地基与基础张永义.ppt
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1、 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
2、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
3、,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
4、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
5、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
6、,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:
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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;
12、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fr
13、5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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、: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2mm2mm
24、2mm2mm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
25、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
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