岩体工程与基础工程ppt课件

1、岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩体工程与基础工程李 章 政博士 教授建筑与环境学院四川大学，610065岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程边坡工程边坡工程岩基工程岩基工程浅基础浅基础深基础深基础地基处理地基处理岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院1. 边坡工程边坡工程成因分类成因分类天然边坡天然边坡人工边坡人工边坡岩土性质分类岩土性质分类粘性土类边坡粘性土类边坡1.1 边坡分类边坡分类岩体工程与基础工程岩体工程与基

2、础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 碎石土类边坡碎石土类边坡 黄土类边坡黄土类边坡 岩石类边坡岩石类边坡岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院1.2 应力变形和破坏特征应力变形和破坏特征应力分布特点应力分布特点边坡周围主应力迹线偏转边坡周围主应力迹线偏转坡脚附近最大主应力显著增高坡脚附近最大主应力显著增高坡缘附近张力带坡缘附近张力带最大剪应力迹线近似圆弧，凹面临最大剪应力迹线近似圆弧，凹面临空空影响应力分布的主要因素影响应力分布的主要因素原始应力状态原始应力状态岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑

3、与环境学院 坡形坡形 坡角坡角 边坡平面形态边坡平面形态 边坡横断面形状边坡横断面形状 岩体变形特征岩体变形特征 岩体结构特征岩体结构特征岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院边坡岩体变形边坡岩体变形松弛张裂松动）松弛张裂松动）回弹裂隙回弹裂隙坡面、破顶张力带裂隙坡面、破顶张力带裂隙坡脚应力集中带的张裂隙坡脚应力集中带的张裂隙蠕动蠕动表层蠕动表层蠕动深层蠕动深层蠕动岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院边坡破坏特征边坡破坏特征滑坡滑坡蠕动变形蠕动变形滑动破坏滑动破坏渐趋稳定渐趋稳定滑塌滑塌一般较突然一般较突

4、然粘性土类边坡可有一个变形发展过粘性土类边坡可有一个变形发展过程程岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 崩塌崩塌 规模巨大时：山崩规模巨大时：山崩 规模较小时：塌方规模较小时：塌方 剥落剥落 长时期长时期 堆积坡脚堆积坡脚 规模小、速度缓，不造成重灾规模小、速度缓，不造成重灾岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院1.3 边坡稳定的影响因素边坡稳定的影响因素影响边坡稳定的因素影响边坡稳定的因素岩土性质岩土性质岩土的坚硬程度岩土的坚硬程度抗风化能力抗风化能力抗剪强度抗剪强度颗粒大小、外形颗粒大小、外形透水性能

5、透水性能岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 岩层结构、构造岩层结构、构造 节理、裂隙发育程度，分布规律节理、裂隙发育程度，分布规律 结构面胶结情况结构面胶结情况 软弱面、破碎带的分布与斜坡的关系软弱面、破碎带的分布与斜坡的关系 下伏岩土层的形态和坡面、坡度下伏岩土层的形态和坡面、坡度 地貌因素地貌因素 斜坡高度、坡度斜坡高度、坡度 斜坡形态斜坡形态岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 风化作用风化作用 强度减弱，裂隙增加强度减弱，裂隙增加 使岩土体沿斜坡崩塌、堆积、滑移使岩土体沿斜坡崩塌、堆积、滑移

6、水的作用水的作用 软化作用软化作用 冲刷作用冲刷作用 静水压力静水压力 动水压力动水压力 浮托力浮托力岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 地震作用地震作用 下滑力增加下滑力增加 孔隙水压力增加孔隙水压力增加 岩土强度减小岩土强度减小 人为因素人为因素 爆破作用爆破作用 人工削坡人工削坡 施工方法施工方法 工程作用工程作用岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院边坡失稳的原因边坡失稳的原因外界力的作用破坏了土体原来的应外界力的作用破坏了土体原来的应力平衡状态力平衡状态土的抗剪强度受到外界各种因素的土的抗剪强

7、度受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏影响而降低，促使土坡失稳破坏岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院1.4 边坡稳定的分析方法边坡稳定的分析方法工程地质类比法工程地质类比法方法原理方法原理 稳定的自然斜坡的高度稳定的自然斜坡的高度H和坡面投和坡面投影长度影长度L遵循关系遵循关系 H = a Lb 其中其中a、b为常数。两边取对数，得为常数。两边取对数，得以以b为斜率的直线关系式为斜率的直线关系式 lnH = lna + b lnL岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 调查统计方法调查统计方法

8、 大量实地调查，绘出稳定斜坡的双对大量实地调查，绘出稳定斜坡的双对数直线关系数直线关系 同类工程，查直线，估算稳定坡高同类工程，查直线，估算稳定坡高 计算分析法计算分析法 抗滑安全系数抗滑安全系数 KsRTTK滑动力抗滑力sRMMK滑动力矩抗滑力矩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 单一同向结构面斜坡单一同向结构面斜坡 普通普通 碎石类碎石类c = 0） K = tan / tan 折线形滑动面的斜坡折线形滑动面的斜坡2sin4tantanhcKiiiiiiiTlcNKcoscos)tan(岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境

9、学院四川大学建筑与环境学院图解法图解法图表计算法图表计算法图解分析法图解分析法自然历史分析法自然历史分析法区域地质背景区域地质背景斜坡演变主导因素、触发因素斜坡演变主导因素、触发因素预测演化阶段，发展趋势，可能的预测演化阶段，发展趋势，可能的破坏方式破坏方式岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院边坡形式选择边坡形式选择直线形一坡到顶）直线形一坡到顶）H10 m的一般均质土坡的一般均质土坡H15 m的黄土边坡的黄土边坡岩石边坡岩石边坡折线形折线形上部土质好于下部时，上陡下缓上部土质好于下部时，上陡下缓上部土质较下部差时，上缓下陡上部土质较下部差时，上缓

10、下陡台阶形台阶形平台上设排水明沟，平台宽度平台上设排水明沟，平台宽度1.50 - 3.00 m岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院1.5 边坡治理的工程措施边坡治理的工程措施排水排水排水沟、截水沟、盲沟排水沟、截水沟、盲沟植被植被坡面铺砌、夯实坡面铺砌、夯实削坡减载与反压削坡减载与反压直接清方减缓边坡直接清方减缓边坡改用台阶形边坡改用台阶形边坡上部削缓的土堆填于坡脚上部削缓的土堆填于坡脚岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院加固加固裂隙岩石表面支护：块石砌面，喷裂隙岩石表面支护：块石砌面，喷射混凝土射混凝

11、土清理软层，填筑混凝土或砌石清理软层，填筑混凝土或砌石销钉固定，锚杆加固销钉固定，锚杆加固 支挡结构支挡结构石垛石垛挡土墙挡土墙抗滑桩抗滑桩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院2. 岩基工程岩基工程定义和要求定义和要求定义：支承建筑物构筑物的岩定义：支承建筑物构筑物的岩体体基本要求基本要求强度：承载力强度：承载力变形：沉降，沉降差变形：沉降，沉降差稳定性稳定性2.1 岩基概念岩基概念岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩石分类岩石分类GB50007-2019）坚硬程度分坚硬程度分 饱和单轴抗压强度标准值

12、饱和单轴抗压强度标准值frk (MPa)坚硬岩：坚硬岩： frk 60 较硬岩：较硬岩：30 frk 60较软岩：较软岩： 15 frk 30软软 岩：岩： 5 frk 15极软岩：极软岩： frk 5岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 风化程度分风化程度分 未风化岩；微风化岩；中风化岩未风化岩；微风化岩；中风化岩 强风化岩；全风化岩强风化岩；全风化岩 岩体完整程度分岩体完整程度分 岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方平方=完整性指数完整性指数 完完 整整 0.75 ; 较完整较完整 0.75-0.55 较破碎较破

13、碎 0.55-0.35； 破破 碎碎 0.35-0.15 极破碎极破碎 0.15岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩基的破坏模式岩基的破坏模式劈裂破坏劈裂破坏基脚开裂，深部发展基脚开裂，深部发展岩体倒三角压碎岩体倒三角压碎斜裂缝发展，劈裂斜裂缝发展，劈裂碎岩两侧扩容，基脚附近岩体剪切碎岩两侧扩容，基脚附近岩体剪切滑移滑移冲压破坏冲压破坏多孔脆体岩多孔脆体岩骨架破坏，不可恢复沉降骨架破坏，不可恢复沉降岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 冲切破坏冲切破坏 易风化岩中页岩夹层易风化岩中页岩夹层 纵横密布张

14、开节理纵横密布张开节理 竖向节理冲切破坏竖向节理冲切破坏 剪切破坏剪切破坏 基底下岩体出现压实楔基底下岩体出现压实楔 岩体两侧弧线或直线滑面岩体两侧弧线或直线滑面 沿滑面滑动沿滑面滑动岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院2.2 岩基应力和变形岩基应力和变形岩基应力岩基应力理论基础理论基础布辛奈斯克弹性解布辛奈斯克弹性解叠加原理叠加原理应力分布应力分布同一竖线上，随深度而减小同一竖线上，随深度而减小同一水平面，随离开的距离而减小同一水平面，随离开的距离而减小角点法技术：角点法技术： z= Kc p岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环

15、境学院四川大学建筑与环境学院岩基沉降岩基沉降圆形基础半径圆形基础半径a）柔性基础柔性基础 均匀外荷均匀外荷p，均匀基底压力，均匀基底压力 中心点沉降：中心点沉降： 边缘点沉降：边缘点沉降：paEs)1 (220006366. 0/2sssa 中心沉降为边缘点沉降的中心沉降为边缘点沉降的1.57倍倍岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 刚性基础刚性基础 沉降相同，基底压力不同。均布外力沉降相同，基底压力不同。均布外力p 矩形基础矩形基础paEs20179. 0 b为基底宽。为基底宽。方形柔基中心沉降为角点沉降的方形柔基中心沉降为角点沉降的2倍倍pbE

16、Ks2001岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院2.3 岩基承载力岩基承载力理论算法理论算法 压碎岩体压碎岩体公式公式 符号符号 qu单轴抗压强度单轴抗压强度 内摩擦角内摩擦角) 1(Nqquf)2/45(tan2N岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 剪切岩体剪切岩体 公式公式 符号符号 q 基底附近水平面上附加压力基底附近水平面上附加压力 N 系数，与有系数，与有关关 Nc 系数，与有系数，与有关关 Nq 系数，与有系数，与有关关qcfqNcNbNq5 . 0岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四

17、川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩基浅基础承载力岩基浅基础承载力确定方法确定方法荷载试验荷载试验公式计算公式计算工程经验工程经验铁路规范之岩基承载力铁路规范之岩基承载力R R = K Rc Rc 饱和单轴抗压极限强度饱和单轴抗压极限强度 K 均质系数均质系数岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 承载力特征值承载力特征值faGB50007-2019） 试验法：试验法： 按附录按附录H作荷载试验作荷载试验 极限荷载除以极限荷载除以3，与比例极限比较，与比例极限比较，取小作为该处试验值取小作为该处试验值 每个场地试验数量不少于每个场地试验数量不

18、少于3个，取个，取最小值作为最小值作为fa 计算法计算法rkrafffrk饱和单轴抗压强度标准值饱和单轴抗压强度标准值 r折减系数折减系数: 完整岩完整岩0.5，较完整岩，较完整岩0.2-0.5 较破碎岩石较破碎岩石0.1 - 0.2岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩基深基础承载力岩基深基础承载力嵌岩桩单桩竖向承载力嵌岩桩单桩竖向承载力岩土极限侧阻力岩土极限侧阻力Qsk嵌岩段极限侧阻力嵌岩段极限侧阻力Qrk极限端阻力极限端阻力Qpk嵌岩灌注桩竖向承载力嵌岩灌注桩竖向承载力按规范规定取值按规范规定取值水平承载力水平承载力按规范规定取值按规范规定取

19、值岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院2.4 岩石锚杆与锚杆基础岩石锚杆与锚杆基础岩石锚杆挡土结构岩石锚杆挡土结构设计规定设计规定荷载采用主动土压力乘荷载采用主动土压力乘1.1-1.2增大系增大系数数挡板立柱端部应嵌入稳定岩层内，挡板立柱端部应嵌入稳定岩层内，深度大于深度大于3倍立柱长边时，按固端计倍立柱长边时，按固端计算，否则铰支算，否则铰支锚杆与立柱牢固连接，验算连接处锚杆与立柱牢固连接，验算连接处立柱的抗剪切强度立柱的抗剪切强度岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 锚杆构造要求锚杆构造要求 锚固段

20、应嵌入稳定基岩中，深度应锚固段应嵌入稳定基岩中，深度应40倍倍锚杆主筋直径，锚杆主筋直径， 3倍锚杆的直径，混凝倍锚杆的直径，混凝土强度等级土强度等级C25；非锚固段的主筋必须；非锚固段的主筋必须进行防护处理。进行防护处理。 支护作用，支护作用，d100mm；防护作用；防护作用d50mm。 锚杆间距锚杆间距 锚杆直径的锚杆直径的6倍。倍。 岩石锚杆与水平面的夹角岩石锚杆与水平面的夹角15-25 。 岩石锚杆的抗拔力岩石锚杆的抗拔力 实验：实验： 同一场地同一岩层，试验数同一场地同一岩层，试验数总锚总锚杆的杆的5%，且，且6根。根。 8级加荷，最大荷载级加荷，最大荷载量量 2倍设计荷载倍设计荷载

21、 公式估算公式估算岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院岩石锚杆基础岩石锚杆基础适用条件适用条件直接建筑在岩石上的柱基础直接建筑在岩石上的柱基础承受拉力较大承受拉力较大承受水平力较大承受水平力较大构造要求构造要求孔径为杆径的孔径为杆径的3倍，不小于杆径倍，不小于杆径 + 50mm插入上部结构的长度，符合钢筋锚插入上部结构的长度，符合钢筋锚固要求固要求锚杆宜采用热轧带肋钢筋，水泥砂锚杆宜采用热轧带肋钢筋，水泥砂浆强度浆强度30 MPa，细石混凝土，细石混凝土 C30岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.

22、浅基础浅基础无筋扩展基础无筋扩展基础砖基础砖基础垫层：垫层：100 mm，C10 灰灰 土土 垫垫 层层 = 灰土基础灰土基础 三合土垫层三合土垫层= 三合土基础三合土基础剖面：大放脚剖面：大放脚3.1 浅基础的类型浅基础的类型岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 毛石基础毛石基础 尺寸：台阶高、基础墙厚尺寸：台阶高、基础墙厚400 mm 适用：适用：7层建筑物基础层建筑物基础 不适用：地下水位以下不适用：地下水位以下 混凝土基础混凝土基础 混凝土混凝土C15 适用于荷载较大之墙、柱基础适用于荷载较大之墙、柱基础 毛石混凝土基础毛石混凝土基础 毛石

23、尺寸毛石尺寸300 mm 毛石占总体积毛石占总体积 25% - 30%岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院扩展基础扩展基础钢筋混凝土独立基础钢筋混凝土独立基础墙下独立基础：利用基础梁传力墙下独立基础：利用基础梁传力柱下独立基础：最常用，最经济柱下独立基础：最常用，最经济钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础墙下条形基础：承重墙下常用墙下条形基础：承重墙下常用柱下条形基础：单向式柱下条形基础：单向式 十字交叉式十字交叉式岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 筏板基础筏板基础 平板式：平板式：0.5 - 1.

24、5 m厚厚 梁板式：板上设基础梁，梁上安柱梁板式：板上设基础梁，梁上安柱 箱形基础箱形基础 底板底板 顶板顶板 纵、横墙，内、外隔墙纵、横墙，内、外隔墙 薄壳基础薄壳基础 正圆锥壳正圆锥壳岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 M型组合壳型组合壳 内球外锥组合壳内球外锥组合壳岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.2 基础埋置深度基础埋置深度d埋深原则埋深原则除岩石地基外，除岩石地基外，dmin = 0.5 m在满足地基稳定和变形要求的前提在满足地基稳定和变形要求的前提下，尽量浅埋下，尽量浅埋天然地基上箱

25、、筏基础埋深天然地基上箱、筏基础埋深建筑建筑物高度物高度/15；桩箱筏基础埋深；桩箱筏基础埋深（1/18-1/20建筑物高度建筑物高度岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院影响因素影响因素场地土质及地下水场地土质及地下水上层好上层好上层持力，上层持力，A、d 可小可小上层弱且薄上层弱且薄下层持力下层持力上层弱且厚上层弱且厚桩基础，人工地基桩基础，人工地基基础底面一般置于地下水位以上基础底面一般置于地下水位以上粉土、砂土，有承压水时，防止流粉土、砂土，有承压水时，防止流砂：砂： 坑底自重应力水的承压力坑底自重应力水的承压力建筑物用途建筑物用途有地下室，

26、有地下室，d 加大加大岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 基础埋深不同时，作台阶，高宽比基础埋深不同时，作台阶，高宽比1:2 管线通过，预留孔间隙管线通过，预留孔间隙 100 - 150 mm 荷载大小、性质荷载大小、性质 F大，需要好的持力层大，需要好的持力层 较大水平荷载，稳定性要求较大水平荷载，稳定性要求d 加大加大 抗拔力，抗拔力， d 加大加大 相邻基础影响相邻基础影响 净距离净距离l（1 - 2底面高差底面高差 h 不满足时，施工措施不满足时，施工措施岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院

27、季节性冻土季节性冻土 冻土分类：不冻胀，弱冻胀，冻冻土分类：不冻胀，弱冻胀，冻 胀胀 强冻胀，特强冻胀强冻胀，特强冻胀 最小埋深最小埋深maxminhzdd zd ：设计冻深：设计冻深=标准深冻标准深冻z0三个影响系三个影响系数数 hmax ：基底下允许残留冻土层最大厚度：基底下允许残留冻土层最大厚度岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.3 地基承载能力地基承载能力由试验、工程经验确定承载力由试验、工程经验确定承载力地基承载力特征值地基承载力特征值fak修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值fa )5 . 0() 3(dbffmdbak

28、a b, d ：修正系数，查表：修正系数，查表5.2.4 , m ：基底土重度，平均重度：基底土重度，平均重度 b ：小于：小于3 m取取b=3m，大于，大于6m取取b=6m d : 小于小于0.5 m 取取 d=0.5 m岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院例例3.1 试验确定某中砂地基的承载力特征值试验确定某中砂地基的承载力特征值为为fak =286 kPa，如基础宽度为，如基础宽度为2.0 m，埋深为埋深为1.5 m，土的重度为，土的重度为18 kN/m3，试确定该基础修正后的地基承载力特试确定该基础修正后的地基承载力特征值。征值。解解 b

29、=3.0，d=4.4， = m= 18 kN/m3 )5 . 0() 3(dbffmdbaka)5 . 05 . 1 (184 . 40286365kPa岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院例例3.2 某基础底面尺寸为某基础底面尺寸为 2.5 m3.5 m，埋，埋深深1.8 m，持力层为粉土，粘粒含量，持力层为粉土，粘粒含量15%，重度，重度 =18.9 kN/m3， m=17.8 kN/m3, 土的承载力特征值土的承载力特征值 fak=161 kPa。下列哪项为修正后的地。下列哪项为修正后的地基承载力特征值？基承载力特征值？ (A) 177 kP

30、a (B) 212 kPa (C) 195 kPa (B) 161 kPa解解（1计算计算岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院查表查表 b = 0.3, d = 1.5（2结论结论 答案为答案为 C)5 . 0() 3(dbffmdbaka)5 . 08 . 1 (8 .175 . 10161195岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院按土体强度理论计算按土体强度理论计算条件条件 偏心距偏心距e 0.033b计算公式计算公式kcmdbacMdMbMf 承载力系数承载力系数Mb、Md、 Mc由由k查表查表

31、b 大于大于6m取取6m；对于砂土小于；对于砂土小于3m取取3m ck 基底基底1.0b深度内土的内聚力标准值深度内土的内聚力标准值 结果无需按深度、宽度修正结果无需按深度、宽度修正岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.4 确定基底尺寸确定基底尺寸持力层承载力条件定尺寸持力层承载力条件定尺寸承载力条件承载力条件 荷载效应标准组合荷载效应标准组合对心受压基础对心受压基础akkkfAGFp岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 偏心受压基础偏心受压基础akkkfAGFpakkflepp2 . 161max此

32、处此处l为偏心方向的尺寸为偏心方向的尺寸岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 确定基底尺寸确定基底尺寸 定埋深定埋深d 仅按深度修正承载力特征值仅按深度修正承载力特征值fa如果需如果需要）要） 计算底面积计算底面积akkkkfdAFAGFp20dfFAak20 对偏心受压基础，面积再增大对偏心受压基础，面积再增大10%-40% 确定长度确定长度l、宽度、宽度b （若（若b3m，需重新计，需重新计算算fa）岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院例例3.3 某扩展基础轴心荷载标准值某扩展基础轴心荷载标准值Fk

33、 = 1000 kN，置于粘性土层上，其置于粘性土层上，其 e = 0.86，埋深为，埋深为 5.65 m，m=18. 5 kN/m3， fak=120 kPa，试求该基础的底面积。试求该基础的底面积。解解（1承载力特征值承载力特征值 b=0与宽度无关，仅按深度修正与宽度无关，仅按深度修正d=1.0)5 . 0(dffmdaka)5 . 065. 5(5 .180 . 1120215kPa岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院（3） 结果结果 取取 3.2 m3.2 m， A = 10.24 m2 （2） 计算底面积计算底面积65. 52021510

34、0020dfFAak80. 9m2岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院下卧软弱层承载力验算下卧软弱层承载力验算下卧层层顶承载力特征值仅按深下卧层层顶承载力特征值仅按深度修正）度修正）)5 . 0(zdffmdakazz : 基底到下卧软弱层顶的距离基底到下卧软弱层顶的距离下卧层层顶自重应力下卧层层顶自重应力)(zdpmcz岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 软弱层顶附加应力软弱层顶附加应力 压力扩散法计算。基础边缘按压力扩散法计算。基础边缘按角向角向下扩散，下扩散， 角可查表角可查表5.2.7。由合力

35、相。由合力相等得附加应力等得附加应力 条形基础条形基础tan2)(zbbpppckzpc基底处土的基底处土的 自重应力自重应力岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 矩形基础矩形基础 承载力条件承载力条件 总应力不超过承载力特征值总应力不超过承载力特征值)tan2)(tan2()(zlzbblpppckzazczzfpp岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院例例3.4 柱基础底面宽柱基础底面宽2.0 m，长，长2.5 m，埋深，埋深2.2 m，荷载标准值为，荷载标准值为 Fkv= 835 kN， FkH=1

36、4 kN，Mk =577 kN.m；其地基；其地基表层表层1.5 m厚的杂填土，厚的杂填土，=16 kN/m3；第二层第二层3.3 m厚的粉质粘土，厚的粉质粘土， =19 kN/m3 ，Es =7.5 MPa；第三层为淤泥；第三层为淤泥质粘土，承载力特征值为质粘土，承载力特征值为 84 kPa，天，天然重度为然重度为=16.8 kN/m3 ， Es =2.5 MPa ，试验算软弱下卧层的承载力。试验算软弱下卧层的承载力。岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院解解（1） 软弱层顶自重应力软弱层顶自重应力 d = 2.2 m， z = 2.6 m7 .8

37、63 . 3195 . 116czpkPa1 .186 . 22 . 27 .86zdpczmkN/m3（2） 基底平均附加应力基底平均附加应力3 .377 . 0195 . 116cpkPa岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院（3） 软弱层顶附加压力软弱层顶附加压力dAFAGFpkkkk202112 . 2205 . 2283535 . 25 . 721ssEE3 . 126 . 2bz 23岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院（4） 软弱层顶总压力软弱层顶总压力)tan2)(tan2()(zlzbb

38、lpppckz)23tan6 . 225 . 2)(23tan6 . 220 . 2(5 . 20 . 2) 3 .37211(9 .436 .1307 .869 .43czzpp岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院（5） 承载力特征值承载力特征值 d = 2.2 m， z = 2.6 m， d = 1.0)5 . 0(zdffmdakaz)5 . 06 . 22 . 2(1 .180 . 1848 .161pz + pcz = 130.6 该软弱下卧层承载力满足要求该软弱下卧层承载力满足要求岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境

39、学院四川大学建筑与环境学院地基变形条件地基变形条件需要进行变形验算的地基需要进行变形验算的地基甲级、乙级建筑物地基甲级、乙级建筑物地基部分丙级建筑物地基表部分丙级建筑物地基表3.0.2以外以外的丙级建筑物）的丙级建筑物）变形特征量变形特征量沉沉 降降 量：基础中心沉降值量：基础中心沉降值s沉沉 降降 差：相邻柱基础沉降量的差差：相邻柱基础沉降量的差值值倾倾 斜：同一基础而言斜：同一基础而言局部倾斜：砌体承重结构，纵墙局部倾斜：砌体承重结构，纵墙6-10m内内岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 沉降计算方法沉降计算方法 分层总和，修正分层总和，修正

40、 s 沉降计算经验系数沉降计算经验系数 p0 荷载效应准永久组合时基底荷载效应准永久组合时基底附附 加应力加应力计算深度满足条件计算深度满足条件 由由zn向上取向上取 zn (与与b有关有关)，该层压缩量，该层压缩量)(110iiiisisszzEpssssn025. 0岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 控制指标的选取控制指标的选取 砌体承重结构砌体承重结构 “局部倾斜局部倾斜” 框架单层排架框架单层排架 “沉降差沉降差” 多层高层高耸多层高层高耸 “倾斜倾斜” 必必 要要 时时 控控 制制 平均平均“ 沉降量沉降量” 允许值允许值 GB500

41、07-2019，表，表5.3.4。如。如 砌体承重结构局部倾斜：中低压缩性砌体承重结构局部倾斜：中低压缩性土土0.002，高压缩性土，高压缩性土0.003岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 稳定性验算稳定性验算 经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构结构 建造在斜坡上的建筑物和构筑物建造在斜坡上的建筑物和构筑物 坡顶建筑基础与坡顶距离坡顶建筑基础与坡顶距离a不小于不小于2.5m）1） 条形基础条形基础tan/5 . 3dba2） 矩形基础矩形基础tan/5 . 2dbab 3 m当坡角当坡角45，坡高，坡高 8m

42、时，尚应验算坡体稳定性时，尚应验算坡体稳定性岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 地基稳定验算方法地基稳定验算方法 圆弧滑动面法，最危险的滑动面上诸力圆弧滑动面法，最危险的滑动面上诸力对滑动中心圆心取矩对滑动中心圆心取矩2 . 1sRMMK滑动力矩抗滑力矩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.5 浅基础设计浅基础设计基础选型基础选型考虑因素考虑因素建筑场地的岩土工程条件建筑场地的岩土工程条件建筑物上部结构类型，体型、刚度建筑物上部结构类型，体型、刚度和整体性；是否有设备基础、地下和整体性；是否有设备基

43、础、地下室室作用在地基上的荷载大小、位置和作用在地基上的荷载大小、位置和性质性质场地的类型和环境场地的类型和环境施工条件、材料供应情况施工条件、材料供应情况岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 典型实例典型实例 砖混结构：一般用刚性条形基础砖混结构：一般用刚性条形基础 地下水低，可用灰土基地下水低，可用灰土基础础 地下水高，混凝土条形地下水高，混凝土条形基础基础 宽度大于宽度大于2.5m，宜采用，宜采用钢筋钢筋 混凝土扩展基础混凝土扩展基础 框架结构：框架结构： 柱下独立扩展基础柱下独立扩展基础 十字交叉钢筋混凝土十字交叉钢筋混凝土 条条基基 柱下

44、筏基柱下筏基岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 一般地基上的高层建筑之基础类型一般地基上的高层建筑之基础类型 8 - 12 层：层： 筏形基础，箱形基础，筏形基础，箱形基础， 桩基础、桩基础、 扩展基础扩展基础 12 - 20 层：层： 箱形基础，筏形基础箱形基础，筏形基础 20 层以上：层以上： 桩基桩箱、桩筏）桩基桩箱、桩筏）岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院无筋扩展基无筋扩展基 础设计础设计剖面型式剖面型式台阶式台阶式双向放坡双向放坡限制条件限制条件台阶宽高比台阶宽高比基础高度基础高度tan2

45、00bbHb0：基础顶面：基础顶面 砌体宽度砌体宽度H0：基础高度：基础高度岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 构造要求构造要求 混凝土基础混凝土基础C15） 台阶厚度不小于台阶厚度不小于250 mm。当基底平。当基底平均压力均压力pk超过超过300 kPa时，应验算受剪时，应验算受剪承载力承载力 毛石混凝土基础毛石混凝土基础 台阶厚度不小于台阶厚度不小于300 m。 毛石基础毛石基础 每台阶不小于二层块石或三层毛石每台阶不小于二层块石或三层毛石 每阶高度每阶高度 400 - 600 mmAfVc07. 0岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四

46、川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院扩展基础设计扩展基础设计一般要求一般要求锥形基础边缘高度锥形基础边缘高度200 mm，阶梯形，阶梯形每阶高度每阶高度 300 - 500 m垫层：垫层：C10，厚度，厚度 70mm，一般取，一般取100mm受力钢筋受力钢筋 10，间距，间距200 mm 100mm保护层：有垫层时保护层：有垫层时40 mm 无垫层时无垫层时70 mm 混凝土等级：混凝土等级： C20岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 墙下条形基础墙下条形基础 配筋要求配筋要求 受力钢筋直径受力钢筋直径 10 - 16 mm 分布钢筋直径分

47、布钢筋直径 8 mm，间距，间距250-300 mm 基础高度基础高度 取取1 m基础计算。由基底净反力计算基础计算。由基底净反力计算剪力基本组合），由抗剪强度决定，剪力基本组合），由抗剪强度决定，cfVh07. 008/0bhh保护层厚度岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 底板配筋底板配筋 计算墙边截面、或变阶处截面的弯矩计算墙边截面、或变阶处截面的弯矩M （基本组合受力钢筋按下式计算（基本组合受力钢筋按下式计算09 . 0hfMAys岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 柱下单独基础柱下单独基础

48、杯口基础：杯口基础： 杯壁杯壁 计算配筋计算配筋 构造配筋构造配筋 基础高度：基础高度： 冲切条件冲切条件 剪切条件剪切条件 底板计算底板计算 双向受力双向受力岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院AGppalaMI2)2(121max21AGppbbalMII2)2()(481minmax209 . 0hfMAyIsI)(9 . 00dhfMAyIIsIId：钢筋直径：钢筋直径取G=1.35Gk岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 地基梁板计算要点地基梁板计算要点 适用基础型式：柱下条形基础适用基础型式

49、：柱下条形基础 十字交叉基础十字交叉基础 、筏、筏基基 倒梁法：条件倒梁法：条件 地基土均匀地基土均匀 上部刚度较好上部刚度较好 荷载分布较均匀荷载分布较均匀 倒楼盖法：条件倒楼盖法：条件 地基均匀地基均匀 上部刚度大上部刚度大 柱距、荷载较均匀柱距、荷载较均匀岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 箱形基础计算箱形基础计算 地基计算地基计算抗震承载力设计值抗震承载力设计值SEfp SEfp2 . 1max0minp 稳定计算稳定计算 抗滑抗滑ffnSE3 . 1)(HGFKs岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与

50、环境学院 抗倾抗倾 偏心距偏心距 e 条件条件 恒、活组合恒、活组合5 . 1021zHGxFxKtbAWe6011 . 0，或 恒、活、风或地震组合恒、活、风或地震组合bAWe3012 . 0，或岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 基础内力基础内力 净反力净反力底板底板40个区格个区格iiblGFp 内力内力 上部为框架上部为框架整体弯曲整体弯曲 + 局部弯曲局部弯曲 上部现浇剪力墙上部现浇剪力墙局部弯曲局部弯曲 上部框架剪力墙上部框架剪力墙局部弯曲局部弯曲岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.6

51、 减小不均匀沉降的措施减小不均匀沉降的措施建筑措施建筑措施体型力求简单体型力求简单平面简单平面简单立面高差不宜过大立面高差不宜过大增强结构整体刚度增强结构整体刚度控制长高比（控制长高比（3.0）合理布置纵横墙合理布置纵横墙抗震时还应控制高宽比抗震时还应控制高宽比岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 设沉降逢设沉降逢 建筑平面的转折部位建筑平面的转折部位 高度差异或荷载差异处高度差异或荷载差异处 长高比过大的砌体承重结构或钢筋混长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位凝土框架结构的适当部位 地基土的压缩性有显著差异处地基土的压缩性有显著

52、差异处 建筑结构或基础类型不同处建筑结构或基础类型不同处 分期建造房屋的交界处分期建造房屋的交界处岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 相邻建筑留足间距净距）相邻建筑留足间距净距） 调整标高调整标高 室内地坪与地下设备室内地坪与地下设备 建筑与设备之净空建筑与设备之净空 结构措施结构措施 减轻建筑物自重减轻建筑物自重 轻质高强墙体材料，减少墙体重量轻质高强墙体材料，减少墙体重量 选用轻型结构预应力混凝土、轻钢）选用轻型结构预应力混凝土、轻钢） 减少基础和回填土的重量：架空地板减少基础和回填土的重量：架空地板代替室内填土代替室内填土岩体工程与基础工程

53、岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 设置圈梁设置圈梁 减小或调整基底附加压力减小或调整基底附加压力 设置地下室或半地下室设置地下室或半地下室 调整基底面积调整基底面积 采用非敏感性结构采用非敏感性结构 排架排架 三铰拱三铰拱 采用整体刚度大的基础：桩、箱、筏采用整体刚度大的基础：桩、箱、筏 增强结构整体刚度增强结构整体刚度岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院施工措施施工措施工序工序先高重先高重后低轻后低轻方法方法岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院3.7 共同作用的概念共同

54、作用的概念传统算法传统算法三分离三分离上部结构，根底，地基上部结构，根底，地基分别计算分别计算存在问题存在问题上部实际内力与计算值有很大差距，上部实际内力与计算值有很大差距，底层梁柱和边跨梁柱尤其明显，甚底层梁柱和边跨梁柱尤其明显，甚至出现严重开裂至出现严重开裂基础实际内力比计算值小得多基础实际内力比计算值小得多岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院共同作用共同作用共同作用的概念共同作用的概念上部结构、根底、地基三合一整上部结构、根底、地基三合一整体）体）三者在连接部位满足变形协调条件三者在连接部位满足变形协调条件实际应用实际应用 不同要求和不同复杂

55、程度不同要求和不同复杂程度 上部与基础共同作用上部与基础共同作用基础与地基共同作用基础与地基共同作用上部、根底、地基共同作用上部、根底、地基共同作用岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 定性结论定性结论 计算结果与现场实测值比较一致计算结果与现场实测值比较一致 对于无桩的高层建筑基础底板设计，对于无桩的高层建筑基础底板设计，共同作用分析比较合理共同作用分析比较合理 对于有桩的高层建筑，共同作用可充对于有桩的高层建筑，共同作用可充分利用桩间土的承载力，减少桩数分利用桩间土的承载力，减少桩数 规范要求规范要求 GB50007-2019，5.3.10条要

56、求考虑共同条要求考虑共同作用作用 JGJ6-99高层建筑箱形与筏形基础技高层建筑箱形与筏形基础技术规范术规范，规定了共同作用，规定了共同作用岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院4. 深基础深基础常见深基础常见深基础桩基础桩基础沉井基础沉井基础地下连续墙地下连续墙4.1 深基础分类深基础分类岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院桩基础的类型桩基础的类型根据使用功能分根据使用功能分竖向抗压桩：竖向抗压桩： 摩擦桩摩擦桩桩端阻力可不计桩端阻力可不计 端承摩擦桩端承摩擦桩端阻力较大，但不端阻力较大，但不大于大于3

57、0% 摩擦端承桩摩擦端承桩主要端阻力，摩擦主要端阻力，摩擦力较小力较小 端承桩端承桩桩侧摩阻力可略去桩侧摩阻力可略去竖向抗拔桩竖向抗拔桩水平受荷桩水平受荷桩复合受荷桩复合受荷桩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 根据桩身材料分根据桩身材料分 混凝土桩混凝土桩 预制混凝土桩预制混凝土桩 灌注混凝土桩灌注混凝土桩 钢桩钢桩 开口或敞口管桩开口或敞口管桩 H型钢桩型钢桩 异型钢桩异型钢桩 木桩木桩 组合桩组合桩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 根据成桩方法分根据成桩方法分 打入桩打入桩 灌注桩灌注桩 静

58、压桩静压桩 根据成桩对土层的影响分根据成桩对土层的影响分 挤土桩挤土桩 部分挤土桩部分挤土桩 非挤土桩非挤土桩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 根据成桩直径分根据成桩直径分 大直径桩大直径桩 桩径桩径 D 800 mm的桩，要考虑挤土的桩，要考虑挤土效应和尺寸效应效应和尺寸效应 中等直径桩中等直径桩 桩径桩径 250 mm D 800 mm的桩的桩 小桩小桩 桩径桩径 D250 mm 、长细比、长细比 L/D较大较大的桩的桩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院4.2 桩受力分析桩受力分析抗压桩桩身受

59、力抗压桩桩身受力外加压力外加压力N承台传来之力承台传来之力方向向下方向向下抗力承载力之要素）抗力承载力之要素）桩侧摩阻力桩侧摩阻力qs（或或）桩端反力桩端反力qP（）特定情况要考虑弯曲变特定情况要考虑弯曲变形形qsNqP岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院负摩阻力的概念负摩阻力的概念定义定义桩侧摩阻力桩侧摩阻力qs（），称为负摩阻），称为负摩阻力力负摩阻力对工程有害负摩阻力对工程有害可能出现负摩阻力的情况可能出现负摩阻力的情况地表大面积堆载或新填土地表大面积堆载或新填土桩穿过欠固结土，支承于坚硬土层桩穿过欠固结土，支承于坚硬土层地下水位下降，引起地

60、面下陷地下水位下降，引起地面下陷湿陷性黄土浸水后产生湿陷湿陷性黄土浸水后产生湿陷岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院 负摩阻力产生机理负摩阻力产生机理 桩周土的沉降量桩的下降量桩周土的沉降量桩的下降量 中性点中性点 定义：桩、土位移相等，定义：桩、土位移相等，qs=0的分界的分界点点 其上，负摩阻；其下，正摩阻其上，负摩阻；其下，正摩阻 位置位置 距离桩顶，可查表距离桩顶，可查表岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程 四川大学建筑与环境学院四川大学建筑与环境学院群桩效应群桩效应概念概念群桩承载力不等于各单桩承载力之群桩承载力不等于各单桩承载力之和和群