地基工程地质问题1

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1、第7章地基工程地质问题7.1地基变形及破坏的基本类型7.2地基承载力7.3地基处理7.4工程实例7.1地基变形及破坏的基本类型7.1.1地基变形的概念1.基础：建筑物下部直接与土层、岩层接触的部位。基础是建筑物的组成部分。2.地基：承受结构物荷载的一部分岩层、土体，其深度范围大约是基础宽度的1.5—5倍，宽度范围大约是基础宽度的1.5—3倍。地基不属于房屋组成部分。3.地耐力：地基每平方米所能够承受的最大压力，称为地基允许承载力，俗称地耐力。地基基础的投资一般占整个建筑物总投资的10%-20%。7.1.2地基变形破坏的基本类型一、地基不均匀沉降和变形过大地基不均匀沉降

2、和变形过大是地基基础工程中最常见的两种地基变形。铁路和公路路基工程中表现为路基下沉。造成路基下沉的原因最普遍的是夯实不够。另外特殊土的不良工程性质也是造成修建在该类土质地基上的工程建筑物变形的重要原因。比萨斜塔二、地基滑移、挤出加拿大特朗斯康谷仓长59.4m。宽23.5m，高31.0m，钢筋混凝土片筏基础，厚2m，埋置深度3.6m，谷仓于1913年秋建成，10月初贮存谷物2.7万吨时发现谷仓明显下沉，谷仓西端下沉8.8m，东端上抬1.5m，最后，整个谷仓倾斜近27度。事后勘察发现：该建筑物基础下埋藏有厚达16m的高塑性淤泥质软粘土层。谷仓加载使基础底面上的平均荷载达到

3、330kPa，超过了地基的极限承载力280kPa，因而发生地基强度破坏而整体滑动。接吻的双塔国外某水泥仓库日本某城市地震后的景象7.1.3地基剪切破坏的机制一、库仑定律剪切试验模拟1776年，库仑根据砂土剪切试验tf=stanj砂土后来，根据粘性土剪切试验tf=c+stanj粘土cjj库仑定律：在一般应力水平下，土的抗剪强度与滑动面上的法向应力s之间呈直线关系抗剪强度指标：c:土的粘聚力j:土的内摩擦角stfstf上述法向应力采用总应力表示，称为抗剪强度的总应力表达式。当法向应力采用有效应力表示时，则称为抗剪强度的有效应力表达式。根据有效应力原理，土中某点的总应力等于

4、有效应力和孔隙水压力u之和，即而抗剪强度的有效应力表达式为：或式中、分别为有效粘聚力和有效内摩擦角，统称为有效应力抗剪强度指标。抗剪强度的第二种表达式：抗剪强度的第二种表达式二、土体抗剪强度来源与影响因素摩擦力来源：滑动摩擦--剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦咬合摩擦--土粒间互相嵌入所产生的咬合力粘聚力来源：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成抗剪强度影响因素：摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构三、土中一点的应力状态s3s3s1s1asts3s1adldl·cosa

5、dl·sina楔体静力平衡设某一土体单元上作用着大、小主应力s1和s3。土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力t和法向应力s）可用方程表示sts3s1adldlcosadlsina斜面上的应力可经过运算化为莫尔应力圆方程stOs1s3(s1+s3)/2a2aA(s,t)圆心坐标[(s1+s3)/2，0]应力圆半径r＝(s1－s3)/2土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述莫尔应力圆四、土的极限平衡条件st强度线应力圆与强度线相切：应力圆与强度线相割：极限应力圆τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态应力圆与强度线相离：莫尔－库仑破坏准则s强度线t

6、莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏准则(目前判别土体所处状态的最常用准则)7.2地基承载力7.2.1地基承载力的基本概念单位面积上地基能承受的最大极限荷载能力称为地基极限承载力。7.2.2地基承载力确定的方法①按原位测试方法确定地基承载力。②按地基土的强度理论确定地基承载力。③经验方法确定地基承载力。1.原位测试法：载荷试验、标准贯入试验、静力触探等。要进行修正。2.强度理论法：目前规范公式计算法，不做宽度深度修正3.根据经验确定承载力特征值，做宽度深度修正一、原位试验载荷板试验－深浅均可旁压仪－较深地基十字板－饱和软粘土1.现场载荷试验千斤顶荷载板平板

7、载荷试验要点0.50.5m,0.710.71m,1.01.0m不少于3点8-10级每级稳定的标准承载力的特征值地基破坏的判定(1)明显侧向挤出或发生裂纹(2)荷载增量很小,沉降急剧增加,(3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定(4)s/b>0.06的荷载作为破坏荷载pcrpuS荷载沉降曲线p2.旁（横）压试验旁压仪示意图又称横压试验，是通过旁压器，在竖直的孔内使旁压膜膨胀并由该膜将压力传给周围土体，使土体产生变形直至破坏，从而得到压力与钻孔体积增量之间的关系曲线，称为P-V曲线，又称旁压曲线。旁压试验适用于原位测定粘性土、粉土、砂土、软质岩