地基与基础讲座课件.ppt
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1、基基 础础 工工 程程建筑物建筑物 建建筑筑物物的的全全部部荷荷载载均均由由其其下下的的地地层层来来承承担担。受受建建筑筑物物影影响响的的那那一一部部分分地地层层称称为为地地基基;建建筑筑物物向向地地基基传传递递荷荷载载的的下下部部结结构构称为称为基础基础。地地 基基基基 础础上部结构上部结构地基及基础的概念地基及基础的概念建筑物三部分示意图建筑物三部分示意图地地 基基基基 础础上部结构上部结构 建建筑筑物物的的地地基基和和基基础础是是建建筑筑物物的的根根本本,它它们们一一旦旦出出现现问问题题,建建筑筑物物的的安安全全和和正正常常使使用用必必然然受受到到影影响响。建建筑筑物物的的事事故故,绝绝
2、大大多多数数都与都与地基地基和和基础基础有关。有关。组组成成地地层层的的土土或或岩岩石石是是自自然然界界的的产产物物。建建筑筑物物建建造造在在地地层层上上面面,所所以以建建筑筑物物场场地地的的工工程程地地质质条条件件是是决决定定地地基基基基础础设设计计和和施施工工的的先决条件。先决条件。地基基础设计必须满足的基本条件地基基础设计必须满足的基本条件 建建筑筑物物的的建建造造使使地地基基中中原原有有的的应应力力状状态态发生变化,所以地基基础的设计必须满足:发生变化,所以地基基础的设计必须满足:a.a.作作用用于于地地基基的的荷荷载载不不超超过过地地基基的的承承载载能力(能力(地基土的强度问题地基土
3、的强度问题););b.b.控控制制基基础础沉沉降降使使之之不不超超过过允允许许值值(地地基土的变形问题基土的变形问题)。)。地基地基地基地基:承受建筑物荷载应力与应变不能忽略承受建筑物荷载应力与应变不能忽略 的土层。(有一定深度和范围)的土层。(有一定深度和范围)基础基础基础基础:埋入土层一定深度并将荷载传给地基埋入土层一定深度并将荷载传给地基 的的建筑物下部结构建筑物下部结构。地地基基土土层层持力层持力层持力层持力层:直接支撑建筑物基础的土层。直接支撑建筑物基础的土层。下卧层下卧层下卧层下卧层:持力层下部的土层:持力层下部的土层。(软弱下卧层软弱下卧层)上上部部结结构构、基基础础、地地基基示
4、示意意图图基底压力基底压力压力扩散线压力扩散线下卧层下卧层地基地基持力层持力层地地基基天然地基:天然地基:没有经过人为处理,直接修建。没有经过人为处理,直接修建。人工地基:人工地基:承载力低,高压缩性的地基,承载力低,高压缩性的地基,经人工处理后才能修建。经人工处理后才能修建。上部结构、基础、地基间的关系上部结构、基础、地基间的关系:上部结构上部结构荷载荷载荷载荷载基础基础压力压力压力压力地基地基应力应力应力应力变形变形变形变形(三者间相互制约协同工作)(三者间相互制约协同工作)人工地基人工地基基岩层基岩层基岩层基岩层不均匀软土层不均匀软土层不均匀软土层不均匀软土层采用桩排式地下连续采用桩排式
5、地下连续墙及注浆方案进行处墙及注浆方案进行处理,直径理,直径1 14m4m的深的深入基岩的入基岩的4444根挖孔桩根挖孔桩形成一圈,像一巨大形成一圈,像一巨大的花盆,塔位于中间,的花盆,塔位于中间,在塔身内外地基中钻在塔身内外地基中钻孔灌注水泥浆加固地孔灌注水泥浆加固地基,塔体的不均匀沉基,塔体的不均匀沉降和倾斜得到了有效降和倾斜得到了有效控制。控制。水泥灌浆水泥灌浆水泥灌浆水泥灌浆苏州虎丘塔地基处理示意图苏州虎丘塔地基处理示意图浅基础常用形式与材料浅基础常用形式与材料毛石基础毛石基础毛石基础毛石基础毛石砼基础毛石砼基础毛石砼基础毛石砼基础柱下钢筋砼独立基础柱下钢筋砼独立基础筏形基础(板式与梁
6、板式)筏形基础(板式与梁板式)梁梁柱柱底版底版箱形基础柱柱顶板顶板隔板隔板梁梁底版底版钻孔灌注桩钻孔灌注桩深基础形式深基础形式挖孔灌注桩挖孔灌注桩现浇砼护壁现浇砼护壁成孔、支护成孔、支护浇注护壁浇注护壁成孔后浇注砼成孔后浇注砼钢筋笼钢筋笼活瓣圆台活瓣圆台形模板形模板土:土:岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程 形成的堆积物,由固体颗粒、水和气体组成的形成的堆积物,由固体颗粒、水和气体组成的 三相分散体系三相分散体系三相分散体系三相分散体系。(形成了土自身固有的特性)。(形成了土自身固有的特性)一、土的生成一、土的生成 土的成因与组成土的成因与组成 风
7、化:风化:风化:风化:物理风化物理风化机械破坏,无质变(称为原生矿物);机械破坏,无质变(称为原生矿物);化学风化化学风化水与大气作用,产生次生矿物;水与大气作用,产生次生矿物;生物风化生物风化动植物、微生物生长使岩石破坏变化动植物、微生物生长使岩石破坏变化。2 2、天然土可分为碎石土、砂土、粘性土、软土等、天然土可分为碎石土、砂土、粘性土、软土等、天然土可分为碎石土、砂土、粘性土、软土等、天然土可分为碎石土、砂土、粘性土、软土等粘性土是指塑性指数粘性土是指塑性指数粘性土是指塑性指数粘性土是指塑性指数IpIp大于的土大于的土大于的土大于的土、人工填土由人类活动堆积而成,其物质成分、人工填土由人
8、类活动堆积而成,其物质成分、人工填土由人类活动堆积而成,其物质成分、人工填土由人类活动堆积而成,其物质成分杂乱,一般均应性较差、强度低、压缩下高,长杂乱,一般均应性较差、强度低、压缩下高,长杂乱,一般均应性较差、强度低、压缩下高,长杂乱,一般均应性较差、强度低、压缩下高,长具有湿陷性。未经处理一般不得作为基础持力层。具有湿陷性。未经处理一般不得作为基础持力层。具有湿陷性。未经处理一般不得作为基础持力层。具有湿陷性。未经处理一般不得作为基础持力层。土的组成土的组成 土一般是由固体颗粒、水和气体组成的三相土一般是由固体颗粒、水和气体组成的三相孔隙介质。孔隙介质。水水水水气体气体气体气体孔孔孔孔 隙
9、隙隙隙土颗粒土颗粒土颗粒土颗粒土三相分布组成示意图土三相分布组成示意图粒组划分及特性粒组划分及特性粒组划分及特性粒组划分及特性d土颗粒粒径土颗粒粒径土颗粒粒径土颗粒粒径巨粒巨粒巨粒巨粒:漂石、块石:漂石、块石:漂石、块石:漂石、块石:d d200200;卵石、碎石:卵石、碎石:卵石、碎石:卵石、碎石:6060d d200200透水性大,无粘性。透水性大,无粘性。粗粒粗粒粗粒粗粒:砾粒、粗粒:砾粒、粗粒:砾粒、粗粒:砾粒、粗粒:2020d d6060,细粒:细粒:细粒:细粒:2 2d d2020;砂粒:砂粒:砂粒:砂粒:0.0750.075d d22透水性大,无粘性。透水性大,无粘性。易透水,无
10、粘性,松散。易透水,无粘性,松散。细粒细粒细粒细粒:粉粒:粉粒:粉粒:粉粒:0.0050.005d d0.0750.075;粘粒:粘粒:粘粒:粘粒:d d0.0050.005透水性小,稍有粘性。透水性小,稍有粘性。透水性很小,有粘性,可塑。透水性很小,有粘性,可塑。(二)土中水:(二)土中水:(二)土中水:(二)土中水:按物理状态按物理状态按物理状态按物理状态分为分为固态水(冰)固态水(冰)气态水(孔隙中水气)气态水(孔隙中水气)液态水液态水(有以下两种(有以下两种 存在方式,影响土性)存在方式,影响土性)结合水结合水弱结合水弱结合水强结合水强结合水 自由水自由水自由水自由水存于孔隙中存于孔隙
11、中(三)土中气体(三)土中气体 与大气相通时可排出,封闭气泡可使土与大气相通时可排出,封闭气泡可使土产生压缩性和弹性。(对土的性质影响相产生压缩性和弹性。(对土的性质影响相对较小)对较小)土的物理状态指标与工程特性土的物理状态指标与工程特性一、无粘性土(碎石土、砂土)的密实度一、无粘性土(碎石土、砂土)的密实度 无无粘粘性性土土的的密密实实度度与与其其工工程程性性质质有有着着密密切切的的关关系系。呈呈密密实实状状态态时时,为为良良好好地地基基;呈呈疏疏松松状状态态时,为不良地基。时,为不良地基。用用孔隙比孔隙比孔隙比孔隙比e判断判断e0.6 密实密实密实密实 是良好的天然地基是良好的天然地基是
12、良好的天然地基是良好的天然地基e 0.95 松散松散松散松散 不宜作天然地基不宜作天然地基不宜作天然地基不宜作天然地基 二、粘性土的物理特征二、粘性土的物理特征 即粘性土的即粘性土的软硬程度软硬程度因土粒与水作用强,因土粒与水作用强,故水对其工程性质影响大。故水对其工程性质影响大。(一)界限含水量(一)界限含水量(一)界限含水量(一)界限含水量(由试验测得)(由试验测得)(由试验测得)(由试验测得)粘性土由一种状态转变到另一种状态的粘性土由一种状态转变到另一种状态的分界含水量分界含水量分界含水量分界含水量 缩限缩限ws 塑限塑限wp(测)(测)液限液限wL(测)(测)固态固态 半固态半固态 可
13、塑状态可塑状态 流动状态流动状态(二)塑性指数(二)塑性指数(二)塑性指数(二)塑性指数 IP 表示土在可塑状态下的含水量变化范围。表示土在可塑状态下的含水量变化范围。塑性指数塑性指数塑性指数塑性指数 IP大,则粘粒(大,则粘粒(d0.005mm颗粒)含量多,颗粒)含量多,故工程上用于对土进行分类,即:故工程上用于对土进行分类,即:当:当:IP 10时为粘性土。时为粘性土。(三)液性指数(三)液性指数(三)液性指数(三)液性指数 IL 反映土不同天然含水量(反映土不同天然含水量(w)状态下软硬程度指标,状态下软硬程度指标,规范根据液性指数将粘性土划分为如下五种状态:规范根据液性指数将粘性土划分
14、为如下五种状态:液性指数液性指数液性指数液性指数IL000.250.250.750.751 IL 1坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑液性指数越大,土质越软,反之,土质越硬。液性指数越大,土质越软,反之,土质越硬。液性指数越大,土质越软,反之,土质越硬。液性指数越大,土质越软,反之,土质越硬。三、土的压实性(填土施工)三、土的压实性(填土施工)在工程建设中,经常会遇到填土或松软地基,为了改善在工程建设中,经常会遇到填土或松软地基,为了改善这些土的工程性质,常采用压实的方法使土变得密实。这些土的工程性质,常采用压实的方法使土变得密实。压实是指采用人工或机械以夯、碾、振动等方式,对压实是指采
15、用人工或机械以夯、碾、振动等方式,对土施加夯压能量,使土颗粒原有结构破坏,空隙减小,气土施加夯压能量,使土颗粒原有结构破坏,空隙减小,气体排出,重新排列压实致密,从而得到新的结构强度。体排出,重新排列压实致密,从而得到新的结构强度。四、土的渗透性四、土的渗透性 水流通过土中孔隙难易程度的性能称为水流通过土中孔隙难易程度的性能称为土的渗透性。土的渗透性。土颗粒移动土颗粒移动渗透变形渗透变形土体变形土体变形渗透破坏渗透破坏流砂流砂管涌管涌地基变形、下沉、破坏地基变形、下沉、破坏各类岩土的地基承载力特征值各类岩土的地基承载力特征值填土时间超过填土时间超过填土时间超过填土时间超过1010年的黏土及粉质
16、黏土年的黏土及粉质黏土年的黏土及粉质黏土年的黏土及粉质黏土地基变形允许值地基变形允许值 一般建筑物的地基允许变形值可一般建筑物的地基允许变形值可按下表规定采用。按下表规定采用。注:注:1.本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值;本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值;2.有括号者仅适用于中压缩性土;有括号者仅适用于中压缩性土;3.l为相邻柱基的中心距离(为相邻柱基的中心距离(mm););Hg为自室外地面起算的建筑物高度(为自室外地面起算的建筑物高度(m)。)。变变 形形 特特 征征地地 基基 土土 类类 别别中、低压缩性土中、低压缩性土高压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜砌体承重结构
17、基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差工业与民用建筑相邻柱基的沉降差(1)框架结构)框架结构(2)砌体墙填充的边排柱)砌体墙填充的边排柱(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002l0.0007l0.005l0.003l0.001l0.005l单层排架结构(柱距为单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量()柱基的沉降量(mm)(120)200桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)纵向纵向横向横向0.0040.003多层和高层建筑的整体倾斜多层和高层建筑的整体倾斜Hg242424Hg6
18、0606060Hg100100Hg1000.0040.0030.00250.002体形简单的高层建筑基础的平均沉降量(体形简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜高耸结构基础的倾斜Hg20202020Hg50505050Hg100100100100Hg150150150150Hg200200200200Hg2502500.0080.0060.0050.0040.0030.002高耸结构基础的沉降量(高耸结构基础的沉降量(mm)Hg100100100100Hg200200200200Hg250250400300200均布荷载下不同基础形状时的沉降变化规律均布荷载下不同基础形
19、状时的沉降变化规律 在基础面积相同的情况下,圆形基础的沉降要在基础面积相同的情况下,圆形基础的沉降要在基础面积相同的情况下,圆形基础的沉降要在基础面积相同的情况下,圆形基础的沉降要小于方形基础;方形基础的沉降要小于矩形基础;小于方形基础;方形基础的沉降要小于矩形基础;小于方形基础;方形基础的沉降要小于矩形基础;小于方形基础;方形基础的沉降要小于矩形基础;长宽比较小的矩形基础的沉降要小于长宽比较大的长宽比较小的矩形基础的沉降要小于长宽比较大的长宽比较小的矩形基础的沉降要小于长宽比较大的长宽比较小的矩形基础的沉降要小于长宽比较大的矩形基础。矩形基础。矩形基础。矩形基础。矩形基础的沉降随基础长宽比的
20、增加而加大,矩形基础的沉降随基础长宽比的增加而加大,矩形基础的沉降随基础长宽比的增加而加大,矩形基础的沉降随基础长宽比的增加而加大,因此,应避免采用长宽比过大的矩形基础,一般应因此,应避免采用长宽比过大的矩形基础,一般应因此,应避免采用长宽比过大的矩形基础,一般应因此,应避免采用长宽比过大的矩形基础,一般应将基础的长宽比控制在将基础的长宽比控制在将基础的长宽比控制在将基础的长宽比控制在3 3以内,以获得比较满意的以内,以获得比较满意的以内,以获得比较满意的以内,以获得比较满意的技术经济效果。技术经济效果。技术经济效果。技术经济效果。软弱地基及软弱下卧层地基软弱地基及软弱下卧层地基 基础底面以下
21、,当土层的地基承载力低于持力基础底面以下,当土层的地基承载力低于持力基础底面以下,当土层的地基承载力低于持力基础底面以下,当土层的地基承载力低于持力层层层层1/31/3时,则该土层为时,则该土层为时,则该土层为时,则该土层为软弱下卧层。软弱下卧层。软弱下卧层。软弱下卧层。软弱地基指主要由淤泥、淤泥质土、冲天土、软弱地基指主要由淤泥、淤泥质土、冲天土、软弱地基指主要由淤泥、淤泥质土、冲天土、软弱地基指主要由淤泥、淤泥质土、冲天土、杂填土或其他高压缩性土构成的地基,其主要问题杂填土或其他高压缩性土构成的地基,其主要问题杂填土或其他高压缩性土构成的地基,其主要问题杂填土或其他高压缩性土构成的地基,其
22、主要问题是:承载力不足及地基变形过大。是:承载力不足及地基变形过大。是:承载力不足及地基变形过大。是:承载力不足及地基变形过大。软弱下卧层地基指在地基受力层范围内存在软软弱下卧层地基指在地基受力层范围内存在软软弱下卧层地基指在地基受力层范围内存在软软弱下卧层地基指在地基受力层范围内存在软弱地基土层的地基。弱地基土层的地基。弱地基土层的地基。弱地基土层的地基。应避免在软弱地区进行工程建设,不应在未经应避免在软弱地区进行工程建设,不应在未经应避免在软弱地区进行工程建设,不应在未经应避免在软弱地区进行工程建设,不应在未经处理的软土地基上建造高层建筑。处理的软土地基上建造高层建筑。处理的软土地基上建造
23、高层建筑。处理的软土地基上建造高层建筑。对基础埋深的常见问题的理解对基础埋深的常见问题的理解 控制基础埋深的根本目的是满足上部结构的控制基础埋深的根本目的是满足上部结构的抗倾覆稳定性和地基稳定及变形要求;抗倾覆稳定性和地基稳定及变形要求;基础具有一定的埋深后,地下室前后墙体的基础具有一定的埋深后,地下室前后墙体的被动土压力和侧墙的摩擦力对基础的摆动有一被动土压力和侧墙的摩擦力对基础的摆动有一定的限制作用;定的限制作用;基础有一定的埋置深度对抗震有力,可以减基础有一定的埋置深度对抗震有力,可以减少上部结构的地震反应;少上部结构的地震反应;对多、高层建筑,设置地下室可以降低地基的对多、高层建筑,设
24、置地下室可以降低地基的附加应力从而减少地基的沉降量。附加应力从而减少地基的沉降量。软土地基处理软土地基处理 地基处理的目的:地基处理的目的:地基处理的目的:地基处理的目的:对地基进行必要的加固或改对地基进行必要的加固或改良,提高地基的强度,保证地基的稳定,降低良,提高地基的强度,保证地基的稳定,降低压缩性,减少基础的沉降或不均匀沉降。压缩性,减少基础的沉降或不均匀沉降。适用情况适用情况适用情况适用情况:拟建建筑物或已建工程地基加固。拟建建筑物或已建工程地基加固。地基处理方法及适用情况地基处理方法及适用情况序号序号处理方法处理方法适用地基类型适用地基类型说明说明1机械压实机械压实含水量一定的黏土
25、、填土含水量一定的黏土、填土浅层处理浅层处理2换填法换填法淤泥、淤泥质土、素杂填土淤泥、淤泥质土、素杂填土浅层处理浅层处理3预压法预压法淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和粘土淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和粘土浅层处理浅层处理4强夯法强夯法碎石、砂、粉土、黏性土、杂素填土碎石、砂、粉土、黏性土、杂素填土深层处理深层处理5振冲法振冲法黏性土、粉土、人工填土黏性土、粉土、人工填土深层处理深层处理6挤密桩法挤密桩法地下水位以上的素杂填土地下水位以上的素杂填土深层处理深层处理7砂石桩法砂石桩法松散砂土、素填土、杂填土松散砂土、素填土、杂填土深层处理深层处理8深层搅拌深层搅拌粉土、含水量高粉土、含水量高fa129
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