清华大学-土力学-基础埋深确定
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地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
Casagrande
陈樑生
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation in natural ground
GB50007-2011
1 浅基础设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
天然地基上的round
原地面
h
ze 采暖降低冻胀深度
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
考虑冻胀性，基础最小埋置深度
dmin ＝ zd - hmax
zd
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z0
z z0 实测冻土厚度 d
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze 表2-11
GB50007-2011
1 浅基础的设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
基础埋深和尺寸
第3节 基础的埋置深度
一 确定基础埋深的基本原则
>10cm D
满足承载力条件下尽量浅埋，基本要求：
1 D大于50cm, 表土扰动，植物，冻融，冲蚀 2 基础顶面距离表土大于10cm，避免撞击 3 桥梁基础要求在冲刷深度以下
结合水膜变薄, 离子浓度加大
吸力增加
结合水 冰
吸引毛细水
吸引地下水
毛细水 土颗粒
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
2 发生冻胀的条件
(1) 土的条件 一般是细颗粒土。 砂土中毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水容易排 走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀不明显。 (2) 温度条件 低于冻结温度 (3) 水文条件 含水量，具有开放性条件， 粉土冻胀严重 毛细高度大 渗透性相对较低
3 按冻胀的地基土分类 不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z z0 实测冻土厚度 d
z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值
3 要求支护 ，严格限制支护的水平位移
旧
新
H
L
小结 基础埋深确定
基础埋深确定的要求，
1 满足要求下尽量浅埋 2 D大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀 3 基础顶距离表土大于10cm，保护作用 4 桥要求在冲刷深度以下 基础埋深确定的三项控制因素
结构要求 地下室 新老建筑 地质水文条件 冻胀要求
2 土层分布情况 (1) 浅基础还是深基础(桩基础) (2) 天然还是人工地基 (3) 天然地基, 埋深根据土层分 布定
基础埋深和尺寸
三 地基及地质水文条件
I
好土
II
软土
(很深)
III
h1 好土
软土
IV
h1 软土 好土
在满足其他要 求下尽量浅埋
只有低层房屋 可用,否则处理
尽量浅埋但是 如h1太小就为 II
考虑冻胀性基础最小埋置深度 dmin ＝ zd - hmax
冬季地面
设计地面(夏季）
z0 zd
dmin
hmax
残留冻土 层厚度
考虑冻胀的基础埋深
案例分析：
在辽宁某地修建一6层宿舍楼，9月底开工挖地 基后，冬季停止施工，开挖面敞开放置，次年3 月份建成第一层时发现基础和墙面由于冻胀而 开裂。设计的基础埋深完全满足冻深的要求， 解释为什么发生冻胀破坏？
hmax 残留冻土层厚度
冻胀后地面
原地面 h
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
小结地基基础设计方法 1 目的：满足地基承载力要求、沉降要求，基础结构安全
2 地基勘察：地质水文条件 确定持力层 施工方式 3 确定基础上的作用效应
上部结构作用F 标准组合 准永久组合 基本组合
基础自重G：
从设计地面高程计算
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
冻结区 冻深
毛细区 地下水
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理
总结:开敞式水源,冻结慢, 形成透镜体
机理 复杂,开始认为是水变成冰的体胀 自由水+外层(弱)结合水冻结,形成冰针,冰透镜
FF M
G
4 确定基础埋深和基础宽度
D大于50cm 基础顶距表土大于10cm 桥基要求在冲刷深度以下 确定基础埋深的三项控制因素 结构要求 地质水文条件 冻胀要求
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
设计从夏天地面作为计算基准
原地面
4 三项控制因素 结构要求 地质水文条件 冻胀要求
基础埋深和尺寸
二 结构要求
1 地下室，地下管道(上下水，煤气电缆)应在基底以上， 便于维修，要求地下室。
提高承载力 减少变形 补偿基础
F 管道
美国世贸大厦地下7层
基础埋深和尺寸
二 结构要求
1 新建筑物基础埋深浅于旧建筑物，否则
2 新旧相邻建筑物保持距离 L/ H=1~2 否则
h1< 2m 基底在 好土 h1=2m~4m高 楼好土,低楼软 土 h1>4 m 桩基或 处理
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度 低温冻胀 哈尔滨冰灯
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
冻胀丘Pingo
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
三 基础埋深和尺寸
二 结构要求
3 基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房
高度不同,分期施工
台北国际金融中心
三 基础埋深和尺寸
二 结构要求
3 基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房
高度不同,分期施工 (2) 台阶式相连
验算边坡稳定性
L/ H=1~2
H L
基础埋深和尺寸
三 地基及地质水文条件
1 地下水位以上 否则开挖降水,费用大 扰动土体 珠海祖国广场
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
冻胀丘Pingo
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
冻胀丘Pingo 热融
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
北京 1.0m，哈尔滨 2.0m，满洲里 2.5m
满州里 2.0 m 哈尔滨 长春1.6m
北京 1.0 m
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
冻胀后地面
zs 土的类别，砂土热传导系数大 zw 土的冻胀性越强 z0含冻胀量大
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
Casagrande
陈樑生
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation in natural ground
GB50007-2011
1 浅基础设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
天然地基上的round
原地面
h
ze 采暖降低冻胀深度
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
考虑冻胀性，基础最小埋置深度
dmin ＝ zd - hmax
zd
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z0
z z0 实测冻土厚度 d
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze 表2-11
GB50007-2011
1 浅基础的设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
基础埋深和尺寸
第3节 基础的埋置深度
一 确定基础埋深的基本原则
>10cm D
满足承载力条件下尽量浅埋，基本要求：
1 D大于50cm, 表土扰动，植物，冻融，冲蚀 2 基础顶面距离表土大于10cm，避免撞击 3 桥梁基础要求在冲刷深度以下
结合水膜变薄, 离子浓度加大
吸力增加
结合水 冰
吸引毛细水
吸引地下水
毛细水 土颗粒
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
2 发生冻胀的条件
(1) 土的条件 一般是细颗粒土。 砂土中毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水容易排 走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀不明显。 (2) 温度条件 低于冻结温度 (3) 水文条件 含水量，具有开放性条件， 粉土冻胀严重 毛细高度大 渗透性相对较低
3 按冻胀的地基土分类 不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z z0 实测冻土厚度 d
z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值
3 要求支护 ，严格限制支护的水平位移
旧
新
H
L
小结 基础埋深确定
基础埋深确定的要求，
1 满足要求下尽量浅埋 2 D大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀 3 基础顶距离表土大于10cm，保护作用 4 桥要求在冲刷深度以下 基础埋深确定的三项控制因素
结构要求 地下室 新老建筑 地质水文条件 冻胀要求
2 土层分布情况 (1) 浅基础还是深基础(桩基础) (2) 天然还是人工地基 (3) 天然地基, 埋深根据土层分 布定
基础埋深和尺寸
三 地基及地质水文条件
I
好土
II
软土
(很深)
III
h1 好土
软土
IV
h1 软土 好土
在满足其他要 求下尽量浅埋
只有低层房屋 可用,否则处理
尽量浅埋但是 如h1太小就为 II
考虑冻胀性基础最小埋置深度 dmin ＝ zd - hmax
冬季地面
设计地面(夏季）
z0 zd
dmin
hmax
残留冻土 层厚度
考虑冻胀的基础埋深
案例分析：
在辽宁某地修建一6层宿舍楼，9月底开工挖地 基后，冬季停止施工，开挖面敞开放置，次年3 月份建成第一层时发现基础和墙面由于冻胀而 开裂。设计的基础埋深完全满足冻深的要求， 解释为什么发生冻胀破坏？
hmax 残留冻土层厚度
冻胀后地面
原地面 h
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
小结地基基础设计方法 1 目的：满足地基承载力要求、沉降要求，基础结构安全
2 地基勘察：地质水文条件 确定持力层 施工方式 3 确定基础上的作用效应
上部结构作用F 标准组合 准永久组合 基本组合
基础自重G：
从设计地面高程计算
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
冻结区 冻深
毛细区 地下水
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理
总结:开敞式水源,冻结慢, 形成透镜体
机理 复杂,开始认为是水变成冰的体胀 自由水+外层(弱)结合水冻结,形成冰针,冰透镜
FF M
G
4 确定基础埋深和基础宽度
D大于50cm 基础顶距表土大于10cm 桥基要求在冲刷深度以下 确定基础埋深的三项控制因素 结构要求 地质水文条件 冻胀要求
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
设计从夏天地面作为计算基准
原地面
4 三项控制因素 结构要求 地质水文条件 冻胀要求
基础埋深和尺寸
二 结构要求
1 地下室，地下管道(上下水，煤气电缆)应在基底以上， 便于维修，要求地下室。
提高承载力 减少变形 补偿基础
F 管道
美国世贸大厦地下7层
基础埋深和尺寸
二 结构要求
1 新建筑物基础埋深浅于旧建筑物，否则
2 新旧相邻建筑物保持距离 L/ H=1~2 否则
h1< 2m 基底在 好土 h1=2m~4m高 楼好土,低楼软 土 h1>4 m 桩基或 处理
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度 低温冻胀 哈尔滨冰灯
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
冻胀丘Pingo
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
三 基础埋深和尺寸
二 结构要求
3 基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房
高度不同,分期施工
台北国际金融中心
三 基础埋深和尺寸
二 结构要求
3 基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房
高度不同,分期施工 (2) 台阶式相连
验算边坡稳定性
L/ H=1~2
H L
基础埋深和尺寸
三 地基及地质水文条件
1 地下水位以上 否则开挖降水,费用大 扰动土体 珠海祖国广场
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
冻胀丘Pingo
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
冻胀丘Pingo 热融
地下冰
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 (1) 冻胀及冻拔
北京 1.0m，哈尔滨 2.0m，满洲里 2.5m
满州里 2.0 m 哈尔滨 长春1.6m
北京 1.0 m
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
冻胀后地面
zs 土的类别，砂土热传导系数大 zw 土的冻胀性越强 z0含冻胀量大