地基与基础张永义.ppt

地基与基础地基与基础 主讲：张永义主讲：张永义一、前一、前 言言 这个课件是面向这几年大中专毕业的且从事土木建筑专这个课件是面向这几年大中专毕业的且从事土木建筑专这个课件是面向这几年大中专毕业的且从事土木建筑专这个课件是面向这几年大中专毕业的且从事土木建筑专业工作的技术人员编制的。在介绍了一些基本常识后，针业工作的技术人员编制的。在介绍了一些基本常识后，针业工作的技术人员编制的。在介绍了一些基本常识后，针业工作的技术人员编制的。在介绍了一些基本常识后，针对工作中经常遇到的地基基础问题提出常用的处理办法。对工作中经常遇到的地基基础问题提出常用的处理办法。对工作中经常遇到的地基基础问题提出常用的处理办法。对工作中经常遇到的地基基础问题提出常用的处理办法。n n基础基础基础基础：是把结构荷载和搭载在结构上的荷载通过自己本身：是把结构荷载和搭载在结构上的荷载通过自己本身的结构特性传递到地基上。的结构特性传递到地基上。n n地基地基地基地基：上部结构的荷载通过基础传递到岩土体上。基础底：上部结构的荷载通过基础传递到岩土体上。基础底部标高开始至一定深度范围内的岩土体，称为建筑物的地部标高开始至一定深度范围内的岩土体，称为建筑物的地基。基。地基的承载能力变形特性，是建构筑物安全正常使用的地基的承载能力变形特性，是建构筑物安全正常使用的关键。关键。外部环境改变，常可造成地基事故发生。外部环境改变，常可造成地基事故发生。n在特定建构筑物条件下有些地基不能保证建构筑物稳定安在特定建构筑物条件下有些地基不能保证建构筑物稳定安全使用。但人们通过改良它可以做到。全使用。但人们通过改良它可以做到。n当然人们也可通过调整基础形式使地基满足上部的需要。当然人们也可通过调整基础形式使地基满足上部的需要。二、岩土分类二、岩土分类2.1 2.1 岩石地基岩石地基岩石地基岩石地基 岩石按成因划分为三大类岩石按成因划分为三大类2.1.12.1.1岩浆岩岩浆岩岩浆岩岩浆岩：岩浆冷凝固化后形成的岩石就是岩浆岩。：岩浆冷凝固化后形成的岩石就是岩浆岩。人们通过对现代火山活动的人们通过对现代火山活动的观察和研究观察和研究观察和研究观察和研究发发现地下深现地下深现地下深现地下深处确实存在高温炽热的熔融物质处确实存在高温炽热的熔融物质就叫做岩浆。由于岩浆就叫做岩浆。由于岩浆就叫做岩浆。由于岩浆就叫做岩浆。由于岩浆在地下深处，负荷压力较大，含有在地下深处，负荷压力较大，含有许多挥发物质。许多挥发物质。许多挥发物质。许多挥发物质。目前人们认为岩浆可以是产生于目前人们认为岩浆可以是产生于上地幔和地壳深处上地幔和地壳深处上地幔和地壳深处上地幔和地壳深处含挥发物质的高温粘稠主要成份含挥发物质的高温粘稠主要成份为硅酸盐的熔融物质。为硅酸盐的熔融物质。为硅酸盐的熔融物质。为硅酸盐的熔融物质。岩浆可以随地壳活动迁移到地壳的岩浆可以随地壳活动迁移到地壳的不同深处冷凝结不同深处冷凝结不同深处冷凝结不同深处冷凝结晶，也可以喷出地表冷凝固结。晶，也可以喷出地表冷凝固结。如此形成侵入岩体如花如此形成侵入岩体如花如此形成侵入岩体如花如此形成侵入岩体如花岗岩、辉长岩、闪长岩等。喷出地岗岩、辉长岩、闪长岩等。喷出地表为火山岩（喷出表为火山岩（喷出表为火山岩（喷出表为火山岩（喷出岩）岩）如玄武岩。如玄武岩。n n 主要特征主要特征主要特征主要特征：岩浆岩大部分作为块状的结晶质岩岩浆岩大部分作为块状的结晶质岩岩浆岩大部分作为块状的结晶质岩岩浆岩大部分作为块状的结晶质岩石，部分为玻璃质岩石。石，部分为玻璃质岩石。石，部分为玻璃质岩石。石，部分为玻璃质岩石。块状构造块状构造块状构造块状构造 球状构造球状构造球状构造球状构造 气孔杏仁构造气孔杏仁构造气孔杏仁构造气孔杏仁构造 流纹构造流纹构造流纹构造流纹构造 冷缩节理冷缩节理冷缩节理冷缩节理2.1.22.1.2沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩：沉积岩是在地表和地表下不太深的地方形成：沉积岩是在地表和地表下不太深的地方形成的地质体。它是在温度不高、压力不大的条件下由风化的地质体。它是在温度不高、压力不大的条件下由风化作用、生物作用和某种火山作用的产物经搬运沉积和成作用、生物作用和某种火山作用的产物经搬运沉积和成岩作用而形成的岩石。岩作用而形成的岩石。n n风化作用风化作用风化作用风化作用：地表或接近地表的岩石，在水、空气、太阳：地表或接近地表的岩石，在水、空气、太阳能及生物的作用和影响下新发生的岩石破坏作用。能及生物的作用和影响下新发生的岩石破坏作用。n n物理风化物理风化物理风化物理风化：机械破坏，化学成份不改变。：机械破坏，化学成份不改变。n n化学风化化学风化化学风化化学风化：在氧、水和溶于水中的各种酸碱作用下，母：在氧、水和溶于水中的各种酸碱作用下，母 岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新的矿物的过程。母岩破碎，化学物质和矿物质成份发新的矿物的过程。母岩破碎，化学物质和矿物质成份发生本质改变。生本质改变。n n生物风化作用生物风化作用生物风化作用生物风化作用：菌类、藻类及其他微生物本身分解有机：菌类、藻类及其他微生物本身分解有机酸对岩石破坏。酸对岩石破坏。n n风化产物风化产物风化产物风化产物：碎屑类物质、粘土物质、溶解物质。：碎屑类物质、粘土物质、溶解物质。n n搬运搬运搬运搬运：搬运营力，水、风、冰川、重力、生物：搬运营力，水、风、冰川、重力、生物n n搬运方式搬运方式搬运方式搬运方式：机械、化学、生物搬运：机械、化学、生物搬运n n沉积沉积沉积沉积：分异作用，有韵律。：分异作用，有韵律。n n成岩作用成岩作用成岩作用成岩作用：压固作用：压固作用水化与脱水水化与脱水胶体的陈化与重结晶胶体的陈化与重结晶胶结胶结n n沉积相沉积相沉积相沉积相：自然分类，大路相组、过渡相组、海相组，相的：自然分类，大路相组、过渡相组、海相组，相的鉴定标志包括：岩性特征、古生物特征、岩层产状接触关鉴定标志包括：岩性特征、古生物特征、岩层产状接触关系及韵律构造、岩层剖面结构。系及韵律构造、岩层剖面结构。n n沉积岩结构构造特征沉积岩结构构造特征沉积岩结构构造特征沉积岩结构构造特征 碎屑岩具碎屑结构碎屑岩具碎屑结构 生物岩具生物结构生物岩具生物结构 层理层理 层面构造（如波痕、干裂等）层面构造（如波痕、干裂等）n n沉积岩岩石类型沉积岩岩石类型沉积岩岩石类型沉积岩岩石类型：碎屑岩、粘土岩、化学岩：碎屑岩、粘土岩、化学岩2.1.32.1.3变质岩变质岩变质岩变质岩：由于变质作用地壳中已经形成的岩石发生矿物成：由于变质作用地壳中已经形成的岩石发生矿物成份和结构构造等方面改造所形成的新的岩石称为变质岩。份和结构构造等方面改造所形成的新的岩石称为变质岩。n n什么是变质作用？什么是变质作用？什么是变质作用？什么是变质作用？由地球的内力作用引起岩石的改造和变化由地球的内力作用引起岩石的改造和变化的作用称变质作用。的作用称变质作用。n内力作用内力作用：内力作用引起地壳中岩石：内力作用引起地壳中岩石本身本身本身本身温度变化、压力变温度变化、压力变化，是有化学活动性流体迁移而造成化，是有化学活动性流体迁移而造成的岩石的岩石的岩石的岩石变质作用。变质作用。n n变质作用分类变质作用分类变质作用分类变质作用分类 动力变质作用动力变质作用动力变质岩动力变质岩 碎裂岩碎裂岩等等等等 接触变质作用接触变质作用接触变质岩接触变质岩 石英岩石英岩 区域变质作用区域变质作用区域变质岩区域变质岩 大理岩（汉白玉）大理岩（汉白玉）大理岩（汉白玉）大理岩（汉白玉）混合变质作用混合变质作用混合岩类混合岩类 溶液变化变质作用溶液变化变质作用变化变质岩类变化变质岩类n n变质岩的结构与构造变质岩的结构与构造变质岩的结构与构造变质岩的结构与构造 碎裂结构、变晶结构、变余结构、交代碎裂结构、变晶结构、变余结构、交代结构；结构；结构；结构；变余构造、变成构造变余构造、变成构造2.1.42.1.4当岩石作为建筑地基，人们更关注的是它的强度、变当岩石作为建筑地基，人们更关注的是它的强度、变形和稳定性，故又有以下分类：形和稳定性，故又有以下分类：深度分类深度分类坚硬岩坚硬岩坚硬岩坚硬岩fr60花岗花岗花岗花岗岩、石英岩、石英砂岩砂岩砂岩砂岩较硬岩较硬岩较硬岩较硬岩60fr30石灰岩、钙质砂岩石灰岩、钙质砂岩石灰岩、钙质砂岩石灰岩、钙质砂岩较软岩较软岩较软岩较软岩30fr15泥灰岩、砂质泥岩泥灰岩、砂质泥岩泥灰岩、砂质泥岩泥灰岩、砂质泥岩软岩软岩软岩软岩15fr5页岩、泥岩页岩、泥岩页岩、泥岩页岩、泥岩极软岩极软岩极软岩极软岩fr5半成岩类半成岩类半成岩类半成岩类注：注：frfr，饱和单轴极限抗压强度，饱和单轴极限抗压强度MpaMpan n风化程度分类风化程度分类风化程度分类风化程度分类 未风化未风化 微风化微风化 中等风化中等风化 强风化强风化 全风化全风化 残积土（过渡类型）残积土（过渡类型）n n按水对岩石强度的影响程度划分按水对岩石强度的影响程度划分按水对岩石强度的影响程度划分按水对岩石强度的影响程度划分 KR 0.75 KR 0.75 软化岩石软化岩石 KR KR 0.7 0.7 不软化岩石不软化岩石 KRKR fr/ffr/f frfr饱和单轴极限抗压深度，饱和单轴极限抗压深度，f f天然单轴天然单轴 极限抗压深度极限抗压深度n n按岩体结构类型划分按岩体结构类型划分按岩体结构类型划分按岩体结构类型划分 整体状整体状 完整完整 块状块状 较完整（含厚层状）较完整（含厚层状）层状层状 较破碎（含厚层状以下镶嵌状）较破碎（含厚层状以下镶嵌状）碎裂状碎裂状 破碎破碎 散体状散体状 极破碎极破碎n n具有特殊成份的岩石具有特殊成份的岩石具有特殊成份的岩石具有特殊成份的岩石 易溶岩易溶岩 石膏、岩盐石膏、岩盐 膨胀岩膨胀岩 膨胀性泥岩膨胀性泥岩 崩解岩崩解岩 湿陷性砂岩湿陷性砂岩 盐渍化盐渍化 2.22.2土的分类土的分类土的分类土的分类 土是各种母岩（岩浆岩，沉积岩，变质岩等）经受风化土是各种母岩（岩浆岩，沉积岩，变质岩等）经受风化土是各种母岩（岩浆岩，沉积岩，变质岩等）经受风化土是各种母岩（岩浆岩，沉积岩，变质岩等）经受风化作用形成的碎屑物经过搬运（有时路程很短或未经搬运），作用形成的碎屑物经过搬运（有时路程很短或未经搬运），作用形成的碎屑物经过搬运（有时路程很短或未经搬运），作用形成的碎屑物经过搬运（有时路程很短或未经搬运），然后沉积在一定的场所而形成的并未经胶结成岩的松散堆然后沉积在一定的场所而形成的并未经胶结成岩的松散堆然后沉积在一定的场所而形成的并未经胶结成岩的松散堆然后沉积在一定的场所而形成的并未经胶结成岩的松散堆积物。积物。积物。积物。这种碎屑物构成了土的固态相它们之间存在着孔隙被气这种碎屑物构成了土的固态相它们之间存在着孔隙被气这种碎屑物构成了土的固态相它们之间存在着孔隙被气这种碎屑物构成了土的固态相它们之间存在着孔隙被气和水充填。和水充填。和水充填。和水充填。一般来说土是固气液三相体系，如果孔隙完全被空气充一般来说土是固气液三相体系，如果孔隙完全被空气充一般来说土是固气液三相体系，如果孔隙完全被空气充一般来说土是固气液三相体系，如果孔隙完全被空气充填形成干土，完全被水充填形成饱水土。干土和饱水土只填形成干土，完全被水充填形成饱水土。干土和饱水土只填形成干土，完全被水充填形成饱水土。干土和饱水土只填形成干土，完全被水充填形成饱水土。干土和饱水土只有二相，故称为二相体系。有二相，故称为二相体系。有二相，故称为二相体系。有二相，故称为二相体系。土的特点是松散，所以承载能力低，变形大。另外土体土的特点是松散，所以承载能力低，变形大。另外土体土的特点是松散，所以承载能力低，变形大。另外土体土的特点是松散，所以承载能力低，变形大。另外土体的均匀性差，我们知道土体不论在水平方向还是垂直方向的均匀性差，我们知道土体不论在水平方向还是垂直方向的均匀性差，我们知道土体不论在水平方向还是垂直方向的均匀性差，我们知道土体不论在水平方向还是垂直方向变化都比较大，所以它的另一个特点是非均体。变化都比较大，所以它的另一个特点是非均体。变化都比较大，所以它的另一个特点是非均体。变化都比较大，所以它的另一个特点是非均体。2.2.12.2.1按年代划分按年代划分按年代划分按年代划分 老沉积土老沉积土：晚更新等：晚更新等Q Q3 3其以前沉积的土其以前沉积的土 一般沉积土一般沉积土：第四纪全新等：第四纪全新等Q Q1 14 4堆积的土堆积的土 新近沉积土新近沉积土：文化期以来堆积的土层：文化期以来堆积的土层Q Q2 24 42.2.22.2.2按地质成因划分按地质成因划分按地质成因划分按地质成因划分n残积土残积土n坡积土坡积土n洪积土洪积土n冲积土冲积土n冰积土冰积土n风积土风积土n淤积土淤积土2.2.32.2.3土按颗粒级配或塑性指数划分土按颗粒级配或塑性指数划分土按颗粒级配或塑性指数划分土按颗粒级配或塑性指数划分（一般性土）（一般性土）n n碎石类土碎石类土碎石类土碎石类土 颗粒大于颗粒大于2mm2mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重5050的土，又的土，又 分为漂石（块石）卵石（碎石）圆砾（角砾）分为漂石（块石）卵石（碎石）圆砾（角砾）n n砂土类土砂土类土砂土类土砂土类土 粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒不超过全重的的颗粒不超过全重的5050，粒，粒径大于径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重5050。又可分为砾砂、。又可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。粗砂、中砂、细砂、粉砂。n n粘性土粘性土粘性土粘性土 不用粒径大小做为划分的依据。按塑性指数不用粒径大小做为划分的依据。按塑性指数IPIP大于大于1010的土。又可分为的土。又可分为IPIP1717为粘土。为粘土。1010IPIP1717为粉质粘土。为粉质粘土。n n粉土粉土粉土粉土 是介于砂土与粘性土之间塑性指数是介于砂土与粘性土之间塑性指数IP10IP10且粒且粒径大于径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过全重的的颗粒含量不超过全重的50502.2.42.2.4特殊性土特殊性土特殊性土特殊性土n n淤泥淤泥淤泥淤泥：为在静水或缓慢的流水环境中沉积并经生物化学作用：为在静水或缓慢的流水环境中沉积并经生物化学作用形成。其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于形成。其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1.51.5的粘性土。（还有淤泥质土的粘性土。（还有淤泥质土天然孔隙比天然孔隙比1.0e1.0e1.51.5）n n红粘土红粘土红粘土红粘土：为碳酸盐系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土：为碳酸盐系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土其液限一般大于其液限一般大于5050次生红粘土。次生红粘土。n n膨胀土膨胀土膨胀土膨胀土：土中粘粒成分主要由亲水矿物（蒙脱石、伊利石）：土中粘粒成分主要由亲水矿物（蒙脱石、伊利石）组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩的特性。其自由组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩的特性。其自由膨胀率大于或等于膨胀率大于或等于40%40%的粘性土。的粘性土。n n湿陷性土湿陷性土湿陷性土湿陷性土：浸水后突然产生大量的附加沉降，湿陷系数大于：浸水后突然产生大量的附加沉降，湿陷系数大于或等于或等于0.0150.015的土。的土。n n盐渍化土盐渍化土盐渍化土盐渍化土：含有较多易溶盐类的岩土。对易溶盐含量大于：含有较多易溶盐类的岩土。对易溶盐含量大于0.5%0.5%且具有吸湿、松胀等特性的土称盐渍土。对含有石膏且具有吸湿、松胀等特性的土称盐渍土。对含有石膏芒硝、岩盐等硫酸盐或氯化物的岩层，则称为盐渍岩芒硝、岩盐等硫酸盐或氯化物的岩层，则称为盐渍岩。n n混合土混合土混合土混合土：由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间粒径的土为混：由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间粒径的土为混：由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间粒径的土为混：由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间粒径的土为混合土。合土。合土。合土。当碎石土中粒径小于当碎石土中粒径小于当碎石土中粒径小于当碎石土中粒径小于0.075mm0.075mm0.075mm0.075mm的细粒土质量超过总质的细粒土质量超过总质的细粒土质量超过总质的细粒土质量超过总质量的量的量的量的25%25%25%25%时，定名为粗粒混合土。当粉土或粘性土中粒径时，定名为粗粒混合土。当粉土或粘性土中粒径时，定名为粗粒混合土。当粉土或粘性土中粒径时，定名为粗粒混合土。当粉土或粘性土中粒径大于大于大于大于2mm2mm2mm2mm的粗粒土质量超过总质量的的粗粒土质量超过总质量的的粗粒土质量超过总质量的的粗粒土质量超过总质量的25%25%25%25%时，定名为细粒混时，定名为细粒混时，定名为细粒混时，定名为细粒混合土。合土。合土。合土。n n填土填土填土填土：素填土、杂填土、冲填土、压实填土。：素填土、杂填土、冲填土、压实填土。：素填土、杂填土、冲填土、压实填土。：素填土、杂填土、冲填土、压实填土。n n多年冻土多年冻土多年冻土多年冻土：含有固态水且冻结状态持续二年或二年以上的：含有固态水且冻结状态持续二年或二年以上的：含有固态水且冻结状态持续二年或二年以上的：含有固态水且冻结状态持续二年或二年以上的土称多年冻土土称多年冻土土称多年冻土土称多年冻土。三、岩土的承载力三、岩土的承载力3.13.1承载力的确定承载力的确定承载力的确定承载力的确定 承载力用于确定基础形式与基础面积。承载力用于确定基础形式与基础面积。PkPkPkPk fafafafa PkPk相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值 fafa修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值 PkPkPkPk(FkFkFkFkGk)/AGk)/AGk)/AGk)/A 因此因此 A A A A(FkFkFkFkGk)/Gk)/Gk)/Gk)/fafafafa FkFk相应于荷载效应标准组合时，相应于荷载效应标准组合时，上部上部上部上部结构传至基础顶面结构传至基础顶面结构传至基础顶面结构传至基础顶面的的的的竖向力值竖向力值GkGk。基础自重和基础上的。基础自重和基础上的土重。土重。土重。土重。当为偏心荷载作用时，根据当为偏心荷载作用时，根据承载力确定基础面积应承载力确定基础面积应承载力确定基础面积应承载力确定基础面积应符合符合 PkmaxPkmaxPkmaxPkmax 1.2 1.2 1.2 1.2 fafafafa PkmaxPkmaxPkmaxPkmax(FkFkFkFkGk)/AGk)/AGk)/AGk)/AMk/WMk/WMk/WMk/W PkminPkminPkminPkmin(FkFkFkFkGk)/AGk)/AGk)/AGk)/AMk/WMk/WMk/WMk/W 当偏心距当偏心距e eb/6b/6时时 PmaxPmaxPmaxPmax2(Fk2(Fk2(Fk2(FkGk)/3caGk)/3caGk)/3caGk)/3ca3.1.13.1.1岩石地基承载力的确定岩石地基承载力的确定岩石地基承载力的确定岩石地基承载力的确定n n室内饱和单轴抗压深度计算室内饱和单轴抗压深度计算室内饱和单轴抗压深度计算室内饱和单轴抗压深度计算 fafafafar*r*r*r*frkfrkfrkfrk fafa 岩石地基承载力特征值岩石地基承载力特征值 frkfrk 饱和单轴抗压深度标准值饱和单轴抗压深度标准值 r r 折剪系数折剪系数 按岩石完整程度按岩石完整程度及结构面的间距、密及结构面的间距、密及结构面的间距、密及结构面的间距、密度度度度、产状、组合由地区经验确定。、产状、组合由地区经验确定。完整岩体取完整岩体取0.50.5 较完整岩体取较完整岩体取0.20.20.50.5 较破碎岩体取较破碎岩体取0.10.10.20.2n n岩基载荷试验确定岩基载荷试验确定岩基载荷试验确定岩基载荷试验确定 载荷试验确定承载力载荷试验确定承载力载荷试验确定承载力载荷试验确定承载力：见右图见右图 原位测试确定承载力原位测试确定承载力原位测试确定承载力原位测试确定承载力：即用静力触探、标准贯即用静力触探、标准贯入试验、动力触探试验、旁入试验、动力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、压试验、十字板剪切试验、扁铲试验、波速试验与载荷扁铲试验、波速试验与载荷试验的资料对比分析建立经试验的资料对比分析建立经验关系。验关系。理论公式确定承载力理论公式确定承载力理论公式确定承载力理论公式确定承载力：建筑地基规范公式：建筑地基规范公式 fafafafaMbrbMbrbMbrbMbrbMdrmdMdrmdMdrmdMdrmdMeckMeckMeckMeck 它与基础深度它与基础深度d d、宽度、宽度b b、宽度、宽度b b、土地地基的深度指标、土地地基的深度指标c c、和重度和重度r r有关有关 3.1.2土的承载力的确定土的承载力的确定土的承载力的确定土的承载力的确定 经验法表格法经验法表格法经验法表格法经验法表格法物理性质指标、力学性质指标与承载力建立物理性质指标、力学性质指标与承载力建立经验表格经验表格 承载力与土的物理力学指标建立经验表格。各个地区都承载力与土的物理力学指标建立经验表格。各个地区都建立了本地区的承载力表格。对于粒性土，建筑地基规范推建立了本地区的承载力表格。对于粒性土，建筑地基规范推荐的表格是荐的表格是第一指第一指标标e第二指第二指标标00.250.500.751.01.200.5475430390（360）0.640036032545（265）0.73252952652402101700.82752402202001701350.92302101901701351051.02001801601351151.1160135115105四、地基与基础的规划设计原则四、地基与基础的规划设计原则4.1.14.1.1房屋皆由上部房屋皆由上部结构与基础两大结构与基础两大部分组成。部分组成。通常通常通常通常以室外地面标高以室外地面标高以室外地面标高以室外地面标高为划分标准。地为划分标准。地为划分标准。地为划分标准。地面标高以上部分面标高以上部分面标高以上部分面标高以上部分为上部结构，地为上部结构，地为上部结构，地为上部结构，地面以下部分为基面以下部分为基面以下部分为基面以下部分为基础，见左图。础，见左图。础，见左图。础，见左图。4.1基础与地基基础与地基基础与地基基础与地基4.1.24.1.24.1.24.1.2基础是承受上部结荷重并将荷重传递到下伏土层的结基础是承受上部结荷重并将荷重传递到下伏土层的结基础是承受上部结荷重并将荷重传递到下伏土层的结基础是承受上部结荷重并将荷重传递到下伏土层的结构，基础的主要功能。构，基础的主要功能。构，基础的主要功能。构，基础的主要功能。n n通过扩大的基础底板或桩基础等形式将上部结构传来的荷通过扩大的基础底板或桩基础等形式将上部结构传来的荷通过扩大的基础底板或桩基础等形式将上部结构传来的荷通过扩大的基础底板或桩基础等形式将上部结构传来的荷载如轴向力、水平力和弯矩传递到土上去载如轴向力、水平力和弯矩传递到土上去载如轴向力、水平力和弯矩传递到土上去载如轴向力、水平力和弯矩传递到土上去地基土上，以地基土上，以地基土上，以地基土上，以满足地基土的承载力要求。满足地基土的承载力要求。满足地基土的承载力要求。满足地基土的承载力要求。n n根据地基可能出现的变形及上部结构特色。利用基础所具根据地基可能出现的变形及上部结构特色。利用基础所具根据地基可能出现的变形及上部结构特色。利用基础所具根据地基可能出现的变形及上部结构特色。利用基础所具有的刚度与上部结构共同调整地基的不均匀变形，使上部有的刚度与上部结构共同调整地基的不均匀变形，使上部有的刚度与上部结构共同调整地基的不均匀变形，使上部有的刚度与上部结构共同调整地基的不均匀变形，使上部结构不致产生过多的次生应力。结构不致产生过多的次生应力。结构不致产生过多的次生应力。结构不致产生过多的次生应力。n n当上部结构受到较大的水平力如：风压、水压、土压及地当上部结构受到较大的水平力如：风压、水压、土压及地当上部结构受到较大的水平力如：风压、水压、土压及地当上部结构受到较大的水平力如：风压、水压、土压及地震力作用时，要用挡土墙、板桩或锚杆等可起一定的抗滑震力作用时，要用挡土墙、板桩或锚杆等可起一定的抗滑震力作用时，要用挡土墙、板桩或锚杆等可起一定的抗滑震力作用时，要用挡土墙、板桩或锚杆等可起一定的抗滑或抗倾覆作用。或抗倾覆作用。或抗倾覆作用。或抗倾覆作用。n n作为振动设备的基础还具备有减震的功能。作为振动设备的基础还具备有减震的功能。作为振动设备的基础还具备有减震的功能。作为振动设备的基础还具备有减震的功能。4.1.3 4.1.3 上部结构的荷载通过基础传至土体后便继续向土体深上部结构的荷载通过基础传至土体后便继续向土体深部扩散。由于土体是一个半无限空间体，土中应力随扩散部扩散。由于土体是一个半无限空间体，土中应力随扩散的深度而迅速减小，这一点可由弹性力学布辛涅斯克公式的深度而迅速减小，这一点可由弹性力学布辛涅斯克公式证明。证明。对于某一深度下，由于上部荷载增加的土中应力传递对于某一深度下，由于上部荷载增加的土中应力传递对于某一深度下，由于上部荷载增加的土中应力传递对于某一深度下，由于上部荷载增加的土中应力传递到这一深度后已变得甚小，对工程已无意义。一般到这一深度后已变得甚小，对工程已无意义。一般到这一深度后已变得甚小，对工程已无意义。一般到这一深度后已变得甚小，对工程已无意义。一般z z z z0.20.20.20.2o o o o。因此一般将基础底部标高至该深度范围内的土体。因此一般将基础底部标高至该深度范围内的土体。因此一般将基础底部标高至该深度范围内的土体。因此一般将基础底部标高至该深度范围内的土体统称为建筑物地基。对地基承载力及变形起主要作用的土统称为建筑物地基。对地基承载力及变形起主要作用的土统称为建筑物地基。对地基承载力及变形起主要作用的土统称为建筑物地基。对地基承载力及变形起主要作用的土体，简称为主要受力层。体，简称为主要受力层。体，简称为主要受力层。体，简称为主要受力层。对于一般房屋而言，主要受力层与基础的宽度及密集对于一般房屋而言，主要受力层与基础的宽度及密集程度有关，利用这一关系，对于基础面积较大的筏基和箱程度有关，利用这一关系，对于基础面积较大的筏基和箱基。基地基主要受力层为一倍基础短边宽，对于基础宽度基。基地基主要受力层为一倍基础短边宽，对于基础宽度小而密集时，考虑到基础间的相互影响及地基的均匀程度，小而密集时，考虑到基础间的相互影响及地基的均匀程度，一般将基底标高下一般将基底标高下5m5m以内的土层划为主要受力层。以内的土层划为主要受力层。4.24.2基础工程设计基本原则基础工程设计基本原则基础工程设计基本原则基础工程设计基本原则 基础工程设计包括基础设计与地基设计两大部分。基基础工程设计包括基础设计与地基设计两大部分。基础设计包括基础形式的选择、基础埋深、基底面积大小、础设计包括基础形式的选择、基础埋深、基底面积大小、基础内力和断面计算，如果地下部分是多层结构还应包括基础内力和断面计算，如果地下部分是多层结构还应包括地下结构计算。地基设计包括地基土的承载力确定、地基地下结构计算。地基设计包括地基土的承载力确定、地基变形计算、地基抗倾覆及抗滑计算。基础工程设计的主要变形计算、地基抗倾覆及抗滑计算。基础工程设计的主要依据一方面是上部结构荷载及其分布情况，另一方面是地依据一方面是上部结构荷载及其分布情况，另一方面是地基土的力学性质、土层分布、地下水及其变化情况。基土的力学性质、土层分布、地下水及其变化情况。因此基础工程设计要称为地基基础设计。因此基础工程设计要称为地基基础设计。当地基强度不足或压缩变形很大而不能满足设计要求当地基强度不足或压缩变形很大而不能满足设计要求时，就需要地基处理，经处理后的地基称为人工地基。时，就需要地基处理，经处理后的地基称为人工地基。在基础工程设计时首先必须有一个上部结构在基础工程设计时首先必须有一个上部结构基础基础地基相互作用的整体观点。地基相互作用的整体观点。4.2.1 基底压力小于或等于地基承载力。基底压力小于或等于地基承载力。PaPa作为地基的承载力，服从某压力下地基变形能逐渐作为地基的承载力，服从某压力下地基变形能逐渐稳定这一基本原则。稳定这一基本原则。4.2.2 4.2.2 地基变形量小于建筑物允许变值建筑物的破坏多数是地基变形量小于建筑物允许变值建筑物的破坏多数是由于地基变形过大或不均匀造成的。由于地基变形过大或不均匀造成的。地基变形特征值有：地基变形特征值有：沉降量、倾斜、沉降差，相对弯沉降量、倾斜、沉降差，相对弯沉降量、倾斜、沉降差，相对弯沉降量、倾斜、沉降差，相对弯曲和局部倾斜。曲和局部倾斜。曲和局部倾斜。曲和局部倾斜。对砌体承重结构应对砌体承重结构应由局部倾斜值控制；对由局部倾斜值控制；对由局部倾斜值控制；对由局部倾斜值控制；对 于框架结构和单层排价结构由相邻于框架结构和单层排价结构由相邻柱基的沉降差控制，对柱基的沉降差控制，对柱基的沉降差控制，对柱基的沉降差控制，对于于于于多层或高层建筑和高耸结构应由多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制，必要时尚倾斜值控制，必要时尚倾斜值控制，必要时尚倾斜值控制，必要时尚应控制平均沉降量。应控制平均沉降量。变变形特征形特征地基土地基土类别类别中低中低压缩压缩性土性土高高压缩压缩性土性土工工业业与与民民用用建建筑筑框架框架结结构沉降差构沉降差0.002L0.002L0.003L0.003L砌体砌体墙墙填充的填充的边边排排桩桩沉降差沉降差0.0007L0.0007L0.001L0.001L单层单层排架排架结结构柱基沉降量构柱基沉降量(120)200200砌体承重砌体承重结结构基构基础础局部局部倾倾斜斜0.0020.0020.0030.003设计等级为甲级乙级建筑物均应按设计等级为甲级乙级建筑物均应按地基变形地基变形地基变形地基变形设设计计计计4.2.34.2.3水平力作用时应满足稳定性要求这个原则的制定是使地基水平力作用时应满足稳定性要求这个原则的制定是使地基具有抗倾覆抗滑的能力。地基失稳造成的事故是灾难性的。具有抗倾覆抗滑的能力。地基失稳造成的事故是灾难性的。所以不能在易于形成滑坡的地段建设。所以不能在易于形成滑坡的地段建设。防止拟建场地大挖大填防止拟建场地大挖大填 防止洪水防止洪水、泥石流泥石流 规定斜坡场地与坡缘的间距规定斜坡场地与坡缘的间距 条形条形 a3.5bd/tg 矩形矩形 a2.5b d/tg 在风力、地震力较大的地段进行抗倾覆抗滑计算在风力、地震力较大的地段进行抗倾覆抗滑计算在江、河沿岸的建筑不仅要考虑洪水，还要考虑因建筑物重量在江、河沿岸的建筑不仅要考虑洪水，还要考虑因建筑物重量及堆荷所引起的建筑物失稳及堆荷所引起的建筑物失稳4.34.3基础类型基础类型 无筋扩展基础即刚性基础，由砖、毛石、混凝土、无筋扩展基础即刚性基础，由砖、毛石、混凝土、毛石混凝土、灰土、三合土等材料组成的墙下条基或毛石混凝土、灰土、三合土等材料组成的墙下条基或柱下独立基础。适用荷重较小，受深宽比限制。柱下独立基础。适用荷重较小，受深宽比限制。n扩展基础，墙下钢筋混凝土条基扩展基础，墙下钢筋混凝土条基或柱下钢筋混凝土独或柱下钢筋混凝土独或柱下钢筋混凝土独或柱下钢筋混凝土独立基础，工业厂房普遍使用。立基础，工业厂房普遍使用。n筏片基础筏片基础n箱形基础箱形基础n桩基础桩基础n岩石锚杆基础岩石锚杆基础n沉井和沉箱沉井和沉箱4.44.4地基类型及其主要特性地基类型及其主要特性n常见的地基类型除均匀地基外，还有坡地型地基，岩土交常见的地基类型除均匀地基外，还有坡地型地基，岩土交错型地基，岩溶型地基及特殊土地基。错型地基，岩溶型地基及特殊土地基。n不应把一个场地的地质条件与一个地基的地质条件混同起不应把一个场地的地质条件与一个地基的地质条件混同起来。因为一个场地的地质条件可能是复杂的，而作为这个来。因为一个场地的地质条件可能是复杂的，而作为这个场地的某个建筑物地基来说它也场地的某个建筑物地基来说它也可能是简单可能是简单可能是简单可能是简单的。的。4.4.14.4.1均匀地基均匀地基 地基土层可能是单一的，如为多层地基土层可能是单一的，如为多层土组成时，则各层土组成时，则各层土组成时，则各层土组成时，则各层土层的坡度一般小于土层的坡度一般小于1010，软土层，软土层小于小于小于小于5 5 5 5。n由于土层比较均匀，设计时主要考虑岩由于土层比较均匀，设计时主要考虑岩土的力学性质和土的力学性质和土的力学性质和土的力学性质和建建筑物的特性。筑物的特性。n当建构筑物荷载均匀，土的承载力能当建构筑物荷载均匀，土的承载力能达到设计承载力，通达到设计承载力，通达到设计承载力，通达到设计承载力，通过过过过计算地基变形满足设计要求，可计算地基变形满足设计要求，可采用天然地基采用天然地基采用天然地基采用天然地基。不同、分布不均的土层不同、分布不均的土层构成。地形起伏与地质构成。地形起伏与地质不均是这种地基类型的不均是这种地基类型的不均是这种地基类型的不均是这种地基类型的基本特点。基本特点。基本特点。基本特点。n n坡体稳定性是设计中的坡体稳定性是设计中的坡体稳定性是设计中的坡体稳定性是设计中的首要问题。首要问题。首要问题。首要问题。n n避开古滑坡体或避开可避开古滑坡体或避开可避开古滑坡体或避开可避开古滑坡体或避开可能滑坡地带。当无法避能滑坡地带。当无法避能滑坡地带。当无法避能滑坡地带。当无法避开时要进行滑坡治理。开时要进行滑坡治理。开时要进行滑坡治理。开时要进行滑坡治理。4.4.24.4.24.4.24.4.2坡形地基坡形地基坡形地基坡形地基，为常见的山区地基类型。坡地地层有坡积，为常见的山区地基类型。坡地地层有坡积或残积的粘性土，或残积的粘性土，也可能由碎石类土、砂类土等厚度也可能由碎石类土、砂类土等厚度治理滑坡通常采用以下方法治理滑坡通常采用以下方法 减与压减与压减与压减与压。对于滑床上陡下缓，滑体头重脚轻的推移式。对于滑床上陡下缓，滑体头重脚轻的推移式滑坡，在上部减重在下部填土压脚，以达到滑体的力学平滑坡，在上部减重在下部填土压脚，以达到滑体的力学平衡。小型滑坡可采取全部清除。衡。小型滑坡可采取全部清除。支挡支挡支挡支挡，设置支，设置支挡结构，如挡结构，如抗滑桩、抗滑桩、抗滑桩、抗滑桩、抗滑挡抗滑挡抗滑挡抗滑挡墙。墙。锚锚锚锚，用土钉墙，用土钉墙或锚杆把滑体或锚杆把滑体锚固锚固锚固锚固在稳定岩土层在稳定岩土层在稳定岩土层在稳定岩土层上。上。消除或减轻水对滑体的危害至关消除或减轻水对滑体的危害至关重要。重要。重要。重要。通常采用通常采用通常采用通常采用截、排、截、排、护、填的作法来清除护、填的作法来清除或减轻水对滑体或减轻水对滑体或减轻水对滑体或减轻水对滑体的危害。的危害。地基处理一般采地基处理一般采用以下方法：用以下方法：n褥垫褥垫n桩基桩基 地基变形要求较地基变形要求较高时采用高时采用n梁板拱跨越梁板拱跨越 基岩强度基岩强度较高。较高。n支墩支墩n置换置换4.4.3岩土交错型地基岩土交错型地基 其基本特征是地基中的一部分为埋藏较浅的基岩另一部分其基本特征是地基中的一部分为埋藏较浅的基岩另一部分为残积、坡积或沉积的土层，土层厚度变化较大，土的承载力为残积、坡积或沉积的土层，土层厚度变化较大，土的承载力低，岩石的承载力高，故这类地基设计中最主要的问题为变形低，岩石的承载力高，故这类地基设计中最主要的问题为变形不均匀。不均匀。n当岩层破面不大于当岩层破面不大于3030而土的变形模量在而土的变形模量在10MPa10MPa以以上时，基地下有上时，基地下有30cm30cm以上土层，对四层以下的民以上土层，对四层以下的民用砖石结构一般都不用处理，当土的变形模量超用砖石结构一般都不用处理，当土的变形模量超