电子教案与课件：土力学与地基基础(第2版)PPT课件 课件12-第12章区域性地基
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❖膨胀土地基的胀缩等级
• 依据：地基分级变形量sc/mm • 结果：
地基分级变形量sc/mm 15 sc < 35 35 sc < 70 sc 70
级别 I II III
破坏程度 轻微 中等 严重
《土力学与地基基础》第2版
• 地基分级变形量sc – 当离地表1m处地基土的天然含水量等 于或接近最小值时，或地面有覆盖且 无蒸发可能时，以及建筑物在使用期 间经常有水浸湿的地基，可取sc=膨胀 变形量se（按P.293式（12-5）计算） – 当离地表1m处地基土的天然含水量大 于1.2倍塑限含水量时，或直接受高温 作用的地基，可取sc=收缩变形量ss （按P.294式（12-6）计算）
接触形成分散结构 • 黏粒的含量 • 土的密度和含水量 • 土的结构强度
❖膨胀土胀缩变形的外因
• 水对膨胀土的作用，即水分的迁移 • 产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径
《土力学与地基基础》第2版
12.2.2 膨胀土地基评价
❖胀缩性指标 自由膨胀率指人工制备的
（1）自由膨胀率ef
干土粉样，在无结构力影 响下浸泡于水中，经充分
• 下卧基岩表面坡度较大的地基 • 石芽密布并有出露的地基 • 大块孤石或个别石芽出露的地基
❖土岩组合地基的特点
• 基岩起伏较大，上覆土层厚薄不一 • 可能存在石芽、大块孤石
地基的非均匀性！
《土力学与地基基础》第2版
❖土岩组合地基的基础
• 阶梯形基础 • 支墩式基础 • 褥垫调整压缩量
《土力学与地基基础》第2版
收缩阶段，含水量每降低1%时，所对应的竖 向线缩率的变化值定义为收缩系数：
s
s w
收缩系数等于收缩曲线上收 缩阶段曲线斜率的绝对值。
《土力学与地基基础》第2版
❖膨胀土的膨胀潜势
• 弱（40%ef<65%）：建筑物损坏轻微 • 中（65%ef<90%）：建筑物损坏一般 • 强（ef90%）：较多建筑物遭到严重破坏
– 其他情况，可取sc=胀缩变形量s（按 P.295式（12-9）计算）
《土力学与地基基础》第2版
❖膨胀土地基的稳定性
• 土质均匀且无节理面时，按圆弧滑动法验 算稳定性
• 土层较薄，土层与岩层间存在软弱层及膨 胀岩土时，取最不利的软弱层面为滑动面 进行稳定性验算
• 层状构造的膨胀土，如层面与坡面斜交， 且交角小于45，验算层面滑动的稳定性
膨胀土在中国分布较广，晋冀鲁豫、陕川渝琼、湖 广云贵、苏皖等省（市、自治区）的300多个县（市） 都发现这种土的存在 。
《土力学与地基基础》第2版
12.2.1 膨胀土的特性
❖膨胀土具有的特征
• 多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵 和盆地边缘
• 地形平缓、无明显自然陡坎 • 常见浅层滑坡、地裂，新开挖的路堑、边
• 为了保证稳定性，压实填土应控制坡高和 坡比（见教材P.290 表12-2）
《土力学与地基基础》第2版
12.2 膨胀土地基
膨胀土是黏性土的一种。其黏粒成 分主要由亲水性矿物组成，具有明 显的遇水膨胀，失水收缩的特性。
随着季节变化，干湿交替使膨胀土 出现反复的胀缩变形，影响地基和 边坡的稳定性，可导致建筑物损坏、 公路和铁路路基病害。
《土力学与地基基础》第2版
❖山区地基类型
• 岩石地基 • 土岩组合地基 • 压实填土地基
12.1.2 岩石地基
❖岩石地基验算
• 一般情况下不需验算承载力和变形 • 强风化或全风化岩石，需要验算
❖基础形式
• 杯口基础 • 锚杆基础
《土力学与地基基础》第2版
12.1.3 土岩组合地基
❖土岩组合地基分类
坡、基槽易发生坍塌 • 裂隙发育、方向不规则 • 干时坚硬，遇水软化 • 自由膨胀率一般大于40% • 未经处理的建筑物成群破坏，低层较严重 • 建筑物开裂多发生在旱季，裂宽随季节变
《土力学与地基基础》第2版
❖膨胀土胀缩变形的内因
• 矿物成分：亲水性矿物蒙脱石、伊利石 • 微观结构特征：集聚体与集聚体彼此面—面
ef
Vw V0 V0
100 %
吸水膨胀后所增加的体积 与原体积的百分比
膨胀土ef 40%，非膨胀土ef <40%
（2）膨胀率ep
膨胀率是在一定压力p（通常p=50kPa）作用
下，侧限原状土样浸水膨胀稳定后增加的高
度与原高度之百分比
ep
hw h0
h0
100 %
《土力学与地基基础》第2版
（3）膨胀力pe 原状土样在体积不变时，由于浸水膨胀而产 生的最大内应力，称为膨胀力pe（kPa）。 膨胀力是ep=0时土样所受到的压力，其值与 土样的初始密度有关
质含量大于5%的土
《土力学与地基基础》第2版
❖压实填土地基施工
• 现场试验确定分层填料的虚铺厚度和分层 压实的遍数，取得施工参数后，方可施工
• 压实填土的施工缝各层应错开搭接，不宜 在相同部位留施工缝
• 施工质量由压实系数控制： – 砌体承重结构、框架结构，地基的主 要受力层范围内0.97，范围以下0.95 – 排架结构，其值分别0.96和 0.94
12.1.4 压实填土地基
❖压实填土与压实填土地基
• 分层压实和分层夯实的填土，统称为压实填土百度文库• 压实填土和其下部天然土层构成压实填土地基
❖填料要求
• 级配良好的砂土或碎石土 • 性能稳定的矿渣、煤渣 • 最优含水量的黏性土、粉土 • 挖高填低的土石料，应符合设计要求 • 不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀土以及有机
《土力学与地基基础》第2版
烦 第12章 区域性地基 野
恼
12.1 山区地基
草
无
12.2 膨胀土地基
不
根 12.3 湿陷性黄土地基
种
日
12.4 红黏土地基 12.5 地震液化地基
年
日
年
生
有
《土力学与地基基础》第2版
12.1 山区地基
12.1.1 山区地基的特点和类型
❖山区地基的特点
• 地表高低悬殊，地基类型各异 • 基岩埋藏浅，起伏变化大 • 孤石和土形成岩土层 • 存在不良地质现象 • 雨季有滑坡、崩塌危险 • 斜坡地段可能失去稳定性
（4）竖向线缩率s
竖向线缩率是指土的竖向收缩变形与试样原始
高度的高度的百分比
s
h0 h h0
100 %
很明显，试样高度h随土样含水量w而变化
所以，竖向线缩率与测定高度h时的w有关。
《土力学与地基基础》第2版
（5）收缩系数s
收缩曲线：横坐标——含水量 纵坐标——竖向线缩率
曲线分三段：随着w下降 收缩阶段 过渡阶段 微缩阶段
• 依据：地基分级变形量sc/mm • 结果：
地基分级变形量sc/mm 15 sc < 35 35 sc < 70 sc 70
级别 I II III
破坏程度 轻微 中等 严重
《土力学与地基基础》第2版
• 地基分级变形量sc – 当离地表1m处地基土的天然含水量等 于或接近最小值时，或地面有覆盖且 无蒸发可能时，以及建筑物在使用期 间经常有水浸湿的地基，可取sc=膨胀 变形量se（按P.293式（12-5）计算） – 当离地表1m处地基土的天然含水量大 于1.2倍塑限含水量时，或直接受高温 作用的地基，可取sc=收缩变形量ss （按P.294式（12-6）计算）
接触形成分散结构 • 黏粒的含量 • 土的密度和含水量 • 土的结构强度
❖膨胀土胀缩变形的外因
• 水对膨胀土的作用，即水分的迁移 • 产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径
《土力学与地基基础》第2版
12.2.2 膨胀土地基评价
❖胀缩性指标 自由膨胀率指人工制备的
（1）自由膨胀率ef
干土粉样，在无结构力影 响下浸泡于水中，经充分
• 下卧基岩表面坡度较大的地基 • 石芽密布并有出露的地基 • 大块孤石或个别石芽出露的地基
❖土岩组合地基的特点
• 基岩起伏较大，上覆土层厚薄不一 • 可能存在石芽、大块孤石
地基的非均匀性！
《土力学与地基基础》第2版
❖土岩组合地基的基础
• 阶梯形基础 • 支墩式基础 • 褥垫调整压缩量
《土力学与地基基础》第2版
收缩阶段，含水量每降低1%时，所对应的竖 向线缩率的变化值定义为收缩系数：
s
s w
收缩系数等于收缩曲线上收 缩阶段曲线斜率的绝对值。
《土力学与地基基础》第2版
❖膨胀土的膨胀潜势
• 弱（40%ef<65%）：建筑物损坏轻微 • 中（65%ef<90%）：建筑物损坏一般 • 强（ef90%）：较多建筑物遭到严重破坏
– 其他情况，可取sc=胀缩变形量s（按 P.295式（12-9）计算）
《土力学与地基基础》第2版
❖膨胀土地基的稳定性
• 土质均匀且无节理面时，按圆弧滑动法验 算稳定性
• 土层较薄，土层与岩层间存在软弱层及膨 胀岩土时，取最不利的软弱层面为滑动面 进行稳定性验算
• 层状构造的膨胀土，如层面与坡面斜交， 且交角小于45，验算层面滑动的稳定性
膨胀土在中国分布较广，晋冀鲁豫、陕川渝琼、湖 广云贵、苏皖等省（市、自治区）的300多个县（市） 都发现这种土的存在 。
《土力学与地基基础》第2版
12.2.1 膨胀土的特性
❖膨胀土具有的特征
• 多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵 和盆地边缘
• 地形平缓、无明显自然陡坎 • 常见浅层滑坡、地裂，新开挖的路堑、边
• 为了保证稳定性，压实填土应控制坡高和 坡比（见教材P.290 表12-2）
《土力学与地基基础》第2版
12.2 膨胀土地基
膨胀土是黏性土的一种。其黏粒成 分主要由亲水性矿物组成，具有明 显的遇水膨胀，失水收缩的特性。
随着季节变化，干湿交替使膨胀土 出现反复的胀缩变形，影响地基和 边坡的稳定性，可导致建筑物损坏、 公路和铁路路基病害。
《土力学与地基基础》第2版
❖山区地基类型
• 岩石地基 • 土岩组合地基 • 压实填土地基
12.1.2 岩石地基
❖岩石地基验算
• 一般情况下不需验算承载力和变形 • 强风化或全风化岩石，需要验算
❖基础形式
• 杯口基础 • 锚杆基础
《土力学与地基基础》第2版
12.1.3 土岩组合地基
❖土岩组合地基分类
坡、基槽易发生坍塌 • 裂隙发育、方向不规则 • 干时坚硬，遇水软化 • 自由膨胀率一般大于40% • 未经处理的建筑物成群破坏，低层较严重 • 建筑物开裂多发生在旱季，裂宽随季节变
《土力学与地基基础》第2版
❖膨胀土胀缩变形的内因
• 矿物成分：亲水性矿物蒙脱石、伊利石 • 微观结构特征：集聚体与集聚体彼此面—面
ef
Vw V0 V0
100 %
吸水膨胀后所增加的体积 与原体积的百分比
膨胀土ef 40%，非膨胀土ef <40%
（2）膨胀率ep
膨胀率是在一定压力p（通常p=50kPa）作用
下，侧限原状土样浸水膨胀稳定后增加的高
度与原高度之百分比
ep
hw h0
h0
100 %
《土力学与地基基础》第2版
（3）膨胀力pe 原状土样在体积不变时，由于浸水膨胀而产 生的最大内应力，称为膨胀力pe（kPa）。 膨胀力是ep=0时土样所受到的压力，其值与 土样的初始密度有关
质含量大于5%的土
《土力学与地基基础》第2版
❖压实填土地基施工
• 现场试验确定分层填料的虚铺厚度和分层 压实的遍数，取得施工参数后，方可施工
• 压实填土的施工缝各层应错开搭接，不宜 在相同部位留施工缝
• 施工质量由压实系数控制： – 砌体承重结构、框架结构，地基的主 要受力层范围内0.97，范围以下0.95 – 排架结构，其值分别0.96和 0.94
12.1.4 压实填土地基
❖压实填土与压实填土地基
• 分层压实和分层夯实的填土，统称为压实填土百度文库• 压实填土和其下部天然土层构成压实填土地基
❖填料要求
• 级配良好的砂土或碎石土 • 性能稳定的矿渣、煤渣 • 最优含水量的黏性土、粉土 • 挖高填低的土石料，应符合设计要求 • 不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀土以及有机
《土力学与地基基础》第2版
烦 第12章 区域性地基 野
恼
12.1 山区地基
草
无
12.2 膨胀土地基
不
根 12.3 湿陷性黄土地基
种
日
12.4 红黏土地基 12.5 地震液化地基
年
日
年
生
有
《土力学与地基基础》第2版
12.1 山区地基
12.1.1 山区地基的特点和类型
❖山区地基的特点
• 地表高低悬殊，地基类型各异 • 基岩埋藏浅，起伏变化大 • 孤石和土形成岩土层 • 存在不良地质现象 • 雨季有滑坡、崩塌危险 • 斜坡地段可能失去稳定性
（4）竖向线缩率s
竖向线缩率是指土的竖向收缩变形与试样原始
高度的高度的百分比
s
h0 h h0
100 %
很明显，试样高度h随土样含水量w而变化
所以，竖向线缩率与测定高度h时的w有关。
《土力学与地基基础》第2版
（5）收缩系数s
收缩曲线：横坐标——含水量 纵坐标——竖向线缩率
曲线分三段：随着w下降 收缩阶段 过渡阶段 微缩阶段