第二章場地地基和基礎(chǔ)

第二章場地地基和基礎(chǔ)第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺源地震多與斷裂活動有關(guān)。

發(fā)震斷裂帶附近地表，在地震時(shí)可能產(chǎn)生新的錯(cuò)動，使建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險(xiǎn)地段。

建設(shè)時(shí)應(yīng)避開。

發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯(cuò)位的地段主要在高烈度區(qū)，全新世以來經(jīng)常活動的斷裂上面。第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)行評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動對地面建筑的影響：

1）抗震設(shè)防烈度小于8度；2）非全新世活動斷裂；3）抗震設(shè)防烈度為8度和9度時(shí)，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。2.

對不符合本條1款規(guī)定的情況，應(yīng)避開主斷裂帶。其避讓距離不宜小于下表對發(fā)震斷裂最小避讓距離的規(guī)定。烈度建筑抗震設(shè)防類別甲乙丙丁8專門研究300m200m—9專門研究500m300m—發(fā)震斷裂的最小避讓距離(m)

第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、場地類別的劃分

建筑場地的類別劃分，以土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度為評價(jià)指標(biāo)的。

等效剪切波速(m/s)場地類別ⅠⅡⅢⅣυse＞5000———500≥υse＞250＜5≥5——250≥υse＞140＜33～50＞50—υse≤140＜33～15＞15～80＞80第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月覆蓋層厚度

覆蓋層厚度是指從地表面至地下基巖面的距離。建筑場地覆蓋層厚度的確定，應(yīng)符合下列要求：一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面的距離確定。當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波速均不小于400m/s時(shí)，可按地面至該土層頂面的距離確定。剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層。土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。

第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月土層等效剪切波速

土層的等效剪切波速，應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中

d0——計(jì)算深度(m)，取覆蓋層厚度和20m二者的較小值；

di——計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m)；

υsi——計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m/s)；

n——計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

對丁類建筑及層數(shù)不超過10層且高度不超過30m的丙類建筑，當(dāng)無實(shí)測剪切波速時(shí)，可根據(jù)巖土名稱和性狀，按下表劃分土的類型。土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍(m/s)堅(jiān)硬土或巖石穩(wěn)定巖石、密實(shí)的碎石土υs＞500中硬土中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗、中砂，fak＞200的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土500≥υs＞250中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細(xì)粉砂，fak≤200的粘性土和粉土，fak＞130的填土、可塑黃土250≥υs＞140軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，fak≤130kPa的填土，流塑黃土υs≤140第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)天然地基和基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算

一、天然地基和基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)原則

我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算：

砌體房屋。地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：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及與其基礎(chǔ)荷載項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。規(guī)范中規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。

第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、天然地基和基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算

地基抗震承載力應(yīng)按下式計(jì)算：

faE＝ξa

fa

式中faE——調(diào)整后的地基抗震承載力；ξa——地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，應(yīng)按下表采用；fa——深寬修正后的地基承載力特征值，應(yīng)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007)采用。

巖土名稱和性狀ξa巖石，密實(shí)的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂，fak≥300kPa的粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂，150kPa≤fak＜300的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100≤fak＜150的粘性土和粉土，可塑黃土1.1淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.0第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

驗(yàn)算天然地基地震作用下的豎向承載力時(shí)，按地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下列各式要求：

P≤faE

Pmax≤1.2faE

式中P—地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力(kPa)Pmax—地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)邊緣的最大壓力(kPa)

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10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)液化土和軟土地基

一、液化土地基

飽和松散的砂土或粉土(不含黃土)，地震時(shí)土顆粒在強(qiáng)烈振動下發(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，因而使孔隙水壓力急劇增加，當(dāng)孔隙水壓力上升到與土顆粒所受到的總的正壓應(yīng)力接近或相等時(shí)，土粒之間因摩擦產(chǎn)生的抗剪能力消失，土顆粒便形同“液體”一樣處于懸浮狀態(tài)，形成所謂液化現(xiàn)象。液化土地基的承載力喪失或減弱，引起地基不均勻沉陷并引發(fā)建筑物的破壞甚至倒塌。第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月液化使建筑物產(chǎn)生下列震害：

1.地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜；

2.不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂；

3.室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。影響場地土液化的主要因素：

1.土層的地質(zhì)年代和組成

；

2.土層的相對密度

；

3.土層的埋深

；

4.地下水位

。

5.地震烈度大小和地震持續(xù)時(shí)間

。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月地基土液化的判別

1.液化判別和處理的一般原則：

對于飽和砂土和飽和粉土(不含黃土)地基，6度時(shí)，一般情況下可不進(jìn)行液化判別和地基處理，但對液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理，7～9度時(shí)，乙類建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求進(jìn)行判別和處理。

存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。

地基土液化判別過程可以分為初步判別和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別兩大步驟。

第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1.初步判別

飽和的砂土或粉土(不含黃土)，當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可初步判別為不液化或可不考慮液化影響：

(1)地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世(Q3)及其以前時(shí)，7、8度時(shí)可判為不液化。

(2)粉土的粘粒(粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率，7度8度和9度分別不小于10、13、和16時(shí)，可判為不液化土。

(3)天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化影響：

du＞d0＋db－2

dw＞d0＋db－3

du＋dw＞1.5d0＋2db－4.5

第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月du＞d0＋db－2

dw＞d0＋db－3

du＋dw＞1.5d0＋2db－4.5

式中dw——地下水位深度(m)，宜按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；

du——上覆蓋非液化土層厚度(m)，計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除；

db——基礎(chǔ)埋置深度(m)，不超過2m時(shí)應(yīng)采用2m；

d0——液化土特征深度(m)，可按下表采用。飽和土類別7度8度9度粉土678砂土789第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別

用鉆具鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上15cm，再將標(biāo)準(zhǔn)貫入器打至試驗(yàn)土層標(biāo)高位置，然后，在錘的落距為76cm的條件下，連續(xù)打人土層30cm，記錄所得錘擊數(shù)為N63.5。當(dāng)飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)(未經(jīng)桿長修正)小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值時(shí)，應(yīng)判為液化土。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，尚可采用其他判別方法。

1---穿心錘2---錘墊3---觸探桿4---貫入器頭5---出水孔6---貫入器身7---貫入器靴第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)飽和可液化土的標(biāo)貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時(shí)，判為液化，否則判為不液化。括號內(nèi)數(shù)值用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū)(ds≤15)

(15≤ds≤20)

式中Ncr——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；

N0——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表采用；ds——飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度(m)；ρc——粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或?yàn)樯巴習(xí)r，應(yīng)采用3。

設(shè)計(jì)地震分組7度8度9度第一組6(8)10(13)16第二、三組8(10)12(15)18第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.地基土液化的評價(jià)

液化指數(shù)：式中n——判別深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；Ni、Ncri——分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測值和臨界值，當(dāng)實(shí)測值大于臨界值時(shí)應(yīng)取臨界值的數(shù)值；di——i點(diǎn)所代表的土層厚度(m)，可用與該標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)相鄰的上、下兩標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度差的一半，上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；Wi——i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值(單位為m-1)。若判別深度為15m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)應(yīng)采用10，等于15m時(shí)應(yīng)采用零值，5～15m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值；若判別深度為20m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)應(yīng)采用10，等于20m時(shí)應(yīng)采用零值，5～20m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值。第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)液化指數(shù)IlE，可按下表劃分液化地基的等級。

液化等級輕微中等嚴(yán)重判別深度為15m時(shí)的液化指數(shù)0＜IlE≤55＜IlE≤15IlE＞15判別深度為20m時(shí)的液化指數(shù)0＜IlE≤66＜IlE≤18IlE＞184.液化地基的處理

建筑抗震設(shè)防類別地基的液化等級輕微中等嚴(yán)重乙類部分消除液化沉陷，或?qū)A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷丙類基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不采取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理丁類可不采取措施可不采取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或其他經(jīng)濟(jì)的措施第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.采用深基礎(chǔ)時(shí)，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)小于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(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于規(guī)范規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。

4.用非液化土替換全部液化土層。

5.采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。1.采用樁基時(shí)，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(jì)算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對其他非巖石土尚不宜小于1.5m。

全部消除地基液化沉陷的措施應(yīng)符合：第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月部分消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求：

1.處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當(dāng)判別深度為15m時(shí)，其值不宜大于4，當(dāng)判別深度為20m時(shí)，其值不宜大于5；對獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下液化土特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。

2.采用振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于規(guī)范規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。

3.采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。

第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1.選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度；5.管道穿過建筑處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或采用柔性接頭等。減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，可綜合考慮采用下列措施：2.調(diào)整基礎(chǔ)底面積，減少基礎(chǔ)偏心；3.加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土十字形基礎(chǔ)，加設(shè)基礎(chǔ)圈梁、基礎(chǔ)梁系等；4.減輕荷載，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，合理設(shè)置沉降縫，避免采用對不均勻沉降敏感的結(jié)構(gòu)形式等；第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、軟土地基的抗震措施

軟土地基的抗震措施除了可采用前述減輕液化對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)影響的各種方法外，還可采用采用樁基或其他人工地基。其他人工地基如：換土墊層，墊層材料可以為砂、碎石、灰土、礦渣等；化學(xué)加固法，即在粘性土中，用高壓旋噴法向四周土體噴射水泥漿、硅酸鈉等化學(xué)漿液；電硅化法，即借助于電滲作用，使注入軟土中的硅酸鈉(水玻璃)和氯化鈣溶液順利地進(jìn)入土的孔隙中，形成硅膠，將土粒膠結(jié)起來。

對于液化等級為中等液化和嚴(yán)重液化的故河道、現(xiàn)代河濱、海濱，當(dāng)有液化側(cè)向擴(kuò)展或流滑可能時(shí)，在距常時(shí)水線約100m以內(nèi)不宜修建永久性建筑，否則應(yīng)進(jìn)行抗滑動驗(yàn)算、采取防土體滑動措施或結(jié)構(gòu)抗裂措施。

第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)樁基的抗震設(shè)計(jì)

一、抗震設(shè)計(jì)的原則

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，下列建筑可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗(yàn)算：

(1)砌體房屋和規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。(2)7度和8度時(shí)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及基礎(chǔ)荷載與其相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。

第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、樁基的抗震驗(yàn)算

1.非液化土中低承臺樁基的抗震驗(yàn)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)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(jì)時(shí)提高25%。(2)當(dāng)承臺周圍的回填土夯實(shí)至干密度不小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》對填土的要求時(shí)，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(jì)入承臺底面與地基土間的摩擦力。

第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.存在液化土層的低承臺樁基抗震驗(yàn)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)對一般淺基礎(chǔ)，不宜計(jì)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。(2)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(shí)，可按下列二種情況進(jìn)行樁的抗震驗(yàn)算，并按不利情況設(shè)計(jì)：①樁承受全部地震作用，樁承載力按上述非液化土中低承臺樁基的抗震驗(yàn)算規(guī)定取用，液化土的樁周摩阻力及樁水平抗力均應(yīng)乘以表2-10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，單樁的豎向和水平向抗