建筑地基检测课件.ppt

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1、土力学与地基检测土力学与地基检测何开明电话：15902885159四川省建筑科学研究院几点体会几点体会n n土力学的学习要着重下面三方面 1、学习理论 2、积累实践经验 3、数值计算第第1篇篇 土力学基础知识土力学基础知识第第1章章 土的工程特性与分类土的工程特性与分类1.1 土的基本概念土的基本概念 土是地壳岩石经受风化、剥蚀、搬运、沉土是地壳岩石经受风化、剥蚀、搬运、沉 积形成的第四纪松散堆积物积形成的第四纪松散堆积物。1.2 土的组成土的组成 土在天然状态下呈三相体，即固体颗粒、土在天然状态下呈三相体，即固体颗粒、水和空气。水和空气。（一）土粒的矿物成分（一）土粒的矿物成分原生矿物：在物

2、理风化作用下，土粒保持 与成土原岩相同的矿物成分，如长 石、石英、云母颗粒次生矿物：在化学风化作用下，由于改变了成土原岩的矿物成分，形成了新矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石等 高岭石高岭石 结构单元中硅氧晶体的顶点和铝氧八面体晶片中的原子平面之一共用。该硅氧四面体的所有顶点都朝相同方向，即晶胞的中心。高岭石水稳性好，可塑性低，压缩性低，亲水性差。蒙脱石蒙脱石 是由两个硅氧晶片夹一个八面体晶片组成。所有四面体的顶点都指向晶胞中心，构成四面体顶点的氧原子也被八面体晶片所共用。蒙脱石中铝离子和硅离子广泛被置换。蒙脱石可塑性高，压缩性高，强度低，渗透性小，液限可达150%700%，塑性指数可达10065

3、0。伊利石伊利石 n n结构单元是由硅氧晶片水铝石晶片硅氧晶片三层相间构成。其力学性质介于高岭石和蒙脱石之间。（二）土的颗粒级配（二）土的颗粒级配n n不均匀系数不均匀系数 ：n n曲率系数曲率系数 ：=级配良好的土必须同时满足两个条级配良好的土必须同时满足两个条件件u5，Cc=13。土中水土中水 n n天然土体中常含有一定数量固态、液态、气态的水。根据吸引力的大小、土中水的形态分为表面结合水和自由水两大类 土的物理性质指标土的物理性质指标n n土的三相图 土的三个实测指标土的三个实测指标 n n土粒相对密度、土的密度和含水量。土粒相对密度土粒相对密度 n n 土的密度土的密度 n n n n

4、 土的含水量土的含水量 100%100%计算指标计算指标n n比较多，如干密度、饱和密度、有效密度孔隙比 孔隙度 饱和度等土的物理特征土的物理特征n n无粘性土的密实度：Dr 砂土的密实状态划分为砂土的密实状态划分为3种种 1Dr0.67 密实的 0.67Dr0.33中密的 0.0.33Dr0松散的举例举例n n1、已知土的天然密度和含水量，求干密度？n n2、已知某土样的质量和含水量，求配备成某一含水量时需加多少水？n n3、计算砂的相对密度并判断其密实程度根据标准贯入试验的锤击数根据标准贯入试验的锤击数N 砂土密实度松散稍密中密密实NN1010N15 1530重型圆锥动力触探锤击数N63.

5、5密实度重型圆锥动力触探锤击数N63.5密实度N63.55松散10N63.520中密520密实 碎石土的密实度划分（碎石土的密实度划分（GB 50007）碎石土密实度野外鉴别方法（碎石土密实度野外鉴别方法（GB 50007）密实度骨架颗粒含量和排列可挖性可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交错排列，连续接触锹、镐挖掘困难，用撬棍方能松动；井壁一般较稳定钻进极困难；冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈，孔壁较稳定中密骨架颗粒含量大于总重的60%70%，呈交错排列，大部分接触锹、镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持颗粒凹面形状钻进较困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌

6、现象稍密骨架颗粒含量大于总重的55%60%，排列混乱，大部分接触锹可以挖掘；井壁易坍塌；从井壁取出大颗粒后，砂土立即坍落钻进较容易；冲击钻探时，钻杆稍有跳动；孔壁易坍塌松散骨架颗粒含量小于总重的55%，排列十分混乱，绝大部分不接触锹易挖掘，井壁极易坍塌钻进很容易，冲击钻探时，钻杆无跳动，孔壁极易坍塌粘性土的稠度和可塑性粘性土的稠度和可塑性 液限、塑限、缩限液限、塑限、缩限 在含水量很高时，土呈粘滞液体状态，在这种情况下，它能流动而不能保持特定的形状。土呈流动状态的最低含水量称为液限，液限即为流动状态与可塑状态的界限含水量，也是可塑状态的上限含水量，用符号wL表示 液限可采用碟式液限仪或锥式液限

7、液限可采用碟式液限仪或锥式液限仪测定仪测定 塑限塑限 n n所谓可塑性，是指在一定条件下（指含水量等），因受外力作用其形状发生变化，但不产生裂缝，且当外力移去后，仍能保持既得形状的一种性能。可塑性是粘性土区别于无粘性土的重要特征。土呈可塑状态的最低含水量为土的塑限，它既是可塑状态与半固态的界限含水量，也是半固态的上限含水量，用符号wp表示。wp 塑限的测定塑限的测定n n1、搓条法 n n2、光电式液、塑限仪，进行液、塑限的联合测定 塑性指数，符号为塑性指数，符号为Ip。n nIpwL-wp 液性指数，用符号液性指数，用符号IL表示表示 IL 粘性土状态的划分（粘性土状态的划分（GB 5000

8、7）状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL00IL0.250.25IL0.750.751.0粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度 饱和粘性土结构受到破坏其强度削弱的程度，可用灵敏度St表示。灵敏度是土在体积不变的条件下，原状土强度与扰动土强度之比。St 根据灵敏度可将饱和粘性土分为根据灵敏度可将饱和粘性土分为3类类 低灵敏度土 1St 2 中等灵敏度土 24土的渗透性与渗透变形土的渗透性与渗透变形 n n 1856年，法国学者达西（Darcy）首先进行了砂土的渗透试验，试验装置如图1-1-7所示。当过水断面1，2之间存在水头差时，水就会从水头高的断面向水头低的断面流动，1断面和2断面之间的总水头差为h1

9、h2，水流流经的距离为L。试验结果发现，流过土的横截面积的流量与水力坡度成正比，即达西定律达西定律 qkiA 或 vki 达西定律达西定律 的适用范围的适用范围n n砂土 n n不完全适用：密实粘土和粗粒土（如砾石、卵石）渗透力和渗透变形渗透力和渗透变形 n n渗透力是指流过土体的水流对土体施加的力渗透力是指流过土体的水流对土体施加的力 n n渗透变形：土体将要被渗透力携动或带走，即濒渗透变形：土体将要被渗透力携动或带走，即濒临渗透破坏的水力坡度称为临界水力坡度。当实临渗透破坏的水力坡度称为临界水力坡度。当实际水力坡度超过临界水力坡度，土体便会产生严际水力坡度超过临界水力坡度，土体便会产生严重

10、的渗透变形。渗透变形包括流土和管涌。产生重的渗透变形。渗透变形包括流土和管涌。产生渗透变形的临界水力坡度可由渗透试验或计算确渗透变形的临界水力坡度可由渗透试验或计算确定。定。土的压缩性及地基沉降计算土的压缩性及地基沉降计算n n压缩的原因：土粒的压缩、孔隙中水的压缩以及孔隙中水和气体被挤出。研究表明，在一般的工程荷载作用下，土粒和孔隙中水的压缩量与土总的压缩量相比很微小，可以忽略不计。因此，目前在研究土的压缩性时，均假定土的压缩主要是上述第3项原因引起的，即土在压力作用下，土粒重新排列，相互挤拢，孔隙中的水和气体被挤出，从而使土的孔隙体积减小。压缩试验与压缩性指标压缩试验与压缩性指标土样压缩示

11、意土样压缩示意 侧限压缩量公式侧限压缩量公式n nS=(e1-e2)/(1+e1)h 土的压缩曲线土的压缩曲线 压缩系数压缩系数 n nep曲线上任一点的斜率可用下式表示：a 负号表示随着压力p的增加，e逐渐减少 当压力变化不大时，可近似地用直线（割线段M1M2）代替该段压缩曲线，则该直线的斜率a称为土的压缩系数，用下式表示 压缩系数公式压缩系数公式 atan a的因次为p的倒数，常用kPa-1或MPa-1表示 常以常以p1=100kPa至至p2200kPa时的压时的压缩系数缩系数a1-2作为土的压缩性的判断指作为土的压缩性的判断指标标 a1-20.1 Mpa-1 低压缩性土0.1MPa-1a

12、1215 MPa低压缩性土 15 MPaEs4 MPa中压缩性土 Esp1，称为超固结土，是指土层在历史上所受过的前期固结压力大于目前土层的自重应力，即土层历史上曾有过相当厚的沉积物，并在土的自重应力作用下已达固结稳定状态，后来由于流水或冰川等作用而被冲蚀到现在的地面高度。其OCR1，且OCR越大表示超固结作用越大 依据超固结比（依据超固结比（OCR）分类）分类 n npcp1，称为欠固结土，是指土层在自重应力作用下尚未完成固结，土层的实际固结压力还小于现有自重应力，即新沉积的土层或人工填士在自重应力的作用下还未达到固结稳定状态，而固结完成后的地表将低于现在的地面，即OCR1 沉积土按受压历史

13、的分类沉积土按受压历史的分类 土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力n n库仑定律 法国科学家CA库仑（Coulomb）在1776年对土体进行了一系列的试验，提出土体的抗剪强度在应力变化不大的范围内，可表示为滑动面上法向应力的线性函数。即 tan c+tan 抗剪强度与法向压应力之间的关系抗剪强度与法向压应力之间的关系 n n无粘性土的抗剪强度仅由内摩擦力组成n n粘性土的抗剪强度由内摩擦力和粘聚力两个部分组成。内摩擦力内摩擦力 n n内摩擦力一是来自于剪切面上颗粒与颗粒粗糙面内摩擦力一是来自于剪切面上颗粒与颗粒粗糙面产生的滑动摩擦阻力，二是来自于颗粒之间嵌入产生的滑动摩擦阻力，二是

14、来自于颗粒之间嵌入和联锁作用产生的咬合摩擦阻力。滑动摩擦阻力和联锁作用产生的咬合摩擦阻力。滑动摩擦阻力的大小与作用于粒间的有效法向应力成正比。滑的大小与作用于粒间的有效法向应力成正比。滑动摩擦角的大小与颗粒的矿物成分有关。咬合摩动摩擦角的大小与颗粒的矿物成分有关。咬合摩擦阻力的大小与粒间有效法向应力有密切关系。擦阻力的大小与粒间有效法向应力有密切关系。当土体发生剪切时，相互咬合的颗粒要发生相对当土体发生剪切时，相互咬合的颗粒要发生相对移动，必须首先向上抬起，才能跨越相邻颗粒而移动，必须首先向上抬起，才能跨越相邻颗粒而移动。土粒之间的有效法向应力越大，土粒要上移动。土粒之间的有效法向应力越大，土

15、粒要上移就越困难，因而土的抗剪强度随剪切面上的有移就越困难，因而土的抗剪强度随剪切面上的有效法向应力增加而增加。效法向应力增加而增加。粘聚力粘聚力 n n粘聚力来自抵抗颗粒间相互滑动的力，它与粘性土颗粒之间的胶结作用，结合水膜以及水分子的引力作用有关。粘聚力的大小则与土的种类、密实度、含水量、结构等因素有密切关系。因此，它是构成粘性土抗剪强度的重要组成部分 土的内摩擦角土的内摩擦角和粘聚力和粘聚力c n n土的内摩擦角土的内摩擦角 和粘聚力和粘聚力c c是构成土的抗剪强度的是构成土的抗剪强度的基本要素。因此，准确测定和合理选用基本要素。因此，准确测定和合理选用c c，值对值对保证建筑工程的安全

16、使用和获得合理的工程造价保证建筑工程的安全使用和获得合理的工程造价具有十分重要的意义。但是具有十分重要的意义。但是c c，值的测定受到很值的测定受到很多因素的影响，如试验时的排水条件、剪切速率、多因素的影响，如试验时的排水条件、剪切速率、加荷方式、仪器类型和操作方法不同，得到的试加荷方式、仪器类型和操作方法不同，得到的试验结果不同，并且不能完全体现土体真正的内摩验结果不同，并且不能完全体现土体真正的内摩擦角和粘聚力。库仑定律中的擦角和粘聚力。库仑定律中的c c，也是对某一特也是对某一特定的具体条件而言。因此，要根据工程的具体条定的具体条件而言。因此，要根据工程的具体条件，例如地基土是排水条件还

17、是不排水条件，是件，例如地基土是排水条件还是不排水条件，是短期稳定性问题还是长期稳定性问题，选择适当短期稳定性问题还是长期稳定性问题，选择适当的试验方法，确定土的强度指标，尽可能使由试的试验方法，确定土的强度指标，尽可能使由试验测得的验测得的c c，值能反映土体的真实情况。值能反映土体的真实情况。土的极限平衡条件土的极限平衡条件 n n 如果土体的抗剪强度曲线和土中某点的应力圆已如果土体的抗剪强度曲线和土中某点的应力圆已知，则可根据两者在同一坐标图上的关系来确定知，则可根据两者在同一坐标图上的关系来确定该点所处的应力状态（图该点所处的应力状态（图1-1-191-1-19），以判断土体是），以判

18、断土体是否达到破坏。否达到破坏。n n 莫尔圆莫尔圆位于抗剪强度曲线之下，表示该点位于抗剪强度曲线之下，表示该点任一平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强任一平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度，即度，即f，土体已被剪破。实际上这种应力状态不可能存在，因为在此之前，该点早已沿某一平面剪破了，剪应力不可能超过土的抗剪强度。土的极限平衡条件土的极限平衡条件 n n根据极限应力圆与抗剪强度曲线相切于一点的几何关系，可建立粘性土和无粘性土的极限平衡条件。土中一点的极限平衡条件，是指当该点处于极限平衡状态时，其应力与抗剪强度的关系。对于粘性土，由下图中几何关系可知 n nsin 经整理得：sin 改

19、写上式：1（1sin）3（1+sin）+2ccos 1 举例举例n n1 1、地基中某点大主应力、地基中某点大主应力=450kPa=450kPa，小主应力，小主应力=100kPa=100kPa，,内摩擦角内摩擦角3030度，粘聚力度，粘聚力c=10c=10kPakPa，问，问该点是否会被剪坏？该点是否会被剪坏？n n解法一：比较角度解法一：比较角度n n解法二：比较力（大、小主应力）解法二：比较力（大、小主应力）坡顶土体的自立高度坡顶土体的自立高度n n由粘性土主动土压力公式=0 推知：n nZ0=2c/(ka)n n主动土压力系数：Ka=tan(45-/2)tan(45-/2)n n利用三角

20、函数公式则有:13tan2+2ctan 又有 31tan2 2ctan 抗剪强度指标的选择抗剪强度指标的选择 n n粘性土的抗剪强度指标，由于受剪切时的条件、应力历史粘性土的抗剪强度指标，由于受剪切时的条件、应力历史等因素的影响，在选择抗剪强度指标时，要考虑地基或土等因素的影响，在选择抗剪强度指标时，要考虑地基或土体的排水条件，加荷前土体的固结情况，加荷速度的快慢体的排水条件，加荷前土体的固结情况，加荷速度的快慢等现场工程条件。例如，在饱和粘性土地基上用较快速度等现场工程条件。例如，在饱和粘性土地基上用较快速度修建建筑物，可采用三轴仪不固结不排水剪或直剪仪快剪修建建筑物，可采用三轴仪不固结不排

21、水剪或直剪仪快剪试验的强度指标试验的强度指标cucu，即，即 u u0 0，以总应力法分析饱和粘性，以总应力法分析饱和粘性土的短期稳定性。对建成多年的建筑物地基，由于地基土土的短期稳定性。对建成多年的建筑物地基，由于地基土体本身已得到充分固结，需要考虑在其上快速加高，或对体本身已得到充分固结，需要考虑在其上快速加高，或对于突然来临的非常荷载，如地震荷载，当地基土体透水性于突然来临的非常荷载，如地震荷载，当地基土体透水性和排水条件不佳时，则可采用固结不排水剪或固结慢剪的和排水条件不佳时，则可采用固结不排水剪或固结慢剪的强度指标。一般认为，由三轴固结不排水试验确定有效应强度指标。一般认为，由三轴固

22、结不排水试验确定有效应力强度指标和宜用于分析地基的长期稳定性。力强度指标和宜用于分析地基的长期稳定性。有效应力法与总应力法有效应力法与总应力法 有效应力法概念明确，能够反映抗剪强度的本质，有效应力法概念明确，能够反映抗剪强度的本质，抗剪强度随有效应力而变化。但用有效应力法必抗剪强度随有效应力而变化。但用有效应力法必须采用三轴仪来测定土体中的孔隙水压力，因此须采用三轴仪来测定土体中的孔隙水压力，因此一些中小工程受限。一些中小工程受限。总应力法由于试验方法（如可采用直剪仪测抗剪总应力法由于试验方法（如可采用直剪仪测抗剪强度）和分析方法比较简单，对于中、小型工程强度）和分析方法比较简单，对于中、小型

23、工程可以从三种不同的排水条件的试验方法中，选出可以从三种不同的排水条件的试验方法中，选出最能反映现场条件的一种方法来测定抗剪强度。最能反映现场条件的一种方法来测定抗剪强度。地基的临塑荷载和塑性荷载地基的临塑荷载和塑性荷载 Zmax 从上式可知，塑性变形区最大开展深度zmax随基底压力增加而增大。使地基刚要出现而还未出现塑性变形区（即zmax0时的荷载称为临塑荷载，用pcr表示 n n若zmaxb/4或b/3，即塑性区最大开展深度限制在基础宽度l/4或1/3时，此时相应的界限荷载称为塑性荷载或。塑性荷载 土的工程分类土的工程分类n n地基规范将地基土（岩）划分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和

24、人工填土六大类。砂土的分类（砂土的分类（GB 50007）土的名称粗组质量分数/%砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于2mm的颗粒，2550粒径大于0.5mm的颗粒，50粒径大于0.25mm的颗粒，50粒径大于0.075mm的颗粒，85粒径大于0.075mm的颗粒，50粉土粉土 的特性的特性n n粉土是塑性指数Ip小于或等于10，粒径大于0.075 mm的颗粒的质量分数小于50的土。粉土的性质介于砂土或粘性土之间。粉土中其粒径为0.050.005mm的粉粒占绝大多数，水与土粒之间的作用明显地不同于粘性土和砂，主要表现粉粒的特征。粉土常显示出一些粘聚力或粒间引力和吸附力。粉土一般不是很好的地基材料，它难

25、以压实，太湿时在压实时易成“橡皮土”。粘性土粘性土 n n粘性土是塑性指数Ip大于10的土。地基规范按塑性指数将粘性土进一步划分为：n n 粘土 Ip17n n 粉质粘土 10 Ip17n n 塑性指数中的液限由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定而得 膨胀土膨胀土 n n“具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土”（自膨胀土地区建筑技术规范）膨胀土的初判方法膨胀土的初判方法(共共8条条)n n多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘；地边缘；地形平缓，无明显自然陡坎；地形平缓，无明显自然陡坎；常见常见浅层滑坡、地裂，新开挖的路

26、堑、边坡、基槽易浅层滑坡、地裂，新开挖的路堑、边坡、基槽易发生坍塌；发生坍塌；裂缝发育，方向不规则，常有光滑裂缝发育，方向不规则，常有光滑面和擦痕，裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土；面和擦痕，裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土；平时坚硬，遇水软化，自然条件下呈坚硬或硬塑平时坚硬，遇水软化，自然条件下呈坚硬或硬塑状态；状态；自由膨胀率一般大于自由膨胀率一般大于40%40%；未经处理未经处理的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性结构的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性结构较柔性结构严重；较柔性结构严重；建筑物开裂多发生在旱季，建筑物开裂多发生在旱季，裂缝宽度随季节变化。裂缝宽度随季节变化。简易试验：土块置

27、于电简易试验：土块置于电炉上加热会发出啪啪响声及闪光，干燥土块放入炉上加热会发出啪啪响声及闪光，干燥土块放入水中可见迅速崩解。水中可见迅速崩解。红粘土红粘土n n红粘土是指在湿热气候下碳酸盐系出露区的岩石，经长期的成土化学风化作用（又称红土化作用）而形成的高塑性粘土。红粘土分为原生红粘土和次生红粘土。颜色为棕红或褐黄，覆盖于碳酸盐岩系之上，其液限大于或等于50%的高塑性粘土，称为原生红粘土。原生红粘土经搬运、沉积后仍保留其基本特性，且其液限大于45%的粘土称为次生红粘土 冻土分类冻土分类 n n按现行规范，冻土分为多年冻土和季节性冻土。多年冻土是指含有固态水，且冻结状态持续二年或二年以上的土。

28、季节性冻土是指地表层冬季冻结、夏季全部融化的土。依据此定义，甘孜州的绝大部分地区（除部分常年积雪山坡外）属季节性冻土。季节性冻土区房屋的主要病害季节性冻土区房屋的主要病害n n季节性冻土区房屋的主要病害是由土的冻胀融沉引起的不均匀升降破坏，严重者倾斜甚至倒塌。n n 现有的防冻技术处理措施现有的防冻技术处理措施 n n 地基基础措施n n结构措施第第2章章 室室 内内 土土 工工 试试 验验n n土工室内试验很多，本节只介绍和土的工程性质较为密切的直接剪切试验、无侧限抗压强度试验、三轴压缩试验和渗透试验四种 直接剪切试验直接剪切试验 n n对同一种土至少取4个重度和含水量相同的试样，使其在不同

29、的作用下剪坏，做出f关系曲线，当变化不大时，f关系近似于直线，此即抗剪强度曲线，从图中可得c，值。直剪试验的缺点直剪试验的缺点 n n由于剪切面是被人为限定在上、下两个剪切盒由于剪切面是被人为限定在上、下两个剪切盒之间的平面，因而试验时土样的剪切破坏面并非之间的平面，因而试验时土样的剪切破坏面并非是最薄弱的面。是最薄弱的面。n n 剪切时上、下盒错开，受剪切面积逐渐减小，剪切时上、下盒错开，受剪切面积逐渐减小，而在计算抗剪强度时仍按原土样横截面积计算。而在计算抗剪强度时仍按原土样横截面积计算。n n 剪破面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏剪破面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开始，在

30、边缘发生应力集中现象。时先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象。n n试验时不能严格控制排水条件和量测孔隙水压试验时不能严格控制排水条件和量测孔隙水压力值。力值。无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验n n无侧限抗压强度试验实际上是三轴剪切试验的一种特殊情况，试样仍为正圆柱体，试验时只对试样施加轴向压力1，不施加围压，即30的不排水剪切试验。当试样剪破时，轴向压力1以qu表示，即表示试样在试验过程中，在侧向不受限制可以任意变形，因此qu称为无侧限抗压强度。由于30，所以只能求得一个过坐标原点的极限应力圆 无侧限抗压强度试验仪无侧限抗压强度试验仪试验结果计算试验结果计算n nf cu cu土的不排水

31、抗剪强度 qu无侧限抗压强度 三轴试验三轴试验 渗透试验渗透试验n n1 1、渗透试验用于测定试样的渗透系数。分为常水、渗透试验用于测定试样的渗透系数。分为常水头渗透试验和变水头渗透试验。其中，常水头渗头渗透试验和变水头渗透试验。其中，常水头渗透试验适用于粗颗粒土（如砂土），变水头渗透透试验适用于粗颗粒土（如砂土），变水头渗透试验适用于细颗粒土（粘土和粉土）。试验适用于细颗粒土（粘土和粉土）。n n2 2、常水头渗透试验中的常水头是靠调节供水管止、常水头渗透试验中的常水头是靠调节供水管止水夹，使进入圆筒的水量多于溢出的水量，溢水水夹，使进入圆筒的水量多于溢出的水量，溢水孔始终有水溢出，从而保持

32、圆筒内水位不变，即孔始终有水溢出，从而保持圆筒内水位不变，即试样处于常水头下渗透。试样处于常水头下渗透。n n3 3、变水头渗透试验前要将试样饱和。可用抽气或、变水头渗透试验前要将试样饱和。可用抽气或直接用变水头饱和。重新变化水位高度试验直接用变水头饱和。重新变化水位高度试验5656次，次，其结果在误差范围内即可。其结果在误差范围内即可。（常水头）渗透系数计算（常水头）渗透系数计算n nkT-水温为T度时的渗透系数n nQ-时间t秒内的渗出水量n nL-两测压管中心间距离n nA-试样的断面积n nH-平均水位差n nt-时间 第第2篇篇 地地 基基 基基 础础 检检 测测n n地基与基础概念

33、 地基基础工程设计原则地基基础工程设计原则 n n1、基底压力小于或等于地基的容许承载力。n n 2、地基计算变形量小于建筑物容许变形值。n n 地基变形特征有沉降量、倾斜、沉降差、相对弯曲和局部倾斜等。n n 3、水平力作用时应满足稳定要求 地基承载力地基承载力n n地基承受荷载的能力称为地基的承载力。通常区分为两种承载力，一种称为极限承载力，它是指地基即将丧失稳定性时的承载力。另一种称为容许承载力，它是指地基稳定有足够的安全度并且变形控制在建筑物容许范围内时的承载力。影响地基极限承载力的因素很多，除地基土的性质外，还与基础的埋置深度、宽度、形状有关 几类常用地基处理方法几类常用地基处理方法

34、 n n地基处理基本概念：。天然地基是否需要进行地基处理取决于地基能否满足建（构）筑物对地基的要求（包括稳定、变形和渗流三个方面的要求）。在土木工程建设中经常遇到的软弱土和不良土主要包括：软粘土、杂填土、冲填土、饱和粉细沙、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀土、多年冻土、盐渍土、岩溶、山洞、山区地基以及垃圾掩埋土地基等。建筑物主要存在的地基问题建筑物主要存在的地基问题 n n1.地基承载力和稳定性问题n n在建（构）筑物荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响建（构）筑物正常使用，甚至引起建（构）筑物破坏。边坡稳定也可归属这一类地基问题。建筑物主

35、要存在的地基问题建筑物主要存在的地基问题 n n2.2.沉降、水平位移及不均匀沉降问题沉降、水平位移及不均匀沉降问题n n在荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地在荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基产生变形。当建（构）筑物沉降、或水平位移基产生变形。当建（构）筑物沉降、或水平位移或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响建或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响建（构）筑物的正常使用，甚至可能引起破坏。建（构）筑物的正常使用，甚至可能引起破坏。建（构）筑物沉降量较大时，不均匀沉降往往也比（构）筑物沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大。不均匀沉降对建（构）筑物的危害较大。较大。不均匀沉降

36、对建（构）筑物的危害较大。湿陷性黄土遇水发生剧烈的变形，膨胀土遇水膨湿陷性黄土遇水发生剧烈的变形，膨胀土遇水膨胀、失水等也可包括在这一类地基问题中。胀、失水等也可包括在这一类地基问题中。建筑物主要存在的地基问题建筑物主要存在的地基问题 n n3.渗流问题n n地基的渗流量或水力比降超过允许值时，会发生较大水量损失，或因潜蚀和管涌使地基失稳而致建（构）筑物破坏造成工程事故。n n因原始地基不能满足承载力和变形（包括渗透）要求才需进行处理。处理后的地基必须经过质量检验合格后才能进行基础施工 换填垫层法换填垫层法 n n1 1适用范围：适用范围：适用范围：适用范围：浅层软弱地基及不均匀地基。浅层软弱

37、地基及不均匀地基。n n2 2层材料层材料层材料层材料：砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿：砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、其它工业废料、土工合成材料。渣、其它工业废料、土工合成材料。n n3 3施工施工施工施工：分层碾压（平碾、振碾），每层虚铺厚：分层碾压（平碾、振碾），每层虚铺厚度度200300mm200300mm。对粉质粘土、灰土、粉煤灰等还。对粉质粘土、灰土、粉煤灰等还要控制最优含水量。要控制最优含水量。n n4 4质量检验质量检验质量检验质量检验：压实系数必须满足要求；压实系数必须满足要求；载荷载荷试验试验 水泥粉煤灰碎石桩法（水泥粉煤灰碎石桩法（CFG n n1 1适用范围适用范

38、围适用范围适用范围：粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。：粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。n n2 2要选择合适的桩端持力层。要选择合适的桩端持力层。要选择合适的桩端持力层。要选择合适的桩端持力层。n n3 3根据现场条件选择施工工艺：根据现场条件选择施工工艺：根据现场条件选择施工工艺：根据现场条件选择施工工艺：n n长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中密以上的砂土；中密以上的砂土；长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注桩：适用于粘长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注桩：适用于粘性土、粉土、砂土，以

39、及对噪声或泥浆污染严格的场地；性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染严格的场地；振动成管振动成管灌注桩：适用于粉土、粘性土和素填土地基。灌注桩：适用于粉土、粘性土和素填土地基。n n4 4混合料要进行配合比试验。并满足塌落度。混合料要进行配合比试验。并满足塌落度。混合料要进行配合比试验。并满足塌落度。混合料要进行配合比试验。并满足塌落度。n n5 5混合料的泵送量应与拔管速度相匹配。混合料的泵送量应与拔管速度相匹配。混合料的泵送量应与拔管速度相匹配。混合料的泵送量应与拔管速度相匹配。n n6 6质量检测质量检测质量检测质量检测n n在桩身强度满足试验荷载条件并在施工结束在桩身强度满足试验荷载条

40、件并在施工结束2828天后进行复合地基载荷天后进行复合地基载荷试验试验 强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法 n n适用范围适用范围：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程 2设计：设计前必须通过设计：设计前必须通过现场试验确定其适用性和处现场试验确定其适用性和处理效果理效果（1 1）强夯设计：）强夯设计：处理深度直接查表；处理深度直接查表；夯击夯击次数由夯击次数与夯沉量的关系曲线确定；次数由夯击次数与夯沉量的关系曲线确定；夯夯击遍数：根据地基土的性质确定，一般采用点

41、夯击遍数：根据地基土的性质确定，一般采用点夯2323遍，最后再满夯遍，最后再满夯2 2遍；遍；夯间时间间隔：取决夯间时间间隔：取决于土中超孔隙水压力的消散时间；于土中超孔隙水压力的消散时间；夯点形状：夯点形状：等边（或等腰）三角形、正方形等；等边（或等腰）三角形、正方形等；处理范围：处理范围：基础边界外加宽处理深度的基础边界外加宽处理深度的1/21/2至至2/32/3，并不小于，并不小于3 3米；米；现场试夯后检测确定强夯参数。现场试夯后检测确定强夯参数。强夯置换设计强夯置换设计n n强夯置换墩的深度由土层条件确定，除厚层饱强夯置换墩的深度由土层条件确定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层到达较硬

42、土层上，并不和粉土外，应穿透软土层到达较硬土层上，并不超过超过7 7米；米；墩体材料：级配良好的块石、碎石、墩体材料：级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒，粒径大于矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒，粒径大于30mm30mm的的含量不超过全重的含量不超过全重的30%30%；夯击次数由现场试夯夯击次数由现场试夯确定；确定；墩位布置：等边三角形或正方形；墩位布置：等边三角形或正方形；墩墩间距：满堂布置时取锤径的间距：满堂布置时取锤径的2323倍，独立或条形基倍，独立或条形基础取锤径的础取锤径的1.521.52倍；倍；墩顶应铺墩顶应铺500mm500mm厚的褥垫厚的褥垫层；层；试夯确定参数；试夯

43、确定参数；软粘土只考虑墩体、饱软粘土只考虑墩体、饱和粉土可按复合地基考虑和粉土可按复合地基考虑 强夯置换设计强夯置换设计n n当地表土软弱或地下水位较高，夯前先降水；夯前先放线定夯点；当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备产生有害影响时，应设监测点，并设隔振沟等隔振或防震措施；每遍夯完后用推土机将夯坑填平，并测量高程。质量检测质量检测 n n强夯后隔规定时间进行承载力检测（原位试验和室内土工试验）、强夯置换的承载力检测除采用单墩载荷试验外，还应采用动力触探等查明墩着底情况及承载力与密度随深度的变化（对饱和粉土地基可按复合地基对待）；检测数量满足要求。高压喷射注浆法高压喷射注浆法 n n1 1

44、适用范围适用范围适用范围适用范围：适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、：适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。和碎石土等地基。n n2 2设计设计设计设计：计算同计算同CFGCFG桩；桩；现场试验定参数；现场试验定参数；n n3 3施工施工施工施工：工序为机具就位、贯入喷射管、喷射工序为机具就位、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗；注浆、拔管和冲洗；喷射孔与高压注浆泵的距喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于离不宜大于50m50m；分段提升的搭接长度不得小分段提升的搭接长度不得小于于100mm100mm；合理使用外加剂和复喷措施。合理使用外加剂和复喷措施。n n4 4质量检测质量检测质量检测质量检测：适用开挖、取芯、标贯、载荷试适用开挖、取芯、标贯、载荷试验或围井注水试验；验或围井注水试验；检测点的位置检测点的位置(有代表性、有代表性、出现异常部位、地基复杂部位出现异常部位、地基复杂部位)；满足间隔日期满足间隔日期要求（要求（28d28d）和检测数量要求。）和检测数量要求。十字板剪切试验十字板剪切试验