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1、第七章 地基工程地质问题,基础：建筑物下部直接与土层、岩层接触的部位称为基础，“基础”是建筑物的地下部分，是它的“下部结构”，而处于地面以上的部分则是建筑物的“上部结构”。基础的作用是将建筑物的荷载安全可靠地传递给下面的土层、岩层。地基：建筑物的荷载会引起基础以下一定深度内的岩、土层改变它们原始的应力状态，这部分改变了应力状态的土层或岩层称为地基。地基可分为天然地基和人工地基。,第一节 地基变形及破坏的基本类型,天然岩质地基,天然土质地基,第一节 地基变形及破坏的基本类型,地基的破坏:是指上覆荷载超过地基强度时，地基发生的失稳破坏。地基的变形:是指地基在上覆荷载作用下的屈服变形。地基必须满足两
2、方面的要求:一是地基应有足够的强度，在上覆荷载作用下不发生失稳破坏，并有一定的安全储备。二是地基的沉降量、沉降差、倾斜或局部倾斜不能大于地基变形的允许值和建筑物安全的允许值。,地基失稳造成的房屋倾斜,地基失稳造成的房屋倾斜,地基失稳造成的房屋倒塌,地基失稳造成的比利时斜塔,地基失稳造成的房屋倒塌,公路地基的不均匀沉降,库岸公路的坍塌,深基坑开挖,深基坑开挖,深基坑边坡坍塌,.岩质地基工程地质问题,一.岩质地基变形问题(一)影响变形的因素：1.岩石强度的影响,坚硬岩石应力-应变曲线,软弱岩石应力-应变曲线,o,o,.岩质地基工程地质问题,2.结构面的影响(1)结构面的压密变形(2)结构面的剪切变
3、形,.岩质地基工程地质问题,3.风化作用的影响,不同风化程度岩石物理力学性质指标参考数据表,.岩质地基工程地质问题,4.地下洞穴的影响,.岩质地基工程地质问题,(二)变形量的计算：1.岩质地基内附 加应力的分布(1)均布荷载,.岩质地基工程地质问题,(2)三角形荷载,.岩质地基工程地质问题,2.变形量的计算：p承压板压力 b承压板宽度 承压板形状和刚度的系数 w0对应于P的总变形（载荷试验）应力 h深度（地基厚度）,w,p,o,a,b,c,wt,wp,wo,.岩质地基工程地质问题,二.岩质地基强度问题 1.岩石破坏类型：2.结构面的剪切破坏：3.影响强度的因素：,野外钻取的岩芯,.岩质地基工程
4、地质问题,4.岩石地基承载力确定方法：,岩质地基的承载力经验参数表fkPa,.岩质地基工程地质问题,三.不良岩质地基加固处理方法：,.土质地基的工程地质问题,一.土质地基变形破坏的基本类型：1.地基不均匀沉降和变形过大。主要有,.土质地基的工程地质问题,2.地基的滑移挤出：主要有 加拿大特朗斯康谷仓事故 刘瓦沟桥台滑移示意图,二.土质地基剪切破坏的原理和类型：1.原理:在剪应力超过抗剪强度 的面上剪切破坏。,3,3,1,1,.土质地基的工程地质问题,2.类型（1）整体剪切破坏：(硬性土地基)地基内破坏点连通成剪切滑动面，地基沿滑动面剪 出,地表土体隆起。,注：.剪切面沿.剪切面沿对数螺旋线滑出
5、.剪切面沿,.土质地基的工程地质问题,（2）局部剪切破坏:(软性地基)地基土在荷载增大情况下,破坏区却限制在一定范围,不形成延伸至地面的连续 破裂面,地表土体仅略微隆 起.（3）剪冲破坏:(特软地基)地基垂直下沉,两侧地面 不发生土体隆起,地基土 沿地基两侧发生垂直剪切 破坏.,.土质地基的工程地质问题,3.剪切破坏检算：,室内直剪试验,剪切盒结构图,第二节 地基承载力,一.地基承载力的基本概念：地基极限承载力：单位面积上地基能承受的极限荷 载。地基承载力：在保证地基稳定的条件下，建筑物的沉 降量不超过允许值的地基承载力。允许承载力：保证建筑物安全的规定地基承载力。（一般在弹性变形内）,第二节
6、 地基承载力,二.地基承载力的确定方法（一）现场试验（又叫原位试验）1.载荷试验：有平板载荷试验和螺旋板载荷试验两种（1）平板载荷试验：在与基础刚度近似的圆 形或方形承压板上逐级加 荷，待基本稳定后再加下一级荷载，直到地基破坏。由每一级荷载 及其沉降量作出荷载沉降 曲线。由直线段的比例界线点 所对应的荷载Po作为地基容许 荷载。PO:临塑荷载 PU:极限荷载(极限承载力),载荷试验装置示意图1承压板(载荷板)；2油压千斤顶；3支承板；4斜撑杆；5一斜撑板；6、7销钉；8压力表；9千分表；10观测装置支架；11千分表支座,几种常见的平板载荷试验装置,堆重式平板载荷试验,堆重式平板载荷试验,地锚式
7、平板载荷试验,检测装置,螺旋板载荷试验装置,（2）螺旋板载荷试验：,第二节 地基承载力,2.静力触探：（有圆锥静力触探和孔压静力触探）不能用于碎石土、卵石土。将特制的金属圆锥型探头连续压入土层，由于土的阻力使探头受压，探头内部的压力传感器测出土层对探头的比贯入阻力Ps，再用地区经验公式求出地基容许承载力。（现在压力传感器的电讯号已可被自动记录和自动绘成曲线）。,旁压试验,3.旁压试验 将圆柱型旁压器竖直放入土中，利用水或氮气逐级向旁压器探测段的中空硬橡胶皮或加筋和胶膜加压，使其向旁扩张，对周围土体均匀加压。测出压力与径向变形的关系，得地基在水平方向的应力应变曲线。,第二节 地基承载力,（二）理
8、论公式计算 1.临塑荷载法：采用塑性变形最大深度小于基础宽度的 14时所对应的临界应力为容许承载力 2.极限荷载法：用极限荷载应力除以安全系数作为地基 容许承载力。极限荷载应力：注:Nc、Nd、Nb承载力系数（查表）c-粘聚力 d-基础埋深 b-基础宽度 ro-基础底面以下的土的重度 r-基础底面以上的土的重度,承载力系数Mb、Md、Mc表（注：公式中为N）,第二节 地基承载力,（三）查表法:（地基物理指标与承载力之间关系的经验 法）1.基本承载力（f0）：根据地基情况查表得 适用于基础h3m,b2m的 地基。2.容许承载力（f）：注:f-允许承载力 fo-基本承载力 k1-宽度系数 k2-深
9、度系数 r1-基础底面以下的土的重度 r2-基础底面以下的土的重度 b-基础宽度 h-基础埋深,第三节 地基处理问题,一.各种地基地质条件适用的基础类型（一）基础主要类型：1.按埋置深度划分：2.按基础材料划分：,第三节 地基处理问题,3.浅基础又可按基础构造分为：4.深基础进一步划分：,第三节 地基处理问题,5.按基础受力性质分为：,图7-13 墙下钢筋混凝土条形基础 图7-14 柱下钢筋混凝土条形基础,图7-15 独立基础(示意图)图7-16 墙下独立基础,图7-17 筏形基础(a)平板式；(b)、(c)梁板式,图7-18 箱形基础,图7-19 桩基示意图 图7-20 沉井构造连接示意图,
10、条形基础,柱下交叉条形基础,交叉条形基础,条形基础,独立基础,方形独立基础,桩基,桩基,桩基承台基础,桩基承台,沉井,正在施工的筏板基础,正在施工的箱形基础,地下连续墙施工,深基坑边墙水泥灌注桩防护,深基坑边墙水泥灌注桩防护,深基坑边墙水泥灌注桩防护,深基坑壁支撑,第三节 地基处理问题,（二）基础类型的选择（土地基）1.一般土地基的基础类型选择,第三节 地基处理问题,2.特殊土地基基础类型选择：,第三节 地基处理问题,二.软弱地基处理方法：加载预压法：预压加沙井排水，主要用于软土 换填土法：换填厚度一般0.5-3.0m 碾压法：压路机压实 振冲法：用地表振动方式使表层土液化，将卵石挤入表层土 重锤夯实法：15-30KN重锤，升高2-4m，自由下落夯实 强夯法：80-400KN重锤，升高8-40m，自由下落夯实 灌浆法：卵石土用水泥砂浆，沙土、粉土用化学浆 高压喷射注浆法：高压旋喷、定向喷射、摆动喷射 挤密桩法:土或灰土挤密桩法 水泥或粉煤灰或碎石桩法 挖孔桩 钻孔桩 阀门桩 沉井,加载预压,震冲碾压,重锤夯实,桩基,强夯,强夯,沉井施工,打孔装,沉井,钻孔灌注桩施工原理,水泥搅拌桩施工示意图,钻孔灌注桩,灌注桩正在灌浆施工,高压旋喷,挖孔桩,打孔桩施工,打孔桩施工,打孔桩,排除地下水,房屋整体迁移,
