地基处理工程设计计算与施工1课件

第一章绪论第一节地基与基础第二节地基处理第一节地基与基础一、地基与基础概念二、地基计算三、地基处理方法绪论1、地基：支承建筑物的整个地层类型：工业与民用建筑物：住房、厂房、商用房水利设施：大坝、水库、水渠、涵管交通设施：道路、桥梁、隧道环保设施：水池、垃圾填埋场储存设施：地下油库其它设施：天文台、火箭发射塔绪论2、基础：建筑物最底下的构件或部分结构(其功能是将上部结构所承担的荷载传到支承它的地基上)。类型：浅基础：单独基础(柱的基础)条形基础筏形基础箱形基础壳体基础深基础：墩基沉井沉箱桩基地下连续墙绪论二、地基计算(一)、地基承载力验算(二)、地基变形验算(三)、地基稳定验算绪论特征值的计算

fa：地基承载力特征值，kPa：Mb,Md,Mc：承载力系数，按下表确定；γ：基础底部以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3；γm：基础底部以上土的加权平均容重，kN/m3；地下水位以下用浮容重，kN/m3；ck－基底下一倍短边宽深度内士的粘聚力标准值。b：基础宽度，m。宽度小于3m按3m计算；大于6m按6m计算；d：基础埋深，m。绪论持力层承载力验算

p：基础底面的压力kPa；f：地基持力层承载力，kPa。除梁、板、箱基础外基础压力均简化为按直线分布F：上部结构传至基础顶面竖向力的设计值，kN；G：基础自重设计值与基础上土重标准值之和，kN；A：基础底面积，m2。绪论软弱下卧层承载力验算条形基础作用在软弱下卧层的附加应力为：矩形基础作用在软弱下卧层的附加应力为：b：基础底边的宽度，m；

l：基础底边的长度，m；p：基础底面的压力，kPa；

σco：基础底面处土的自重应力标准值，kPa；z：基础底面离软弱下卧层顶面的距离，m；

θ：地基压力扩散角，可查表得到。σcz：软弱下卧层顶面处土的自重应力，kPa；

fd+z：软弱下卧层埋深处d+z地基承载力特征值，kPa。绪论地基变形验算地基最终沉降量：s：地基最终沉降量，m：地基计算沉降量，m：在沉降量计算深度内，第层土的计算沉降量，m；

n：在沉降量计算深度内，所划分土的层数；φs：沉降计算经验系数

[s]:建筑物地基沉降容许值，可查表得到绪论建筑地基类型和问题一、特殊土地基二、非均匀地基三、山区地基四、可液化地基五、大面积人工填土地基六、均匀地基1、软土地基2、湿陷性黄土地基3、膨胀土地基4、红粘土地基5、多年冻土地基6、有机质土和泥炭土地基一、特殊土地基软土地基1.天然含水量等于或大于液限，一般大于40%，最高可达90%，孔隙比大于1。由于软土具有一定的结构强度，含水量和孔隙比并不随深度增加而减小。2.压缩性高，压缩模量一般在1～5MPa之间。3.抗剪强度低，三轴不排水试验内摩擦角接近零，粘聚力一般不大于25kPa，围压的增加对土的强度没有显著的影响。4.渗透系数一般小于10-6cm/s。5.具有流变性，除了固结应力引起的固结变性之外，在剪应力的作用下，土体处于长期变形过程中。

软粘土是软弱粘性土的简称。它使第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相、溺谷相和湖泊相的粘性土沉积物或河流冲积物，有的属于新近淤积物。大部分是饱和的，其天然含水量大于液限，孔隙比大于1.0。当天然孔隙比大于1.5时，称为淤泥；当天然孔隙比大于1.0而小于1.5时，称为淤泥质土。软粘土的特点是天然含水量高，一般为35%～80%；天然孔隙比大，一般为1.0～2.0；抗剪强度低，不排水抗剪强度大约在5kPa～25kPa；压缩系数高，一般=0.5MPa-1～1.5MPa-1，最大可达到4.5MPa-1；渗透系数小，一般约为～。在荷载作用下，软粘土地基承载力低，地基变形大，不均匀沉降也大，而且沉降稳定历时比较长，一般需要几年，甚至几十年。软粘土地基是在工程建设中遇到最多需要处理的软弱地基，它广泛地分布在我国沿海以及内地河流两岸和湖泊地区。膨胀土地基膨胀土是指粘粒成分主要由强亲水矿物组成，具有较大胀缩性的土。膨胀土可以根据其粘粒的矿物成分划分为俩大类：一类是以蒙脱石含量为主，如我国的云南、广西宁明、河北邯郸、河南平顶山、湖北襄樊等地的膨胀土；另一类是以伊利石为主，分布在安徽合肥、四川成都、湖北郧县、山东临沂等低。膨胀土具有如下特征：1.室内土工试验测得自由膨胀率一般大于40%。2.天然情况下的膨胀土，多呈坚硬、硬塑状态，液性指数接近零。压缩性不高，压缩模量一般为9MPa～12MPa。3.抗剪强度较高，但浸水后强度值会大大降低。4.裂隙发育，常见裂隙有竖向、斜交和水平三种。裂隙一般上大下小，随深度逐渐尖灭。5.膨胀土层内一般无地下水。上层滞水和裂隙水变化无常，土的渗透性低。

膨胀土地基问题主要表现为由于降水和蒸发、地温变化等原因，造成水分转移，引起地基膨胀使建筑物上升，或失水收缩引起建筑物下沉，或随季节变化地基上升和下降周期性变化，造成房屋局部倾斜或开裂。红粘土地基

红粘土是碳酸盐岩系岩石，经过第四纪以来的红土化作用，形成覆盖于基岩上，呈红褐黄等颜色的粘土。红粘土多分布在我国长江以南，比如云贵高原、南岭山脉南北两侧及湘西、鄂西丘陵山地。红粘土具有如下特征：1.粘粒含量高达40%～80%，液限含水量大于50%。2.孔隙比一般大于1，结构上具有高分散性、强度高、压缩性低，且有以收缩为主的胀缩性。一般情况下体胀率为1%～3%，体积收缩率可达10%～20%。3.含水量一般由表层沿深度逐渐增加，土质一般由硬变软。

红粘土在水平方向上分布的不均匀性和以收缩为主的胀缩性，对厚度不大的红粘土地基会产生较大的收缩变形和不均匀沉降，致使建筑物开裂和损坏。

多年冻土地基

无论冬夏均处在冻结状态、且连续保持3年以上的土层称为多年冻土。多年冻土主要分布在纬度较高的黑龙江的大小兴安岭和海拔较高的青藏高原以及甘肃新疆高山区。多年冻土的地基问题主要来自解冻。由于气候变化气温上升，土中的冰自然解冻，或者因为建筑物覆盖或采暖引起地温升高，使地基中的冰融解，造成塌陷现象。解冻后的土强度大大降低，出现土从基础下挤出，造成建筑物不均匀下沉。二、非均匀地基

非均匀地基是指持力层范围有多层土组成，各层土的坡度一般比较大。若采用天然地基可能会引起地基不均匀下沉，导致建筑物倾斜或开裂。三、山区地基

山区地基可分为下卧层基岩表面呈倾斜岩层地基；岩土交错地基；大块弧石地基和局部软弱地基。山区地基的问题主要是滑坡，造成建筑物失稳和不均匀沉降致使建筑物开裂或倾斜。山区地基地质条件比较复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性方面。山区基岩表面起伏大，且可能有大块弧石，这些因素常会导致建筑物基础产生不均匀沉降。另外，在山区常有可能遇到滑坡、崩塌和泥石流等不良地质现象，给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区修建建筑物时务必要重视地基的稳定性和避免过大的不均匀沉降。四、可液化地基

松散饱和的粉细砂、粉土，当埋藏不深时，在地震荷载或其他动荷载作用下，使孔隙水压力急剧上升，土的有效应力迅速降低使土体液化，地基发生喷砂冒水现象，造成建筑物不均匀下沉或损坏。部分砂土和粉土：主要指饱和粉砂土、饱和细砂土和砂质粉土。粒径大于0.25mm的颗粒不超过全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的85%称为细砂土。粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重的85%，但超过50%称为粉砂土。粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重的50%，而粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过全重的10%，塑性指数小于或等于10的称为砂质粉土。处于饱和状态的细砂土、粉砂土和砂质粉土在静载作用下虽然具有较高的强度，但是在机器振动、车辆载荷、波浪或地震力的作用下有可能产生液化或大量震陷变形。地基会因液化而丧失承载能力。如需要承担动力荷载，这类地基也需要地基处理。六、均匀地基

对于地基土层可能是单一的或多层的，各层坡度一般小于10%，软土层小于5%的地基称为均匀地基。即使是均匀地基，也因高层建筑有时主楼和裙房基础连成一体，尽管承载力是满足的，但变形不一定满足，所以有时需要对主楼下的地基进行加固处理，以获得更大的变形模量来满足差异沉降的要求。地基处理方法换填：强夯：桩基：深层搅拌：高压旋喷：注浆：排水固结：加筋技术：托换技术：其它绪论地基处理目的与意义提高地基强度减少地基变形降低地基渗透性避免地基液化其他绪论建筑物对地基的要求地基处理的范围、指标天然地层条件地基处理的方法、原理过去应用的经验机具设备、材料条件处理方案可行性研究提出多种可行方案技术、经济、进度比较可靠性、环保要求初步确定地基处理方案必要时进行小型现场试验，补充调查地基处理施工设计地基处理的设计程序绪论换填法(ReplacementMethod)：把基础底面下一定范围内的软弱地