌漿法灌漿法是利用液壓、氣壓或電化法，通過灌漿管把化學(xué)漿液灌入土的孔隙中，以填充、滲透擠密等方式，替代土顆粒間孔隙，經(jīng)一定時間硬化后將松散土粒固結(jié)成整體?；瘜W(xué)漿液：水泥漿+穩(wěn)定劑+減水劑+早強劑加固目的：防滲、加固地基、地基托換。二、高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至設(shè)計的土層深度，以高壓設(shè)備使?jié){液形成20kPa左右的射流噴出，沖擊破壞土體，并使土粒剝下與漿液攪拌混合，經(jīng)凝結(jié)固化后形成加固體。噴射注漿方法：旋噴法（形成柱狀加固體），擺噴法（形成扇形狀加固體），定噴法（形成墻板狀加固體）。適用范圍：淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、粉土、塑態(tài)黏土、砂土、碎石土等。三、深層攪拌法深層攪拌法是利用水泥作固化劑，通過深層攪拌機械，在加固深度內(nèi)將軟土和水泥強制拌合，硬結(jié)成具有整體性和足夠強度的水泥土樁或地下連續(xù)墻。適用范圍：淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、含水量較高且承載力較低（≤120kPa）的粘性土。1.5.8托換法一、分類

托換法是對既有建筑物的地基和基礎(chǔ)進行處理和加固，或在既有建筑物基礎(chǔ)下需要修建地下工程，以及鄰近新建工程而影響既有建筑物的安全等問題的處理方法的總稱。1.按托換性質(zhì)分類

既有建筑物地基設(shè)計不符要求及擴建或改建；鄰近修建地下工程、新建工程或深基坑開挖等。2.按托換目的分類補救性托換、預(yù)防性托換和維持性托換三種。3.按托換方法分類樁式托換法、灌漿托換法和基礎(chǔ)加固法三種。4.按托換時間分類臨時性托換和永久性托換

①補救性托換是指既有建筑物基礎(chǔ)下地基土不能滿足承載力和變形要求，或因擬對既有建筑物進行增層改造、擴建或改建等而使基礎(chǔ)下地基土不能滿足承載力和變形要求時，需擴大既有建筑物基礎(chǔ)底面積或加深基礎(chǔ)至比較好的持力層上，或需對地基進行處理的托換工程。

②預(yù)防性托換是指雖然既有建筑物的地基土能滿足地基承載力和變形要求，但由于在其鄰近要修建較深的新建筑物基礎(chǔ)，包括深基坑開挖和隧道穿越，可能危及既有建筑物的安全使用，用托換技術(shù)對既有建筑物的地基基礎(chǔ)所采取的預(yù)防性措施。

③維持性托換是指在新建的建筑物基礎(chǔ)上預(yù)先設(shè)置可裝設(shè)頂升的措施（如預(yù)留安放千斤頂位置），以適應(yīng)事后產(chǎn)生不容許出現(xiàn)的地基差異沉降值時，設(shè)置千斤頂調(diào)整差異沉降。按托換目的分類方法：①樁式托換法所有采用樁的形式進行托換的方法都稱為樁式托換法，包括坑式靜壓樁托換、錨桿靜壓樁托換、灌注樁托換和樹根樁托換等。樁式托換適用于軟弱粘性土、松散砂土、飽和黃土、濕陷性黃土、素填土和雜填上等地基。

②灌漿托換法灌漿托換法采用氣壓或液壓將各種有機或無機化學(xué)漿液注入土中，使地基固化，起到提高地基土承載力、消除濕陷性或防滲堵漏等作用。根據(jù)灌漿材料的不同，可分為水泥灌漿法、硅化法和堿液法等。灌漿托換法適用于既有建筑物的地基處理。灌漿托換屬于原位處理，施工較為方便。

③基礎(chǔ)加固法采用水泥漿或環(huán)氧樹脂等漿液灌漿，或加大基礎(chǔ)底面面積、增大基礎(chǔ)深度使基礎(chǔ)支承在較好的土層上的加固方法，統(tǒng)稱基礎(chǔ)加固法。可分為灌漿法、加大基礎(chǔ)。按托換方法分類方法：二、托換實施步驟（1）對需要加固的既有建筑物結(jié)構(gòu)進行加固；（2）采取適當(dāng)而穩(wěn)妥的辦法，將既有建筑物基礎(chǔ)的全部或部分支托住；（3）根據(jù)需要，對既有建筑物地基或基礎(chǔ)進行加固；（4）當(dāng)需要在既有建筑物下修建地下構(gòu)筑物時，在基礎(chǔ)已支托的狀態(tài)下，于原基礎(chǔ)下開挖土方，并進行該部分施工；（5）將荷載傳到新建的地下工程上；（6）必要時，拆除托換結(jié)構(gòu)?；仡櫯c思考地基有足夠的強度；地基不發(fā)生過大變形；基礎(chǔ)有足夠的強度與剛度。由基礎(chǔ)的形式、尺寸及材料強度調(diào)節(jié)滿足設(shè)計前提：地基基礎(chǔ)設(shè)計要求：地基土物理性質(zhì)指標(biāo)（前述）地基受力計算（本章）基礎(chǔ)尺寸設(shè)計、地基沉降計算結(jié)構(gòu)荷載基底壓力上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基示意圖壓力擴散線（持力層）（下臥層）地基附加應(yīng)力自重應(yīng)力dx第二節(jié)土中自重應(yīng)力計算第三節(jié)基底壓力第四節(jié)地基中豎向附加應(yīng)力本章講授內(nèi)容第2章地基中應(yīng)力計算第一節(jié)概述★學(xué)習(xí)目標(biāo)★

知識目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握土的自重應(yīng)力計算方法及其分布規(guī)律；軸心受壓及單向偏心受壓狀態(tài)下基底壓力與基底附加壓力的計算及其分布形態(tài)；均布矩形荷載以及均布條形荷載作用下地基中附加應(yīng)力的計算方法。

能力目標(biāo)：能運用角點法計算均布荷載作用下矩形基礎(chǔ)任意點下的附加應(yīng)力；查表計算均布條形荷載作用下條形基礎(chǔ)（平面問題）任意點下的附加應(yīng)力；能夠分析一般建筑物地基附加應(yīng)力的分布規(guī)律。

研究目的：建筑荷載在地基中產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變。本章內(nèi)容通過研究地基中應(yīng)力計算方法和分布規(guī)律，作為地基變形與強度計算依據(jù)。地基中應(yīng)力類型（來源）：自重應(yīng)力與附加應(yīng)力學(xué)習(xí)要點：地基中自重應(yīng)力與附加應(yīng)力計算方法。計算假定：地基為連續(xù)（均質(zhì)）各向同性，半無限彈性體，表面水平，則可運用材料力學(xué)公式進行計算。第一節(jié)概述概述：自重應(yīng)力指土自身有效重量產(chǎn)生的應(yīng)力，它使土密實并具有一定強度與剛度。地基設(shè)計計算前應(yīng)知其原始的應(yīng)力狀態(tài)。第二節(jié)土中自重應(yīng)力一、豎向自重應(yīng)力單層均質(zhì)土層：zσcz=γzσcz=γzσcz天然地面A0z地基為多層土組成：（力的疊加原理）σcz=Σγhzσcz天然地面Aγ1h1γ2h2γ3h3γ4h40γ1h1γ1h1+γ2h2γ1h1+γ2h2+

γ3h3γ1h1+γ2h2+

γ3h3+

γ4h4地下水位以下土計算時用有效重度γ′；不透水層面及以下無浮力作用情況下應(yīng)考慮靜水壓力作用；地下水位下降時有效重度增加，會造成地面下降；地下水位上升時有效重度減小，影響土性，地基承載力降低。二、地下水及不透水層影響：σcyM(x,y,z)yxzrσczσcx地面0K0—靜止土壓力系數(shù)，用于擋土墻土壓力計算?？捎稍囼灤_定。三、水平自重應(yīng)力

將地基近似視為半無限彈性體，可得水平自重應(yīng)力為：？1計算要點：地下水位以下用有效重度計算；不透水層面以上考慮浮力，過不透水層面后則考慮水壓力影響，不透水層面處自重應(yīng)力有突變?！纠?-1】如圖，成層土地基，地面以下有地下水及不透水層。地基土自重應(yīng)力分布圖γ1，

h1γsat2，h2γsat3，h3γ4

，h4不透水層▽①②③下③上④地基剖面圖第三節(jié)基底壓力概要：基底壓力是指基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力（地基反力），用于地基應(yīng)力、變形及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計算。FkGkdd基底壓力示意圖基底壓力地基反力lb基礎(chǔ)底面上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基計算假定：按直線規(guī)律變化，根據(jù)材料力學(xué)公式計算。

一、基底壓力分布基底壓力分布圖基礎(chǔ)基礎(chǔ)基礎(chǔ)基礎(chǔ)

基底壓力分布形式與基礎(chǔ)剛度、荷載大小及分布，基礎(chǔ)埋深，地基土性質(zhì)有關(guān)。實際分布形式：如圖示，隨荷載增大發(fā)生變化。二、基底壓力簡化計算（一）軸心荷載作用下基底壓力計算Gk

=γGAd（基礎(chǔ)自重）γG=20kN/m3（重度）A=b×l（基礎(chǔ)底面積）d—基礎(chǔ)平均埋深（自設(shè)計地面算起）條形基礎(chǔ)?。簂=1m計算地下水位以下應(yīng)扣除水的浮力作用FkGkdd室外室內(nèi)結(jié)構(gòu)荷載基礎(chǔ)自重基底壓力pklb基礎(chǔ)底面（二）偏心荷載作用下基底壓力計算（單向）上部荷載基礎(chǔ)自重Fk+GkepkminpkmaxMk設(shè)計上一般pkmin＞0，即基底壓力要求呈梯形分布。

合力偏心距基底邊緣壓力最大最小值A(chǔ)=b·l條形基礎(chǔ)（l/b≥10）（沿基礎(chǔ)長邊方向取單位長度l=1m為計算單位）epkminpkmax【例2-2】基礎(chǔ)底面尺寸l=3m，b=2m，基礎(chǔ)頂面作用軸心力Fk=450kN，彎矩Mk=150kN·m，基礎(chǔ)埋深d=1.2m，試計算基底壓力。【解】Gk=γGAd=20×3×2×1.2=144kN

偏心距：基底壓力：pkminpkmaxFk+GkMk基礎(chǔ)底面三、基底附加壓力計算－p0

基底面處以下在原土自重應(yīng)力作用下已沉降完畢，如不考慮地基回彈，基槽開挖后只有超出基底面處土自重應(yīng)力以外的力，才能引起地基變形，基底新增加的應(yīng)力，稱為基底附加壓力（用于地基變形計算）。軸心受壓：偏心受壓：kkkk挖槽卸荷建造后總荷新增荷載基底附加壓力計算原理示意圖地基產(chǎn)生變形的主要原因kkkk挖槽卸荷建造后總荷新增荷載基礎(chǔ)補償性設(shè)計：高層建筑利用箱形基礎(chǔ)或地下室，使設(shè)計埋深部分的結(jié)構(gòu)自重小于挖去的土自重，即減小p0，從而減少地基變形。γ·dp0pk不變：【例2-3】例2-2中，基礎(chǔ)埋深內(nèi)土分為兩層，重度分別為γ1，γ2，求基底附加壓力。解題要點：γ1

h1γ2

h2第四節(jié)地基中附加應(yīng)力附加應(yīng)力：建筑物荷載（p0)在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力。計算假定：地基土為均質(zhì)，各向同性，用彈性理論計算。一、豎向集中荷載作用下地基中附加應(yīng)力計算布辛內(nèi)斯克（法）公式：K—附加應(yīng)力計算系數(shù)與(r,z有關(guān))M(x,y,z)yxzPrσz附加應(yīng)力擴散規(guī)律：附加應(yīng)力隨深度增加而減?。煌疃人椒较蛟竭h附加應(yīng)力越?。桓郊討?yīng)力成擴散狀分布。深度水平方向水平方向地面P附加應(yīng)力擴散規(guī)律示意圖二、豎向均布矩形荷載作用下附加應(yīng)力計算

矩形荷載（基礎(chǔ)）角點下任意深度處附加應(yīng)力值可根據(jù)前述布氏公式，應(yīng)用力的疊加原理，得如下計算公式：式中：KC—矩形荷載下附加應(yīng)力計算系數(shù)(與l/b，z/b有關(guān))；

p0—基底附加壓力。矩形荷載即：基底附加壓力

（一）均布矩形荷載角點下附加應(yīng)力計算p0xz0M(z)blσz

（二）均布矩形荷載任意點下應(yīng)力——角點法利用角點法和力的疊加原理求基底面任意點處的附加應(yīng)力。有如下四種情況：adcbefghoadcbefghoⅠⅣⅡⅢoⅠⅡoKc=KⅠ+KⅡKc=KⅠ+KⅡ+KⅢ+KⅣKc=Kob+Koc-Koa-KodKc=Kob+Kod-Koa-Koc例題三、豎向均布條形荷載作用下附加應(yīng)力計算

同樣由疊加法可得基礎(chǔ)底面寬度中心以下任意點的M(x,z)附加應(yīng)力：式中：Ksz—條形荷載下附加應(yīng)力計算系數(shù)(與x/b，z/b有關(guān))。條形基礎(chǔ)（l/b≥10）——條形荷載p0zxM(x,z)y＋∞－∞0自重應(yīng)力：基底壓力：基底附加壓力：附加應(yīng)力：本章小結(jié)天然地面基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力分布曲線自重應(yīng)力分布曲線地基應(yīng)力分布示意圖【例2-4】基礎(chǔ)底面尺寸l=3m，b=2m，基底附加壓力p0=100kPa，試計算基礎(chǔ)底面中心點以下z=2m，

z=4m

深處M點的附加應(yīng)力?！窘狻竣倮媒屈c法，過M點將基底面分成四個矩形，M點位于四個角點下。

②計算每個角點下M點的附加應(yīng)力系數(shù)：當(dāng)z=2m

時：l/b=1.5/1.0=1.5，z/b=2/1=2.0，查表得Kc1=(0.1034+0.1103)/2=0.10685，當(dāng)z=4m

時：l/b=1.5/1.0=1.5，z/b=4/1=4.0，查表得Kc2=(0.0362+0.0403)/2=0.03825。隨深度增加，附加應(yīng)力減小。③當(dāng)z=2m

時附加應(yīng)力：

當(dāng)z=4m

時附加應(yīng)力：④計算分析：Mxz0M(4)M(2)地基附加應(yīng)力計算簡圖淺基礎(chǔ)常用形式與材料毛石基礎(chǔ)毛石砼基礎(chǔ)柱下鋼筋砼獨立基礎(chǔ)柱下十字交叉基礎(chǔ)柱梁上章回顧基底壓力：自重應(yīng)力：應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律變形計算基底附加壓力：附加應(yīng)力：天然地面基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力分布曲線自重應(yīng)力分布曲線地基應(yīng)力分布示意圖p0第二節(jié)土的壓縮性第三節(jié)地基最終沉降量的計算第四節(jié)建筑物的沉降觀測與

地基允許變形值本章講授內(nèi)容第3章土的壓縮性與地基沉降計算第一節(jié)概述★學(xué)習(xí)目標(biāo)★

知識目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握土的壓縮性指標(biāo)的確定方法及工程應(yīng)用，了解地基變形與時間的關(guān)系、地基變形類型及建筑物沉降觀測方法。能力目標(biāo)：能正確進行土的壓縮性試驗；能用分層總和法與規(guī)范法計算基礎(chǔ)的最終沉降量。學(xué)習(xí)要點：清楚土的壓縮性、壓縮性指標(biāo)，掌握地基最終沉降量的計算方法。第一節(jié)概述建筑物荷載地基附加應(yīng)力地基變形（主要是豎向變形）建筑物基礎(chǔ)亦隨之沉降。計算意義：沉降或不均勻沉降超過容許值，將會影響建筑物的正常使用，如引起上部結(jié)構(gòu)的過大下沉、裂縫、扭曲或傾斜，嚴(yán)重時還將危及建筑物的安全。因此，研究地基的變形，對于保證建筑物的經(jīng)濟性和安全具有重要意義。土是一種散粒沉積物，具有壓縮性。孔隙水氣體土三相分布組成示意圖土顆粒第二節(jié)土的壓縮性

一、基本概念（一）土的壓縮性土的壓縮性:土在壓力作用下體積縮小的特性。土體積縮小的原因有以下三個方面：①土顆粒本身的壓縮(一般建筑基底壓力在

p=100～600kPa，可忽略不計)；②土孔隙中不同形態(tài)的水和氣體的壓縮(忽略不計）；③孔隙中部分水和氣被擠出，土粒被擠密，孔隙體積Vv減小(為壓縮主要原因，設(shè)計與計算中考慮）。土的壓縮需要一定的時間才能完成，對于無粘性土，壓縮過程所需的時間較短。對于飽和粘性土，由于水被擠出的速度較慢，壓縮過程所需的時間就相當(dāng)長，需幾年甚至幾十年才能壓縮穩(wěn)定。（二）土的固結(jié)與固結(jié)度各種土在不同條件下的壓縮特性有很大差別，可以通過室內(nèi)壓縮試驗和現(xiàn)場載荷試驗測定。土的壓縮隨時間而增長的過程稱為土的固結(jié)。土在固結(jié)過程中某一時間t的固結(jié)沉降量St與固結(jié)穩(wěn)定的最終沉降量S之比稱為固結(jié)度Ut

。StS固結(jié)示意圖室內(nèi)壓縮試驗又稱為側(cè)限壓縮試驗。土的壓縮特性可由試驗中施加的豎向垂直壓力p

與相應(yīng)固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)下的土孔隙比e

之間關(guān)系反映出來。二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)

（一）壓縮試驗與壓縮曲線試驗時，逐級對土樣施加分布壓力，一般按p=50、100、200、300、400(kPa)五級加荷，待土樣壓縮相對穩(wěn)定后（符合現(xiàn)行《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》

GB/T50123—1999有關(guān)規(guī)定要求）測定相應(yīng)變形量Si，而Si可用孔隙比e的變化來表示。e減小壓縮受力土樣側(cè)限壓縮孔隙體積變化示意圖piAVvVsV＇vVsh0hiSi土樣初始狀態(tài)受力壓縮后狀態(tài)h0——土樣的初始高度，hi——土樣在荷載pi

作用下穩(wěn)定后的高度，Si——土樣在荷載pi

作用下的穩(wěn)定壓縮量。圖中e0ei（減小）壓縮式中：e0——土的初始孔隙比，h0——土樣的初始孔高，ei——荷載pi作用下土的孔隙比，Si——荷載pi作用下土的穩(wěn)定壓縮量。小型固結(jié)儀測微表平衡裝置垂直加載壓縮容器加載導(dǎo)環(huán)土樣環(huán)刀加載活塞測微表支架壓縮容器以壓力p為橫坐標(biāo)，孔隙比e為縱坐標(biāo)，可以繪出e～p關(guān)系曲線，此曲線稱為壓縮曲線，反映土的壓縮性大小，如下圖示。e1e2ep1p2p/kPaβM1M20土壓縮試驗曲線

圖示的壓縮曲線中，當(dāng)實際工程p1、p2變化范圍不大時(100～200kPa)

，可將壓縮曲線上的M1M2小段用其割線來代替。則M1M2段的斜率可表示為：（二）壓縮指標(biāo)壓縮系數(shù)

a值表示單位壓力增量所引起的孔隙比的變化，稱為土的壓縮系數(shù)。

土的壓縮性評價：當(dāng)a1-2≥0.5MPa-1時，為高壓縮性土；當(dāng)0.5MPa-1＞a1-2≥0.1MPa-1時，為中壓縮性土；當(dāng)a1-2＜0.1MPa-1時，為低壓縮性土。

工程實踐中，常采用p1=100kPa～p2=200kPa壓力區(qū)間相對應(yīng)的壓縮系數(shù)將土的壓縮性分為以下三類：用壓縮模量Es評價土的壓縮性(常用單位Mpa)，即:土的應(yīng)力變化量與相應(yīng)的應(yīng)變變化量之比。

提示：在工程實際中，p1相當(dāng)于地基土所受的自重應(yīng)力，p2則相當(dāng)于土自重與建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力和。故（p2-p1）即是地基土所受到的附加應(yīng)力σz。

e1—土的初始孔隙比。土的壓縮性指標(biāo)可野外靜載荷試驗確定；變形模量E0是指土在無側(cè)限條件下受壓時，壓應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變之比值；現(xiàn)場原位載荷試驗同時可測定地基承載力。三、土壓縮性的原位測試原位荷載試驗裝置基準(zhǔn)梁荷載試坑次梁主梁千斤頂百分表支墩承壓板現(xiàn)場載荷試驗p～s

曲線：當(dāng)p＜pcr時，地基土可看成是直線變形體，可采用彈性力學(xué)公式計算土的變形模量E0(MPa)。荷載試驗p～s曲線

變形模量是在現(xiàn)場原位進行測定的，所以它能比較準(zhǔn)確地反映土在天然狀態(tài)下的壓縮性。

0spcrpuabcs1ppcr——p-s曲線直線段終點所對應(yīng)的應(yīng)力（kPa），稱為臨界壓力式中：w——沉降量系數(shù)，剛性正方形荷載板

w=0.88；剛性圓形荷載板w=0.79；

μ—土的泊松比，可按表3-2采用；

pcr—p-s曲線直線段終點所對應(yīng)的應(yīng)力（kPa）；

s1一與直線段終點所對應(yīng)的沉降量（mm）；

b一承壓板寬度（mm）?！纠?-1】某工程地基鉆孔取樣，進行室內(nèi)壓縮試驗，試樣高為h0=20mm，在p1=100kPa作用下測得壓縮量s1=1.1mm，在p2=200kPa作用下的壓縮量為s2=0.64mm。土樣初始孔隙比為e0=1.4，試計算壓力p=100～200kPa范圍內(nèi)土的壓縮系數(shù)、壓縮模量，并評價土的壓縮性。

【解】在p1=100kPa作用下的孔隙比

在p2=200kPa作用下的孔隙比屬高壓縮性土＞地基最終沉降量：指地基在建筑物荷載作用下最后的穩(wěn)定沉降量。計算地基最終沉降量的目的在于確定建筑物最大沉降量、沉降差和傾斜，并將其控制在允許范圍內(nèi)，以保證建筑物的安全和正常使用。荷載取值：傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形永久值。計算假定：地基中附加應(yīng)力按均質(zhì)地基考慮；地基受壓后不發(fā)生側(cè)向膨脹。第三節(jié)地基最終沉降量的計算分層總和法：將地基壓縮層范圍以內(nèi)的土層劃分成若干薄層，分別計算每一薄層土的變形量，最后總和起來，即得基礎(chǔ)的沉降量。一、分層總和法計算地基最終沉降量的方法：目前一般采用分層總和法和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007—2011推薦的方法，茲介紹如下：σzi-1j-1jbσczi-1σcziσziσczσz=0.2σczzndhi分層總和法計算原理示意圖自重應(yīng)力曲線附加應(yīng)力曲線地面SihiFkGkpk

一般采用基礎(chǔ)底面中心點下的附加應(yīng)力計算各分層的變形量。第i層土的壓縮量：基礎(chǔ)總沉降量：(適于采用壓縮曲線)上式適于用壓縮模量Es作為計算指標(biāo)；σzi—第i分層土上下層面所受附加應(yīng)力的平均值?；A(chǔ)總沉降量計算亦可將上式變?yōu)椋悍謱涌偤头ㄓ嬎悴襟E如下：1）按比例尺繪出地基剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖；

2）計算基底的附加應(yīng)力和自重應(yīng)力；

3）將壓縮層范圍內(nèi)各土層劃分成厚度為hi≤0.4b(b為基礎(chǔ)寬度)的若干薄土層，不同性質(zhì)的土層面和地下水位面必須作為分層的界面；

4）計算并繪出自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布圖（各分層的分界面應(yīng)標(biāo)明應(yīng)力值）；

5）確定地基壓縮層厚度，一般取對應(yīng)σz≤0.2σcz處的地基深度zn作為壓縮層計算深度的下限，當(dāng)在該深度下有高壓縮性土層時取σz≤0.1σcz對應(yīng)深度；

6）按公式（3-9）計算各分層的壓縮量；

7）按公式（3-10）或（3-11）算出基礎(chǔ)總沉降量。轉(zhuǎn)三二、規(guī)范法《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007——2011）采用下式計算最終的基礎(chǔ)沉降量：—基礎(chǔ)底面至第i層和第i-1層底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可按表3-4采用。

式中

ψs—沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)各地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定；i-1層i層Δzzi-1規(guī)范法計算原