岩土工程勘察与设计上图文丰富

岩土工程勘察与设计讲座之二同济大学高大钊2011年10月岩土工程设计(上)引言在中国工程勘察信息网的专栏中，提出了许多疑难问题，在答疑和讨论的过程中，积累了不少的资料，出版了《土力学与岩土工程师》和《岩土工程勘察与设计》两本书，主办单位提出围绕这两本书的主题开展讲座，也是一个很好的思路，值得尝试。在2009年～2010年，主要环绕《岩土工程勘察规范》局部修订的宣讲，讲了岩土工程实务工作的一些问题，即勘察方案的编制、勘探孔的深度和平面布置、取样数量、土工试验和原位测试、地下水勘察、土和水对建筑材料腐蚀性评价等问题。2010年底至今年上半年，主要讲解岩土工程评价方法。从现在开始，将讲解岩土工程设计方法。第二部分岩土工程设计一.岩土工程设计的力学基础二.浅基础设计的地基承载力问题三.地基基础设计的变形控制方法四.单桩、群桩的承载力与桩基础设计五.地基处理的方案选择与设计控制六.边坡稳定性分析与土压力计算七.基坑工程方案设计与事故分析八.地基基础抗震评价与抗震设计一.岩土工程设计的力学基础1.岩土工程设计是工程结构设计的一部分2.岩土工程师必需的力学知识复习岩土工程设计是

工程结构设计的一部分岩土工程是主体工程的一部分没有主体工程就没有岩土工程问题；不存在没有岩土工程的主体工程岩土工程与结构工程的相互依赖与统一结构工程的安全与耐久性依赖于岩土工程的质量；岩土工程的规模与难度取决于结构工程的规模与技术要求岩土工程设计与结构工程设计的异同它们同属于工程学的范畴，都要满足工程力学的基本规律，都要满足工程建设的控制要求，都采用工程设计的方法。岩土工程设计对象有两类，第一类是对岩土体的设计计算，第二类是对与岩土体相互作用的结构物的设计计算，如基础、地下室、围护结构、支锚结构等。在设计原则上存在差异，结构设计的概率极限状态设计实用方法已经标准化，但岩土工程中的第一类设计的概率极限状态设计方法还不太成熟，较多的规范采用安全系数法甚至是容许应力法设计。在安全度控制方法上存在差异，结构设计的作用与抗力，都可以由技术标准规定数值来加以严格控制，而岩土工程设计中涉及岩土体所产生的作用与抗力，其数值无法由技术标准的规定所控制。由于岩土体是自然地质体，与自然条件密切相关，岩土工程设计的作用与抗力是按岩土体的物理力学参数进行计算的结果，具有极强的地区性。在太沙基岩土工程体制下，岩土工程设计是由岩土工程事务所承担的，是岩土工程咨询顾问工作的一部分，从前期的地质调查、工程设计到施工监测与检测，都是岩土工程事务所的一揽子全过程服务范围。在我国勘察、设设计体制下，岩岩土工程勘察与与设计是分离的，由专门的勘察察队伍从事岩土土工程勘察工作作，而岩土工程程设计则是分散散在不同的单位位，结构性比较较强的地基基础础设计工作一般般由上部结构设设计单位完成，，而且呈现比较较明显的行业性；独立性比较强强的边坡整治工工作一般由勘察察单位完成；基基坑工程设计则则分散在各种不不同的单位，岩岩土工程勘察单单位也有承担设设计任务的。岩土工程设计的的特点岩土工程设计的的任务是处理工工程结构与地质质条件的协调，，力学平衡、变变形协调。一类是由于建筑筑物的存在（如如地下工程）及及其荷载施加于于岩土体所产生生的工程问题；；另一类是治理理岩土体的不稳稳定性所产生的的工程问题，包包括采用结构的的方法所产生的的岩土体与结构构的相互作用。。地基基础设计的的基本假定设计与力学计算算的关系设计不等同于计计算。设计包括概念设设计、方案设计计、构造设计和和在力学计算基基础上的构件尺尺寸的确定或在在预定尺寸以后后的验算。力学计算仅是设设计过程中的一一部分，或者是是设计的一种定定量验算的方法法。对计算软件的正正确使用。2.岩土工程师必需需力学知识复习习如何将一个工程程问题，正确地地抽象简化为力力学的计算模式式，是工程师的的基本素养；也是正确处理工工程问题和进行行工程计算的基基本条件，例如如等值梁法；对技术标准的一一些规定和计算算公式的正确理理解和运用也需需要具有一定的的力学基础知识识，例如大、小小偏心的基底反反力计算。2.1解平衡方程求未未知数－平面力力系2.2结构的约束条件件（支座反力））2.3根据平衡条件求求解支座反力2.4内力分析的截面面法2.5受弯构件的正截截面应力分布2.6静定与超静定问问题平面力系的平衡衡条件X＝0，Z＝0，M＝0XZ2.1解平衡方程求未未知数如果一物体在三三个互不平行的的共面力作用下下而处于平衡状状态，则三个力力的作用线必交交于一点；这就是三力平衡衡定理；是工程师最基本本的一个力学概概念。库仑土压力的力力三角形解法WERRWE根据楔体平衡条条件求解已知楔体重力W的大小与方向已知土压力的反反力E的方向（与墙面面法线夹角，即即墙面与土的摩摩擦角，已知）），但大小未知知已知滑动面上的的阻力R的方向（与滑动动面法线夹角，，即土的摩擦角角，已知），但但大小未知由楔体平衡条件件知三个力必交交于楔体重心，，即力三角形闭闭合；运用三角函数的的关系，即可求求解未知数，求求得土体和挡土土结构物之间接接触压力的合力力；2.2结构的约束条件件（支座反力））竖向与水平向同同时约束竖向约束竖向与转动两个个约束2.3根据平衡条件求求解支座反力对平面力系，具具有三个约束条条件的满足静定定结构的条件；；如果少于三个约约束条件，则称称为机动体系，，或者称为静不不定结构，不能能保持静力平衡衡；如果多于三个约约束条件，则称称为超静定结构构。2.4内力分析的截面面法截面法是内力分分析的基本方法法弯矩、剪力的方方向规定简支梁的内力分分析悬臂梁的内力分分析内力的叠加2.5受弯构件的正截截面应力分布截面抗弯惯性矩矩与抵抗矩hb基底反力分布横截面内力计算算与强度条件钢筋混凝土梁受受弯时正截面应应力变化2.6静定与超静定问问题静定结构：简支梁，悬臂梁梁，三铰拱，桁桁架。排架结构的梁是是简支梁，因此此地基的不均匀匀沉降不会造成成上部结构的次次应力。桁架结构也是静静定的，由杆件件系统通过三角角形的稳定结构构形成静定的体体系，可以做成成大跨度结构，，桥梁、屋架都都可以用。桁架式支撑超静定结构约束条件多于3个的平面力系，，就构成了超静静定结构。框架结构、连续续梁、刚架结构构都是超静定结结构。单支撑围护结构构的简化计算等值梁法二.浅基础设计的地地基承载力问题题1.地基承载载力与土的抗剪剪强度指标存在在什么关系？2.怎样估计地地基承载力的安安全系数？3.怎样校核地基承承载力的地方经经验？4.土的自重重压力对承载力力有什么影响？？5.基础的宽度该怎怎么取？6.基础的埋埋置深度该怎么么取？7.怎样验算软软弱下卧层强度度？8.弯矩计算公公式为什么不同同？1.地基承载力力与土的

抗剪剪强度指标存在在什么关系？地基承载力怎么么与基础宽度、、埋置深度无关关了？在《建筑地基基基础设计规范》》GB50007-2002的表5.2.5中，可以按按不同的内摩擦擦角标准值查到到地基承载力系系数，内摩擦角角的数值从0～～40。但根据规范4.2.4条的规规定，土的抗剪剪强度指标的试试验应采用三轴轴不固结不排水水剪试验，试验验得到的内摩擦擦角接近于零。。计算得到的地地基承载力特征征值与基础的宽宽度、埋置深度度都没有关系，，规范的这两部部分规定是否存存在矛盾，为什什么会产生这样样的矛盾？这位网友确实发发现了这本规范范在逻辑上的矛矛盾，这本规范范的以往版本中中，不存在这样样的逻辑矛盾，，但在2002版的《建造地地基基础技术规规范》中却出现现了这个问题。。为什么会产生生这样的矛盾，，这是由于《建建筑地基基础技技术规范》GB50007-2002不区分土类，不不区分排水条件件，一概都采用用不固结不排水水试验的缘故。。《建筑地基基础技技术规范》GB50007-2002条文说明第4.2.4条是这这样解释为什么么要规定采用不不固结不排水剪剪试验的理由的的：“鉴于多数工程施施工速度快，较较接近于不固结结不排水条件故故本规范推荐UU试验。而且，用用UU试验成果计算，，一般比较安全全。”[1]这说明了2002版规范对土土的抗剪强度指指标取值的基本本观点，但从这这个基本观点出出发，所得到的的结果是什么呢呢？三轴不固结不排排水剪试验得到到的内摩擦角接接近于零，按内摩擦角等于于零查规范的表表5.2.5，差得承载力系系数为Mb＝0,Md=1.0,Mc=3.14，代入公式（5.2.5）求得的地基承载载力的大小与基基础的宽度和埋埋置深度都没有有任何关系，这这是根据2002版《建筑地地基基础设计规规范》特有的规规定所得到的结结果。但从这本规范的的表5.2.4中，我们看到到，许多土类都都可以查到比较较大的宽度修正正系数和深度修修正系数，可以以计算得到地基基承载力随基础础宽度、埋置深深度的增大而提提高的结果，这这是《建筑地基基基础技术规范范》历次版本所所共有的规定所所得到的结果。。也许有的网友会会这样解释，表表中的淤泥和淤淤泥质土的宽度度修正系数为零零，深度修正系系数为1.0，，不是和按试验验结果得到的系系数一样吗？这并没有错，，但还有不少少的土类，这这两个系数都都是比较大的的。对于这些些土类，如何何用规范的地地基承载力公公式计算呢？？按照第4.2.4条的的规定，没有有区分土类，，没有区分排排水条件，如如果都采用不不固结不排水水剪试验，即即使是砂土，，也得到接近近于零的内摩摩擦角。按照这样的试试验结果只能能得到Mb＝0,Md=1.0,Mc=3.14的承载力系数数，计算的结结果与基础宽宽度及基础埋埋置深度都没没有什么关系系。2.怎样估计计地基承载力力的

安全系系数？在《高层建筑筑岩土工程勘勘察规程》JGJ72－－2004的附录A给出了天然地地基极限承载载力公式，而而在《建筑地地基基础设计计规范》GB50007-2002中给出了地基基承载力特征征值的计算公公式，我的问问题是对于同同样的土，采采用这两个公公式计算的结结果的比值是是否就是安全全系数？从原理上说，，极限承载力力除以安全系系数就是地基基承载力特征征值，或者说说，用同一土土层的强度指指标，分别计计算得到的极极限承载力除除以地基承载载力特征值，，就是取用这这个容许承载载力的计算安安全系数。下面用计算的的方法进行校校核，土的抗抗剪强度指标标为：固结不不排水剪内摩摩擦角＝18，黏聚力c＝20kPa；不固结不排水水剪强度cu＝55kPa；土体的重度＝18kN/m3，如果条形基础础宽度b＝3m，埋置深度d＝2m，分别用《高层层建筑岩土工工程勘察规程程》JGJ72－－2004的附录A的公式和《建建筑地基基础础设计规范》》GB50007-2002的公式计算地地基承载力。。用《高层建筑筑岩土工程勘勘察规程》JGJ72－2004的附录A的公式计算，，查表得承载载力系数N＝4.07，，Nq＝5.26，，Nc＝13.1，，条形基础的形形状系数均为为1.0,则则地基极限限承载力的计计算结果为：：[2]用《建筑地基基基础设计规规范》GB50007-2002的公式计算，，查表得承载载力系数Mb＝0.41，，Md＝2.72，，Mc＝5.31，，则地基承载力力特征值的计计算结果为：：计算的安全系系数K＝2.48。如果用不固结结不排水强度度计算，极限限承载力为756.5kPa，地基承载力特特征值为208.7kPa，则计算的安全全系数为K＝3.62。3.怎样校核核地基承载力力的

地方经经验？我是上海地区区的，请问《建筑地基基础础设计规范》GB50007-2002的地基承载力力特征值的计计算公式在上上海是否适用用？国家标准的地地基承载力计计算公式在原原则上应当适适用于全国各各地。但如果果地区已有地地方规范，应应该进行必要要的试算比较较，以确定是是否符合地方方经验。在比比较计算时，，要注意计算算公式和抗剪剪强度指标试试验方法的配配套使用。上海两个土层层的土工试验验资料表给出了上海海地区两个土土层的土工试试验资料。如作用于基础顶顶面由恒载产产生的竖向力力标准值120kN/m，由可变荷载载产生的竖向向力标准值30kN/m，持力层为第第②层土，条形基基础的埋置深深度1.0m。分别按照国家家标准和地方方标准的规定定进行地基承承载力的计算算，由于这两两本标准所采采用的设计原原则不同，国家标准采用用容许承载力力，上海规范范采用极限承承载力，因此不能直接接比较计算得得到的地基承承载力值，而而用相同的荷荷载标准值，，比较计算得得到的基础宽宽度。根据《建筑地基基础础设计规范》GB50007-2002的规定，土的的抗剪强度指指标采用不固固结不排水剪剪试验结果，，按《建筑地基基础础设计规范》5.2.5条计算，得地地基承载力特特征值：fa=181.01.0+3.14×55=190.7kPa；按《建筑地基基础础设计规范》式（5.2.1-1）计算，荷载载标准组合的的竖向力为Nk＝150kN，则基础宽度度由下式计算算：根据上海地基基基础设计规规范式（4.2.3-1）计算，得地地基承载力设设计值：[3]fd=1.14(0.581.50.39+181.02.5+8.357)=120.2kPa；按上海地基基基础设计规范范式（4.2.1-1）计算，竖向向力的设计值值为：为了比较，还还按1989年的上海地基基基础设计规规范进行了对对比计算，这这个版本的规规范采用临塑塑荷载公式地地基承载力计计算：地基容许承载载力p0=0.2381.5+1.99181.0+4.4914=98.68kPa得基础宽度为为：分析意见在相同的工程程条件、相同同的地基条件件下，用《建筑地基基础础设计规范》规定的抗剪强强度指标的试试验方法和计计算公式求得得的地基承载载力特征值，，过高地估计计了上海软土土的地基承载载力，验算得得到的基础宽宽度仅为用上上海地基规范范公式计算结结果的一半，，不符合上海海几十年积累累的工程经验验。说明如在上海海地区强制采采用全国规范范的方法，将将是非常危险险的。由于各地的地地质条件和工工程经验不同同，其实作为为全国性的规规范，不可能能也不需要规规定得如此的的具体。如果果要作非常具具体的规定，，必须进行各各种情况的对对比计算分析析，有足够的的把握可以控控制得住，才才能在规范中中具体规定。。上面的对比计计算所用的抗抗剪强度指标标是不同的，，还不能完全全说明这些计计算公式之间间的差别，能能否对上海规规范的公式用用不固结不排排水强度计算算，而对全国国规范的公式式能否用固结结快剪指标计计算？如果可可以计算，则则其对比计算算的结果又如如何？地基承载力可可以选用不同同的公式进行行计算，可以以用极限承载载力公式，也也可以用界限限荷载公式。。在界限荷载载公式中，可可以选用临塑塑荷载公式，，也可以选用用p1/4公式。但问题题不完全在于于选用什么公公式，更重要要的是要与抗抗剪强度指标标的选择配套套使用。下面用临塑荷荷载公式和p1/4公式（也就是是《建筑地基基础础设计规范》GB50007-2002的地基承载力力公式）的计计算结果与上上海《地基基础设计计规范》（DGJ08-11-1999）的极限承载载力公式计算算的结果进行行比较，指标标分别采用三三轴不固结不不排水剪指标标和直剪固结结快剪指标。。由于这这3个公式式的性性质不不同计计算得得到的的地基基承载载力的的性质质也不不相同同，因因此也也不能能进行行承载载力数数值的的直接接比较较，因因此采采用在在相同同假定定计算算条件件下的的基础础宽度度进行行比较较。假定的的计算算条件件为：：持力力层为为第②层土，，条形形基础础的埋埋置深深度1.0m，作用用于基基础顶顶面由由恒载载产生生的竖竖向力力标准准值120kN/m，由可可变荷荷载产产生的的竖向向力标标准值值30kN/m。用上海海《地基基基础设设计规规范》的极限承承载力力公式式进行行计算算1)用直剪剪固结结快剪剪指标标按上海海地基基基础础设计计规范范式（（4.2.3-1）计算算，得得地基基承载载力设设计值值：fd=1.14(0.581.50.39+181.02.5+8.357)=120.2kPa；按上海海《地基基基础设设计规规范》式（4.2.1-1）计算算，竖竖向力力的设设计值值为：：则求得得基础础的宽宽度为为；2)用三轴轴不固固结不不排水水剪指指标按上海海地基基基础础设计计规范范式（（4.2.3-1）计算算，得得地基基承载载力设设计值值：则求得得基础础的宽宽度为为：用临塑塑荷载载公式式计算算1)用直剪剪固结结快剪剪指标标根据上上海的的工程程经验验，对对直剪剪固快快指标标打7折计算算。地基容容许承承载力力p0=2.01181.0+4.5114=99.32kPa则求得得基础础宽度度为：：如不打打7折，则则用峰峰值强强度指指标计计算的的结果果为：：地基容容许承承载力力p0=2.72181.0+5.3120=155.16kPa基础的的宽度度为：：2)用三轴轴不固固结不不排水水剪指指标根据上上海的的工程程经验验，对对抗剪剪强度度指标标打7折计算算。地基容容许承承载力力p0=1.0181.0+3.14550.7=138.89kPa则求得得基础础的宽宽度为为：如不打打7折，则则用峰峰值强强度指指标计计算的的结果果为：：地基容容许承承载力力p0=1.0181.0+3.1455=190.7kPa用p1/4公式计计算1)用直剪剪固结结快剪剪指标标根据上上海地地区的的工程程经验验，对对抗剪剪强度度指标标的峰峰值打打7折后计计算：：地基容容许承承载力力p1/4=0.2581.5+2.01181.0+4.5114=102.32kPa则基础础宽度度为：：如抗剪剪强度度指标标不打打7折，则则用峰峰值强强度指指标计计算的的结果果为：：地基容容许承承载力力p1/4=0.4381.5+2.72181.0+5.3120=160.32kPa则基础础宽度度为：：2)用三轴轴不固固结不不排水水剪指指标根据上上海地地区的的工程程经验验，对对抗剪剪强度度指标标的峰峰值打打7折后计计算的的结果果为：：p1/4=181.01.0+3.14550.7=138.89kPa则求得得基础础的宽宽度为为：如抗剪剪强度度指标标不打打7折，则则用峰峰值强强度指指标计计算的的结果果为：：p1/4=181.01.0+3.1455=190.7kPa；则基础础宽度度为：：分析和和讨论论从表列列计算算数据据可以以看出出，各各种不不同的的计算算公式式、不不同的的抗剪剪强度度试验验方法法和不不同的的指标标处理理方法法，计计算得得到的的地基基承载载力可可能会会有一一定的的出入入，分分析这这些差差别以以及引引起差差别的的原因因，可可以深深刻地地理解解计算算公式式和抗抗剪强强度指指标之之间匹匹配的的重要要性。。从对比比计算算的结结果可可以得得出如如下几几点认认识：：根据上上海地地区几几十年年的工工程经经验，，用直直剪固固快指指标峰峰值打打7折的抗抗剪强强度进进行计计算，，不论论采用用什么么公式式，得得到的的基础础宽度度是非非常接接近的的。这这是因因为在在编制制上海海《地基基基础设设计规规范》（DGJ08-11-1999）时将将安全全水准准控制制在与与1989年版本本的规规范相相同的的水平平，而而原有有规范范用的的就是是临塑塑荷载载公式式。但如果果采用用三轴轴不固固结不不排水水指标标计算算，即即使指指标打打了7折，用用极限限承载载力公公式计计算的的结果果和用用界限限荷载载公式式计算算的结结果有有比较较大的的差别别。但但这并并不表表明在在上海海地区区就一一定不不能使使用三三轴不不固结结不排排水强强度指指标计计算地地基承承载力力。问题是是在上上海《地基基基础设设计规规范》（DGJ08-11-1999）编制制时还还没有有对三三轴不不固结结不排排水指指标进进行过过系统统的校校核工工作，，因此此出现现了比比较大大的差差别，，说明明至少少目前前在上上海地地区尚尚不能能用三三轴不不固结结不排排水指指标计计算地地基承承载力力。比较用用不同同方法法处理理的指指标进进行计计算得得到的的基础础宽度度值可可以发发现，，用峰峰值计计算的的宽度度比用用打7折指标标计算算的宽宽度减减少了了30～40％，但但在上上海地地区尚尚缺乏乏使用用这种种方法法的经经验，，对其其安全全度没没有确确切的的把握握，可可能是是比较较冒险险的。。将全全国其其他地地区的的经验验用到到上海海地区区时应应充分分注意意地方方已有有的工工程经经验，，不然然可能能会导导致工工程事事故。。4.土土的的自重重压力力对承承载力力有什么么影响响？.4.1在用地地基承承载力力公式式计算算承载载力时时需要要考虑虑土的的自重重压力力的影影响，，对地地基承承载力力进行行深宽宽修正正时也也要考考虑土土的自自重压压力的的影响响，压压缩软软弱下下卧层层时还还需要要考虑虑土的的自重重压力力的影影响。。但为为什么么自重重压力力力的的计算算结果果会不不同呢呢？1、计算算时垫垫层底底部的的自重重应力力是按按原土土的容容重计计算呢呢还是是垫层层以上上按原原土的的容重重，垫垫层部部分按按垫土土的容容重计计算？？2、垫层层下的的软土土层承承载力力修正正时，，深度度修正正的容容重也也是按按原土土容重重计算算呢还还是原原土与与垫土土的平平均容容重计计算呢呢？3、不同同的参参考书书有不不同的的计算算，虽虽然最最后Pz+Pcz是相同同的，，但fa的数值值却有有差别别。对于土土的自自重应应力，，过去去曾经经有个个术语语还是是很能能表达达物理理意义义的，，上个个世纪纪50年代在在陈梁梁生先先生的的土力力学中中称为为“常常驻应应力””，即即在施施工以以前就就已经经长期期存在在的应应力，，附加加应力力就是是总应应力减减去常常驻应应力，，即与与施工工前的的应力力状态态比较较，应应力的的增量量。即使在在施工工（筑筑垫层层）以以后，，垫层层两侧侧的土土层还还是没没有改改变，，对垫垫层以以下土土层的的承载载力起起超载载作用用的还还是两两侧的的天然然土层层。因此，，无论论从计计算附附加应应力还还是承承载力力的深深度修修正，，都应应该用用原来来土层层的重重度计计算。。这些些都是是最基基本的的物理理概念念，并并不是是经验验处理理。你对各各种参参考书书上的的不同同计算算方法法，就就可以以用这这个概概念分分析孰孰是孰孰非。。说起起考试试，就就是要要考这这种最最基本本的力力学概概念。。4.2在实际际工作作中，，常常常会遇遇到5m以下、、甚至至10m以下的的土层层，需需要采采用c、φ值按公公式计算承承载力力特征征值，，但不不知基基础宽宽度b及埋深深d如何取取值？？这时时，有有人提提出：：公式式,当基础础宽度度及埋埋深分分别为为3m、0.5m时，fa=fak。就可可以用用公式式并选取取b=3m,d=0.5m计算，，所得得的值值便是是某层层地基基土的的承载载力特特征值值。这这种思思路对对吗？？地基规规范的的承载载力公公式是是浅基基础的的公式式，不不能用用于深深基础础；对于5m、10m以下的的土层层，你你不知知道基基础的的实际际埋深深是多多少，，宽度度是多多少？？如果果建筑筑物的的设计计还没没有做做，在在前期期工作作中，，似乎乎没有有必要要一定定要提提那些些土层层的承承载力力，只只要提提供了了抗剪剪强度度指标标，等等基础础条件件明确确了再再根据据实际际条件件用地地基规规范的的公式式直接接计算算地基基承载载力也也还不不迟。。真的要计计算时，，如果符符合浅基基础条件件，设计时可以用规规范的地地基承载载力公式式计算，，深度应应当采用用实际的的深度，，宽度按按规范的的经验规规则取用用，即大大于6m用6m。不必用小小基础算算了再修修正。db这个公式式是地基基承载力力深宽修修正的公公式，公公式中的的3m和0.5m是将小压压板、零零埋深的的条件得得到的载载荷试验验结果用用于实际际工程的的一种安安全储备备，即把把小压板板当作3m，将零埋埋深当作作0.5m的埋深使使用。这这和地基基承载力力计算公公式没有有什么关关系，不不能将这这个3m和0.5m作为假定定的计算算条件。。5.基础的的宽度该该怎么取取？看了高老老主编的的、2003年同济大大学出版版社出的的《注册土木木工程师师（岩土土）专业业考试辅辅导教程程》书中第136页例2.4和第141页例2.6中的基础础断面表表示形式式一样，，但是计计算中的的b即基础宽宽却取的的不一样样，例2.4中基础宽宽取1.5m，例2.6中计算基基底最大大压力时时基础宽宽取的是是3.5m，可在往下下例2.7中确定扩扩散角时时基础宽宽又用3m，这让我我一头雾雾水，不不知如何何来确定定基础宽宽度了。。另外例例2.7验算软弱弱下卧层层的承载载力时我我认为应应该按最最大基底底压力验验算吧？？这三道题题目是对对不同题题型的解解题训练练，都是是在题干干中给出出了基础础的埋置置深度和和平面尺尺寸，对对不同的的情景，，给出不不同的数数据，不不能仅看看其符号号是不是是b，要从物物理意义义上去理理解和把把握。这这位网友友所看出出的“问问题”具具有一定定的代表表性，说说明他对对浅基础础设计计计算的概概念还不不是很清清楚，值值得我们们仔细地地加以分分析，以以帮助网网友理解解地基基基础设计计计算中中的一些些关键问问题。下面，我我们先引引述这位位网友讲讲到的这这三道题题目，书书中每个个题目都都给出了了容易犯犯错误的的地方，，但写得得比较简简单。这这里，我我加了若若干分析析，把为为什么是是错误的的道理讲讲清楚了了，读者者仔细看看看、想想想，把把这个道道理想通通了，可可以终身身受用。。应用《建筑地基基基础设设计规范范》理论公式式确定地地基承载载力的例例题某粉质粘粘土地基基上的矩矩形基础础剖面如如图14-1所示，试试按《建筑地基基基础设设计规范范》（GB50007－2002）理论公公式确定定地基承承载力特特征值。。本算例中中容易出出现的错错误：（1）基础宽宽度b取为2.5m或取为3m。这个基基础是1.5m×2.5m的矩形基基础，计计算地基基承载力力时，应应该用短短边的尺尺寸1.5m，不能用用长边的的尺寸2.5m；规范规规定对砂砂土，基基础宽度度小于3m取3m，但这里里并非砂砂土；（2）对水下下的未采用有有效重度度，平均均重度采用了基基底持力力层土的的重度；；（3）进行了了深、宽宽修正，，用规范范的理论论公式计计算的结结果是不不能进行行深宽修修正的。。2.持力层地地基承载载力验算算的例题题某柱基础础，作用用在设计计地面处处的柱荷荷载设计计值、基基础尺寸寸、埋深深及地基基条件如如图14-2所示，验验算持力力层承载载力。例1是用规范范公式计计算地基基承载力力的题目目，当然然必须要要给出基基础的埋埋置深度度和平面面尺寸，，不然无无法计算算，但在在这一道道题中没没有给出出荷载，，所以是是没有闭闭合的题题目，不不需要检检验基础础的平面面尺寸，，基础的的长边2.5m的尺寸就就没有用用到，计计算地基基承载力力的大小小，只需需要用到到基础短短边的尺尺寸b＝1.5m。例2是已经知知道荷载载和地基基承载力力，给出出了基础础平面尺尺寸，需需要检验验地基承承载力是是否满足足要求的的题目，，题意和和2.4完全不一一样，基基础的尺尺寸也和和例2.4不同，不不知道你你怎么会会产生与与例2.4去比较的的想法。。在例2.6中，地基基承载力力深宽修修正是用用的是短短边尺寸寸b＝3m，而在计计算基础础底面截截面抵抗抗矩时必必须用长长边尺寸寸b＝3.5m。例3是用例2的数据验验算软弱弱下卧层层的题目目，计算算基底压压力扩散散时，对对矩形基基础是向向两个方方向扩散散，因此此基础的的长边和和短边的的尺寸都都用上了了。验验算软弱弱下卧层层当然用用平均压压力扩散散，规范范不要求求验算最最大压力力扩散以以后是否否满足软软弱下卧卧层承载载力的要要求，怎怎么会用用到最大大压力呢呢？6.基础的埋埋置深度度该怎么么取？当室内外外地坪不不一致时时，基础础埋深怎怎么确定定？如果没有有地下室室，就要要按室外外地面进进行修正正，这样样算出来来的地基基承载力力高，可可以满足足设计要要求；但但如果有有地下室室的情况况，地基基承载力力按室内内地坪计计算，地地基承载载力反而而低了。。这是什什么道理理？《建筑地基基基础设设计规范范》的规规定：“基础埋置置深度（（m），一般自室室外地面面标高算算起。在在填方整整平地区区，可自自填土地地面标高高算起，，但填土土在上部部结构施施工后完完成时，，应从天天然地面面标高算算起。对对于地下下室，如如采用箱箱形基础础或筏基基时，基基础埋置置深度自自室外地地面标高高算起；；当采用用独立基基础或条条形基础础时，应应从室内内地面标标高算起起。”这里讲了了三种情情况：一是在一一般情况况下，自自室外地地面标高高算起。。二是对于于填土的的情况，，按照施施工条件件分别采采取二种种不同的的方法，，先填土土再建筑筑－从填填土面算算起；先先建筑再再填土－－从天然然地面算算起；三是有地地下室时时按是否否是整体体基础，，分别采采取二种种不同的的方法，，整体基基础－室室外地面面标高；；非整体体基础，，即由独独立基础础或条形形基础将将建筑物物荷载传传至地基基，地下下室底板板不传力力，则从从室内地地面标高高算起；；一般迷糊糊的是，，不注意意句号的的作用，，不区分分三种不不同的条条件，不不看前提提，断章章取义地地说：“当采用独独立基础础或条形形基础时时，应从从室内地地面标高高算起。。”那就错了了，其实实如果不不是地下下室的独独立基础础或条形形基础，，都应从从室外地地面标高高算起。。规范为什什么这样样规定，，道理是是什么？？请大家家根据土土力学的的基本概概念来解解读，可可以发表表大家的的观点。。7.怎样验算算软弱下下卧层强强度?长江口北北岸的启启东.如如东地区区(高老老师2001年年曾来过过启东)广泛分分布着双双层土的的地基,上部硬硬土层为为粘质粉粉土或粉粉质粘土土层承载载力特征征值较高高，达90-110kPa,压缩模量量为7-8MPa,厚度有2-4.5米米厚左右右，其下下分布一一层相对对较软的的土层(灰色粉粉质粘土土或淤泥泥质粉质质粘土，，夹薄层层粉土)，厚度度约1.0-2.0m左右，承承载力特特征值只只有70kPa左右，压压缩模量量为3-4MPa.现在根据据《建筑筑地基基基础设计计规范》》GB50007-2002表5.2.7的的规定，，压缩模模量比值值<3，，我们这这儿的好好多工程程师均认认为，地地基扩散散角取0,那么么地基承承载力的的特征值值取下卧卧层的值值，只有有70kPa左右.这这样下来来好多的的多层住住宅和两两层车间间因承载载力不够够而进行行地基处处理.我我觉得这这个有点点保守,但是想想不出理理论的支支持,请请高老师师指教验算软弱弱下卧层层强度时时，关键键问题是是需要了了解软弱弱下卧层层顶面处处的附加加应力，，对于压压缩模量量的比值值小于3的情况，，说明持持力层与与下卧层层的刚度度相差不不太大，，可以用用均质土土的应力力分布的的计算方方法计算算软弱下下卧层顶顶面处的的附加应应力，应应力系数数就可以以用《建建筑地基基基础设设计规范范》附录录K.0.1的表查用用。为什么要要控制压压缩模量量比的条条件？这这是考虑虑到上硬硬下软的的情况，，硬层可可以起扩扩散应力力的作用用，使软软弱下卧卧层顶面面的附加加应力小小一些，，而采用用双层地地基的理理论计算算又太复复杂，才才有规范范的这种种扩散角角的近似似计算的的方法。。可以按双双层地基基的不同同变形性性质直接接求解软软弱层顶顶面的压压力，理理论解的的结果如如图14-4所示。图图中的m为双层地地基的变变形特征征系数，，由下式式计算：：压力扩散散角法是是一种简简化的方方法，当当上层为为硬土，，下层为为软土时时，国外外一般取取扩散角角为30。根据我国的工工程实践中经经常遇到的双双层地基，基基本上有两种种类型：一、、淤泥及淤泥泥质土上的硬硬层为一般黏黏性土，双层层体系的m值在2～3左左右；二、上上层为砂类土土，m值在10左右右。图14-5给出了条形荷荷载下，不同同方法得到的的压力分布，，当模量比小小于3时，双双层地基的压压力分布与均均质地基的结结果比较接近近了，就可以以按均质地基基的附加应力力计算的方法法计算软弱下下卧层顶面的的附加应力。。因此，你们那那里的工程师师认为用扩散散角取0的看看法是不对的的，既然按均均质土计算就就不用扩散角角的方法了，，可以直接用用压力系数计计算。.在《建筑地基基基础设计规规范》里表5.2.7中中，地基压力力扩散角能不不能得出这样样的结论：压压力扩散角随随Es1/Es2的增大而增大大，随着z/b的增大不是一一直增大的？？结合理论和和这个表格压压力扩散角又又有什么规律律呢？压力扩散角是是一种近似的的计算方法，，是将弹性理理论应力计算算的结果，用用相当于总荷荷载不变条件件下，假定均均匀分布在不不断扩大的虚虚拟面积上的的压力来描述述基础中轴线线上的竖向均均布应力；深深度越深，这这个虚拟面积积越大，土中中应力就越小小。对于均质土，，也可以用应应力扩散角的的方法近似计计算，根据比比较计算的研研究证明，用用《建筑地基基基础设计规规范》GB50007-2002表5.2.7中的扩散角数数值，比值等等于3的扩散角计算算的结果和均均质土的应力力计算结果接接近。对于双层土，，上硬下软，，则硬层底部部的应力比均均质土小，这这称为应力扩扩散的作用，，反之，上软软下硬，则有有应力集中的的作用。硬层的刚度越越大，刚度比比越大，应力力的扩散作用用也就越强，，所以规范用用模量比来描描述刚度比对对扩散角的影影响。软弱下卧层验验算的条件是是上硬下软，，所以模量比比越大，扩散散角就越大。。这是土层的的刚度比对应应力分布的作作用，是刚度度效应。但压力扩散角角并不随z/b的变化而变化化，由于应力力分布是和计计算点的相对对埋深z/b有关的，软弱弱下卧层验算算时计算点在持力力层底部，硬硬层就用持力力层的厚度和和基础宽度的的比值来描述述尺寸效应，，仅是一种几几何的关系。。当z/b小于0.25时应力不扩散散，当z/b大于0.50时，扩散角不不变，其间变化时，，假定扩散角角比例内插。。在进行软弱下下卧层验算时时。我认为所所谓下卧层是是指：ES1/ES2大于3的，相相反可不认为为是软弱层可可不进行下卧卧层验算。对对吗？软弱下卧层是是指承载力小小于持力层的的下卧层，凡凡是软弱下卧卧层就有可能能强度不满足足要求，但不不一定，所以以要经过验算算。作软弱下卧层层验算时，要要考虑附加应应力的扩散，，附加应力的的扩散当然也也可以用弹性性理论的方法法计算，那是是假定地基为为均质的；实际上是层状状地基，上层层土的刚度比比下层土大得得越多，对应应力的扩散作作用越大，即即传至软弱下下卧层顶面的的附加应力越越小，但层状状地基的应力力计算非常复复杂，一般用用扩散角的简简化方法计算算，规范采用用的就是这种种扩散角的简简化计算方法法。规范用模量比比的方法来反反映上、下层层土的刚度比比，比值越大大，扩散角就就越大。规范范给出了比值值3、5、10三个数值的扩扩散角，中间间可以内插；；研究证明，用用表5.2.7中，比值等于于3的扩散角计算算的结果和均均质土的应力力计算结果接接近，所以当当模量比小于于3时，仍用模量量比等于3的扩散角计算算；由此可见，你你的理解是不不正确的。8.弯矩计算公式式为什么不同同？在《土力学与与基础工程》》1998年年9月版第213页的公公式（9-50），发现现与《建筑地地基基础设计计规范》GB50007-2001中有关柱边截截面弯矩计算算公式，即第第63页公公式（8.2.7-4））有所不同,两式相差“(pmax-p)l”这一项。为什什么不同？《土力学与基础础工程》一书书中的公式是是和1989年颁布的《地地基基础设计计规范》BG50007-89的公式一致的的。但2002年版的《地基基基础设计规规范》的公式式有了改变，，这个公式是是考虑了反力力分布的不均均匀性推导出出来的，而老老的公式推导导时假定合力力作用于梯形形面积的形心心，这个假定定是存在误差差的，实际上上反力的重心心与梯形面积积的形心是并并不重合的。。设pjmax，pjmin相应于荷载效效应基本组合合时基础底面面边缘最大和和最小净反力力设计值，pj为截面Ⅰ-ⅠⅠ处地基净反反力设计值，，pjx为＝x/a1处的净反力设设计值，其值值由下式计算算：微分面积微分面积上作作用的力对截截面Ⅰ-Ⅰ处的微弯矩矩由下式计算算：分布的反力对对截面Ⅰ-ⅠⅠ处的总弯矩矩由微弯矩积积分求得：由净反力与总总反力的关系系得：因此得到下式式：三.地基基础础设计的变变形控制方法法讨论建筑物和和基础的刚度度与地基沉降降的关系，包包括刚度对计计算沉降的影影响及建筑物物对地基变形形的承受能力力1.变形控制制与地基承载载力控制2.如何使用用规范的允许许变形值？3.土层条件件对沉降计算算的影响4.基础刚度度对沉降分布布有什么影响响？5.如何调整整荷载的偏心心？6.浅基础的事故故分析1.变形控制与地地基承载力控控制从一位网友的的帖子引出设设计程序的讨讨论，从中理理解变形控制制与承载力控控制的内在联联系和正确理理解设计程序序的重要性。。在利用变形控控制思想做基基础设计时，，首先计算基基础的沉降是是否满足建筑筑物使用的要要求，在沉降降满足要求的的前提下，再再验算基础的的强度是否满满足上部建筑筑物的荷载要要求。如果按按照强度控制制思想进行设设计，对于软软土地区来讲讲，最后的设设计结果往往往是强度远远远富裕了，沉沉降才满足要要求；同样对于土质质比较好的地地区来讲，最最后的设计结结果往往是强强度满足要求求了，基础的的沉降比建筑筑物的要求小小很多。这两两种情况，无无论那一种，，都在某种程程度上造成不不必要的浪费费。所以，合合理的基础设设计追求的是是基础强度和和变形的和谐谐统一。按照变形控制制的原则，用用某个变形量量作为控制条条件，再利用用变形计算公公式反求附加加压力p0，将p0作为承载力特特征值。上面的说法对对不对？为什什么对？为什什么不对？问问题在什么地地方？1.设计的程程序并不是先先计算沉降，，再验算地基基承载力，而而是相反；由由承载力计算算基础的尺寸寸，才能验算算沉降。如果果先计算沉降降，如何确定定基础底面的的附加压力？？2.什么是和和谐统一的设设计？设计是是一种可用解解，可控解，，而不是最优优解。楼主提出了对对于地基设计计问题比较系系统的看法，，提出了一个个值得讨论的的问题，这个个问题涉及了了土力学基础础工程的最基基本的课题，，是目前在工工程界比较关关心的问题，，但也是比较较糊涂的一个个问题。讨论论的意义可以以在最基本的的层面上，弄弄清楚地基承承载力控制和和变形控制之之间的区别和和联系。按照地基基础础设计原理，，承载能力极极限状态和正正常使用极限限状态是地基基基础设计必必须同时满足足的两个基本本要求，缺一一不可，地基基设计时必须须同时进行地地基承载力的的控制与地基基变形的控制制。地基承载力控控制与变形控控制所考虑的的问题是不同同的，其侧重重面不同，控控制的条件也也就不同，这这需要作具体体分析，无论论如何，只强强调一个方面面而忽略另一一个方面都是是不合适的。。地基承载力控控制的方法比比较简单，可可以用一个承承载力设计表表达式表示。。而且荷载条条件一般是比比较明确的，，影响地基承承载力控制的的主要因素是是持力层和软软弱下卧层的的地基承载力力的估计是否否恰当。这可可以通过对地地基土的稳定定分析，估计计地基所处的的是什么状态态，或采取控控制性的工程程措施，以控控制安全系数数而不使发生生承载能力极极限状态。变形控制时，，作用是沉降降计算的结果果，抗力是建建筑物抵抗变变形的能力。。要求计算的变变形小于建筑筑物的容许变变形。问题是计算什什么样的变形形？变形计算中有有许多不确定定性因素，特特别是差异沉沉降的计算。。最为困难的是是对建筑物承承受变形能力力的估计。怎么看待与取取用现行规范范的允许变形形值？建筑物承受变变形能力随结结构类型与施施工质量而异异，这种差别别难以在规范范提出的允许许变形值中加加以考虑，因因此规范的允允许变形值仅仅是一种很粗粗略的概率估估计。由此可见，人人们对于变形形控制的能力力比对于地基基承载力控制制要低得多，，变形控制在在很多情况下下并不能用一一个确定性的的表达式来表表示，而只是是一种概念设设计与概率意意义的控制。。整个地基设计计是由地基承承载力计算和和变形计算两两个相互制约约的过程来完完成的，它们们之间虽然有有密切的联系系，但不可能能相互替代或或者组合成一一个过程，用用一个设计表表达式来完成成。2.如何使用规范范的允许变形形值不同结构对沉沉降的敏感程程度可以从允允许变形的统统计分析中看看出。对不同的结构构，控制性的的变形指标是是不相同的，，这是沉降控控制的复杂性性所在。地基规范的允允许变形值，，是在1950～1960年代的经验和和教训的总结结，是一定规规模的建筑物物沉降实测和和分析的结果果。各种不同结构构的建筑物对对不均匀沉降降的敏感程度度有什么不同同？1.多层住宅（条条形基础）的的变形应如何何计算，计算算点是放在建建筑物的四个个角点还是放放在建筑物的的中点，我觉觉得都不合适适。《建筑地地基基础设计计规范》GB50007－2002规定砌体承重重结构应由局局部倾斜控制制，局部倾斜斜是指砌体承承重结构沿纵纵向6～10米内基础两两点的沉降差差与其距离的的比值，对于于多层建筑勘勘探孔间距为为30米左右右时，此时应应如何计算局局部倾斜？2砌体承重重结构、框架架结构、排架架结构、框剪剪和剪力墙承承重结构各对对不均匀沉降降的敏感程度度有何不同？？核心筒和剪力力墙的大量用用是在74规范之后，人人们尚缺乏对对其控制变形形的规律性总总结。关于按沉降控控制设计的问问题，从概念念上已经讨论论得很多了，，但对于工程程实践中如何何计算沉降和和如何控制沉沉降却还有许许多问题不是是非常明确，，而且也很难难明确，你提提出的这两个个问题也是属属于这一类的的。影响建筑物的的安全和正常常使用的变形形是不均匀沉沉降，而不是是均匀沉降，，只要是均匀匀的沉降，即即使大一些也也不会威胁建建筑物的安全全，如果能采采取预先提高高标高的方法法，那也不会会影响使用。。但能在设计时时进行计算和和控制的不均均匀沉降是非非常有限的，，只有框架结结构和排架的的相邻柱之间间的沉降差可可以计算得出出来（分别计计算两个柱基基础中点的沉沉降，然后相相减得沉降差差，再除以柱柱距），其他他的一些变形形指标是难以以在设计时计计算的。例如如，你提到的的砌体承重结结构应由局部部倾斜控制，，除非在这个个开间的两端端存在明显的的荷载差或者者平面转折引引起应力叠加加，否则局部部倾斜是计算算不出来的。。那么规范为什什么对砌体结结构采用局部部倾斜这样的的变形控制指指标呢？在编编制《工业与与民用建筑地地基基础设计计规范》TJ7-74时，收集了大大量建筑调查查的资料进行行分析，企图图找到建筑物物损坏与建筑筑物变形之间间的关系，根根据沉降观测测的资料可以以计算每幢建建筑物的平均均沉降，同时时也掌握了每每幢建筑物的的开裂和损坏坏的资料。资资料分析发现现，建筑物是是否损坏开裂裂与建筑物的的平均沉降量量的关系不密密切，只要沉沉降比较均匀匀，即使平均均沉降量比较较大，也不会会对建筑物造造成伤害。进而发现墙体体开裂的部位位往往与沉降降急剧变化的的部位有关，，常常在建筑筑物高度变化化或者平面转转折处发现墙墙体开裂，而而在开裂部位位的墙体往往往局部的变形形比较大，这这就形成了用用局部倾斜来来评价砌体结结构变形的方方法，局部倾倾斜与建筑物物的损坏之间间就有比较好好的相关性。。但这种从事事后分析得出出的指标，在在设计时不一一定能正确地地计算出来。。多层住宅（条条形基础）的的变形应如何何计算？按照照目前一般的的方法是计算算建筑物中部部条形基础中中点的沉降，，计算时将相相邻基础的荷荷载影响考虑虑进去。如果果条形基础的的宽度比较宽宽，那么为了了简化计算，，可以采用等等效的计算方方法。基础的的净面积与基基础外包总面面积之比称为为基础面积系系数，当基础础面积系数大大于0.6时，可将建筑筑物的总荷载载分布在基础础外包总面积积上计算，基基础外包总面面积底面的附附加压力等于于实际基础底底面附加压力力乘以面积系系数。计算沉降时，，除非特殊地地质条件，一一般假定土层层是均匀的，，用平均的压压缩曲线或压压缩模量的平平均值计算，，影响沉降计计算的几何参参数只与建筑筑物尺寸及基基础的尺寸有有关，而与勘勘探孔的间距距没有任何关关系。框架结构的受受力条件比较较明确，也是是对不均匀沉沉降比较敏感感的一种结构构类型，当相相邻柱基的沉沉降差过大时时，可以产生生构件的次应应力，引起柱柱和梁的开裂裂。框架结构开裂裂排架结构是静静定结构，沉沉降差不产生生结构的次应应力。但过大大的沉降差，，会使行车梁梁倾斜过大，，会产生行车车的滑轨和卡卡轨，不仅影影响使用，而而且也会产生生安全问题。。排架结构行车车滑轨框剪和剪力墙墙承重结构的的情况是不同同的，剪力墙墙的刚度非常常大，不均匀匀沉降引起其其倾斜，当剪剪力墙之间产产生不均匀沉沉降时，会危危害梁板系统统的安全，框框剪结构在抵抵抗不均匀沉沉降能力方面面具有框架和和剪力墙两种种结构的缺点点。砌体承重结构构在不均匀沉沉降的作用下下，墙体会产产生开裂，裂裂缝的形态与与不均匀沉降降的特征有关关，根据“裂缝向上发展展的方向就是是沉降大的方方向”的原理，可以以很快判断引引起开裂的原原因。长高比过大，，正八字缝层高变化处易易出现裂缝3.土层条件对沉沉降计算的影影响3.1浮力对附加应应力的影响3.2用应变比控制制沉降计算深深度3.3沉降与基础的的面积大小有有什么关系？？浮力对附加应应力的影响《建筑地基基础础设计规范》》GB50007-2002在基础底面附附加压力计算算的公式中没没有涉及水位位和浮力问题题，是不是不不用考虑水位位和浮力的影影响呢，如果果不考虑的话话，与实际不不符，基础在在水位以下采采用浮重度。。某筏基面积为为30×25，板厚2.45m，竖向荷重300000kN，基础埋深6m，地下水位-5m，混凝土重度取取24.5kN/m3，土层0-2m为填土，重度度15kN/m3，2-10m为粉质粘土，，重度17kN/m3，试求基底压力力和附加压力力？1.按国标计算，，Pk=F+G/A=300000/(30×25)+2.45××24.5=460kPa,P0=Pk–Pc=460-2×15-3×17-7×1=372kPa,这是标准答案案。2.如果考虑虑浮力的的话话，Pk=F+G/A=300000/(30×25)+1.45××24.5+1×14.5=450kPa,P0=Pk-Pc=450-2×15-3×17-7×1=362kPa。。这里又是涉及及最基本的概概念问题，地地下水位以下下扣浮力是天天经地义的事事情，不是规规范里说明不不说明的问题题，规范里没没有说明白，，就没有方向向了，那怎么么行呢？其实实规范里讲清清楚的仅是一一部分，还有有更多的问题题都没有讲，，需要依靠工工程师的判断断和经验来处