[PPT]基础工程学讲义课件

计 算
kqz --- 应力增大系数； βqz --- 变形增大系数；
为减少计算工作量，重庆规范对可
不作变形验算的土岩组合地基，给了一
第
个具体规定（第7.2.2条表7.2.2），当
五 讲
下卧基岩表面坡度符合表中要求时，可
不作变形验算。
土 岩 组 合 地 基
第 五 讲
允 许 坡 度 值 表
2．稳定验算
的静载荷试验，Es达30~50MPa。为研
第
究填土的变形及蠕变，在20多米厚填
六 讲
土的不同深度，设置了沉降观测装置，
经过5年多的观测，没有发现下沉现象。
山
此外机场的副场道和其它交通道，其
区
压实系数为0.90~0.95不等，经观测压
填 土
缩性也很低，均可作建筑物地基。
地
据此重庆地基规范给出了压实填
基
第
方面问题不是很大，关键是下卧岩石
五
起伏不平，土层在平面及空间方向均不
讲
均匀，导致地基变形的不均匀。
土
特点之二： 场地的稳定性问题
岩
一般土岩组合地基往往伴随着边
组 合 特
坡存在，特别是暗藏的下伏基岩，经 常给地基稳定性造成威胁。
点
工程实例：重庆钢铁公司滑坡
第 五 讲 土 岩 组 合 实 例
二、 土岩组合地基的验算
圾和生活垃圾，在冲沟里顺沟谷铺设了
一条断面为4.0×4.5m的涵洞。
第 六 讲
凉 亭 平 面 示 意
第 六 讲
凉 亭 建 筑 开 裂
第 六 讲
凉 亭 建 筑 开 裂
地基处理方法：
填土地基的处理方法有多种，通常
第
有：垫层法、重锤夯实法、浸泡法、振
六
动碾压法、深层密实法、注浆法等。
讲
1.垫层法的应用
基
此往往需要针对建筑物的特点和要求进
行地基处理。
合川凉亭经济园区建筑物
开裂事故
第
六
1.基本情况
讲
园区位于涪江的Ⅰ级阶地上，有一
合
条由北向南流向涪江的大冲沟。冲沟的
川
最大深度为18~19m，最小深度为2m，
凉
冲沟两岸的距离为40~50m。1995年将冲
亭 园 区
沟回填，填筑方式为抛掷回填，填料主 要为河滩里的砂卵石，局部填有建筑垃
岩
地的稳定性两大问题上，属复杂条件下的
组 合
地基类型。
地
基
国标地基规范定义：
在地基变形计算深度范围内，遇
第
下列情况之一者为土岩组合地基：
五 讲
① 下卧基岩坡度较大者；
② 石芽密布并有部分出露者；
土
③ 大块孤石或个别石芽出露者。
岩
组
合
地
基
重庆地基规范定义：
在地基变形计算深度范围内，遇下
列情况之一者为土岩组合地基：
重庆规范组进行了 “具有刚性下卧
层
第
地基的有限元计算及试验研究”的专题
五
课
讲
题研究。
⑴ 有限元计算
地 基
计算域深为41~50m，其中下卧层为
专
40m，对下卧层顶面的边界，采用上下界
题
面应变协调。
研
计算采用9节点等参元法，计算网格
究
见图1，土层及岩层计算参数和变化幅度
见图2。
第 五 讲
有 限 元 网 络 图
30mm。为此进行了填方试验。
场
实
例
重庆江北机场填方试验：
试验场地北端为浅丘，南端为冲沟，
第
相对高差19m。试验划分了四个区，每
六 讲
区面积长为82m，宽为12m，中间有6m 的隔离带。每区均有挖填方，对各区分
机
别采用不同的处理方法。
场
填
方
试
验
I区：将冲沟底的粘土覆盖层全部挖除，分 层
回填振动碾压至基顶。
法
反力也高。当基础下有砂石垫层时，
的
垫
应
层底部与土体接触面上，也是弹性模
用
量
大的地方受力大，垫层将会产生侧向 位
第 六 讲
垫 层 应 力 分 布
工程实例：红岩煤矿调度楼
第 六 讲
红 岩 煤 矿 工 程
2.重锤夯实法的应用
重锤夯实法的设备比较简单，操作
第
比较容易，夯锤可在现场制作，另外配
六
备一台卷扬机和三脚架就可进行。
地
垫层法在传统的地基加固处理中，
基
是利用垫层的应力扩散作用，解决地基
处
承载力不足的问题。在山区土岩组合地
理 方
基和填土地基的处理中，垫层的作用主
法
要调整应力。
山区的土体颗粒很不均匀，地基中
常有块石、孤石存在，若基础直接放
第
置
六
在这种地基上，有块石、孤石等大颗
讲
粒
垫 层
的地方，其弹性模量也高，分配的地 基
第
六
讲
Ⅱ区：将冲沟底的粘土覆盖层表面耕植土挖除，
翻松400mm，晾晒到含水量为13.2%时振动压
试
实，上面分层填筑，强夯夯实。
验
场
Ⅲ区：将冲沟底的粘土覆盖层用强夯夯实后，
地
上面分层填筑，振动压实。
划
分
Ⅳ区：将冲沟底的粘土覆盖层用强夯夯实后，
上面分层填筑，强夯夯实。
试验结果：
1.四个区中，除Ⅱ区土地基顶下1.5
第
当H/b =0.5时，沉降量约增大30％（与
五
E2／E1的比值有关，比值越大，沉降量
讲
增大幅度越大，此处考虑中等压缩性
土），当H／b>2后，沉降的增大量小于
地
10％，可以认为刚性下卧层对地基沉降
基
的影响巳经很小，即刚性下卧层对上层
沉 降 分
土的主要影响深度是在基底下２倍基础 宽度范围内。
析
因此重庆规范规定：当土层厚度大
讲
江津白砂镇河漫滩填土地基上的2、
重
3号商业用楼，采用了锤重为1600kg，
锤
落距为3~4m，经夯实后，通过现场载
夯 实 处
荷试验，地基承载力达到了400kPa， 变形模量为40MPa，建筑物建成后尚未
理
投入使用，长江陡涨洪水，场地全被淹
没，但未出现任何问题。
第 六 讲
江 津 白 砂 填 土
⑵ 室外载荷试验
为进一步分析刚性下卧层深度对地
第
基中应力的影响，课题组进行了室外试
五
验坑内的压板试验。压板面积为0.23m2，
讲
在板底不同位置布置了9个压力盒测定基
室
底压力分布，压板上的荷载采用钢块堆
外
载，荷载分为17级，最大板底中心处的
载
压力为451kPa。试验坑的几何尺寸及土
荷 试
体内压力盒位置见图3所示。
土
施等。对重大工程，应在填方正式施工
地
前，进行填方试验，取得必需的填方参
基
数后再进行施工。
工程实例：重庆江北机场
重庆江北机场场址属浅丘地貌，自
第 六 讲
然地表高差近60m，要开挖10个山头填 平9条深沟。地表及沟内覆盖层为饱和
粘性土，最大厚度10m，压缩性高，承
江
载力低。机场场道平整度要求不超过
北 机
1．变形验算
第
土岩组合地基的变形验算，主要应
五
考虑刚性下卧层的存在。对上软下硬的
讲
双层地基，在荷载作用下会在上层土中
地
发生应力集中现象，这会造成土层变形
基
的增加。如不考虑此因素，则可能出现
变
计算变形值较实际变形值小的情况，得
形 验
出不安全的结论。
算
第 五 讲
应 力 增 大 减 小
第 五 讲
应 力 分 布 比 较
验
第 五 讲
试 验 坑 布 置 图
⑶ 试验结果
第 五 讲 试 验 结 果 比 较
⑷ 计算结果及分析
第 五 讲 计 算 结 果 分 析
从图5中可见，土中应力σz的增大量，
主要由地基相对厚度H／b（H为上覆土
第
层厚度，b为基础宽度）决定，H／b越
五 讲
小，即刚性下卧层越浅，应力集中现象 越显著。当Ｈ≤0.5倍基础宽度时，土中
应
附加应力不随深度衰减，犹如无穷分布
力
荷载作用下地基中的应力。随着H／b的
集 中
增大，应力集中程度逐渐减弱。当
分
H／b>2时，应力分布与均质地基中的
析
应力相差巳不太大了，当H／b=10时，
二者巳非常接近。
第 五 讲
沉 降 增 大 曲 线
地基的沉降亦有相似的规律，从图8
可见H／b越小，沉降量的增大越显著。
土地基的压实系数控制值，见规范表
8.2.6。
2.抛掷填土
一般素填土当回填年限超过3年（无
第
粘性土）或5年（粘性土）时，称为“老
六
填土”，在自重作用下可认为其变形已
讲
经
山
稳定。但目前为较快取得效益，常要在
区
新填土中进行建筑，这就对基础工程的
填
设计及施工提出了新的要求，稍有不当
土 地
就会引起建筑物的损坏，造成事故。因
学程工础基
前言
第一讲 基础工程的设计原则
第二讲 岩石地基基础
第三讲 嵌岩锚杆基础
主
第四讲 嵌岩桩基础
要
第五讲 土岩组合地基
内 容
第六讲 填土地基
第五讲 土岩组合地基
第
一、土岩组合地基的特点
五 讲
土岩组合地基过去又称岩土不均匀地
基、岩土混合地基，是山区常见的地基之
土
一。其主要特点表现在地基的均匀性和场
第 五
① 一幢单体建筑物的地基，部分为岩
讲
石，另一部分为土质者；
② 下卧基岩表面坡度较大者；
土 岩 组
③ 基岩起伏多变，覆盖土层厚度相差 较大者；
合
④ 石芽密布并有部分出露者；
地
⑤ 风化残余岩块与残积土混杂堆积者；
基
⑥ 崩塌体堆积，或崩塌体与坡积土混
杂堆积者。
特点之一： 地基变形不均匀
与软土地基相比，一般来说强度
算
使验算范围缩小到一定的限制，减小了设
计工作量。
三、 土岩组合地基的利用和处理
1. 加强上部结构刚度；
第
2. 采用不同的基础形式；
五
3. 采取适当的处理措施。
讲
土岩组合地基的处理原则：
土
1. 地基土质部分所占比例较大时，改
岩 组
造（处理）土质地基；
合来自百度文库
2. 地基岩石部分所占比例较大时，改
地
造（处理）岩石地基。
填
平面及空间分布不均匀
土
2.不稳定性
地
变形不稳定
基
主要表现在
强度不稳定
二、山区填土地基的利用和处理
填土按其堆填方式又可分为压实填
第
土和抛掷填土两大类。
六
1.压实填土
讲
利用压实填土作为地基时，应根据
压 实 填
建筑物对地基的具体要求，进行填方设 计。设计内容包括填料的性质、压实机 械的选择、密实度的要求、质量监督措
第
~3m的密实度只达到96.1%外，其余三
六 讲
个区土地基下0~ 3m内的密实度均达到 98%；
填
2.Ⅰ区的分层振压和强夯都能满足土
方
地基下3m内的密实度达到98%，3m下
试 验 结
的密实度达到96%； 综合比较后，最后采用Ⅰ区的分层
果
重型振动碾压方法，取得了很好的效果。
机场场道填方完成后，进行了大量
目前地基稳定性验算还缺乏统一的模
第
式，重庆地区在土岩地基上的稳定破坏，
五 讲
多发生在下伏基岩坡度大于30°的地区， 坡度大于20 °时有稳定破坏的可能。据此
地
重庆地基规范规定：对一级建筑物地基，
基
下卧基岩面坡度大于35％ →19.3°；二级
稳 定 验
建筑物地基，下卧基岩表面坡度大于50％ →26.6°时，应验算地基的稳定性。从而
于2b时，可按均质地基进行应力和变形
的计算。
考虑刚性下卧层时的地基变形计算
方法：先按弹性半无穷体理论计算出地
第
基中的应力和变形，然后根据刚性下卧
五
层的埋藏深度乘以一增大系数。
讲
pqz=kqzpz
应
sqz=βqzsz
力 变
式中： pqz 、 sqz --- 具有刚性下卧层
形
时，地基中的应力与变形计算值；
基
岩石地基的处理方法：
第
重庆最常用的办法是采用褥垫。
五 土质地基的处理方法：
讲
换填法，梁板跨越法，局部桩基等。
土 岩 组 合 地 基
第六讲 山区填土地基
一、山区填土地基的特点
第
山区填土按其组成可分为素填土和
六
杂填土两大类。其基本特点是：
讲
1.不均匀性
山
物质成分不均匀，
区
主要表现在 密实度不均匀，