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建筑地基基础工程的概念设计和实例分建筑地基基础工程的概念设计和实例分析及岩土工程新技术的介绍析及岩土工程新技术的介绍（（济南济南））（（济南济南））刘金波刘金波博士博士（中国建筑科学研究院地基基础研究所）（中国建筑科学研究院地基基础研究所）电话：电话：010010--6451739864517398，，1360105662113601056621电话：电话：010010--6451739864517398，，1360105662113601056621前言前言前言前言从事程设计施的体会从事程设计施的体会11、从事工程设计施工的体会、从事工程设计施工的体会22、讲课的方法、讲课的方法22、讲课的方法、讲课的方法从基本概念出发，将一些工程实例和基本从基本概念出发，将一些工程实例和基本概念结合讲解从这些工程实例中体会概概念结合讲解从这些工程实例中体会概概念结合讲解，从这些工程实例中体会概概念结合讲解，从这些工程实例中体会概念。具体讲课采用提纲结合简图进行分析念。具体讲课采用提纲结合简图进行分析讲解。讲解。33、讲课希望达到的效果、讲课希望达到的效果（（11）帮助利用基本概念指导复杂工程问题）帮助利用基本概念指导复杂工程问题（（11）帮助利用基本概念指导复杂工程问题）帮助利用基本概念指导复杂工程问题处理；处理；（（22）增强创新意识和民族自信心；）增强创新意识和民族自信心；（（33）和大家进行交流）和大家进行交流（（33）和大家进行交流。）和大家进行交流。一地基基础概念设计一地基基础概念设计、地基基础概念设计、地基基础概念设计地基基础设计的的地基基础设计的的（一）地基基础设计的目的（一）地基基础设计的目的地基基础设计的根本目的是满足建筑物对地基基础设计的根本目的是满足建筑物对地基基础设计的根本目的是满足建筑物对地基基础设计的根本目的是满足建筑物对承载力和变形的要求。承载力和变形的要求。地基基础设计包含三个步骤地基基础设计包含三个步骤地基基础设计包含三个步骤：地基基础设计包含三个步骤：11、概念设计；、概念设计；、概念设计；、概念设计；22、具体计算；、具体计算；计算数据的分析和利用计算数据的分析和利用33、计算数据的分析和利用。、计算数据的分析和利用。（二）（二）地基基础概念设计地基基础概念设计何为地基基础工程的概念设计何为地基基础工程的概念设计11、何为地基基础工程的概念设计、何为地基基础工程的概念设计所谓地基基础的概念设计就是将力学概念、所谓地基基础的概念设计就是将力学概念、所谓地基基础的概念设计就是将力学概念、所谓地基基础的概念设计就是将力学概念、土力学概念、岩土性质的基本概念、地质土力学概念、岩土性质的基本概念、地质演化的科学规律地下水的渗流概念各演化的科学规律地下水的渗流概念各演化的科学规律、地下水的渗流概念、各演化的科学规律、地下水的渗流概念、各种施工工艺的特点、各种结构体系的特点、种施工工艺的特点、各种结构体系的特点、岩土与结构的共同作用当地的经验等综岩土与结构的共同作用当地的经验等综岩土与结构的共同作用、当地的经验等综岩土与结构的共同作用、当地的经验等综合应用到地基基础工程方案的确定中，称合应用到地基基础工程方案的确定中，称为概念设计。为概念设计。举例魏公村支护泰安某程北京胡家举例魏公村支护泰安某程北京胡家举例魏公村支护、泰安某工程、北京胡家举例魏公村支护、泰安某工程、北京胡家楼工程、淄博基坑支护、某人工挖孔桩。楼工程、淄博基坑支护、某人工挖孔桩。概念设计分为概念设计分为（（11）整体方案的概念）整体方案的概念((桥设计桥设计乌克兰乌克兰唐唐（（11）整体方案的概念）整体方案的概念((桥设计桥设计..乌克兰乌克兰..唐唐山山))；；（（22）施工工艺的概念；）施工工艺的概念；（（33）经济的概念）经济的概念（（33）经济的概念；）经济的概念；（（44）环保的概念。介绍）环保的概念。介绍11、、44。。（三）进行概念设计的必要性（三）进行概念设计的必要性（三）进行概念设计的必要性（三）进行概念设计的必要性11、地基岩土种类多样工程特性不同；、地基岩土种类多样工程特性不同；11、地基岩土种类多样工程特性不同；、地基岩土种类多样工程特性不同；国标国标《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》将地基岩将地基岩土分为岩石碎石土砂土粉土黏性土分为岩石碎石土砂土粉土黏性土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土等几大类，又补充了几类特土和人工填土等几大类，又补充了几类特殊土如淤泥、红粘土、膨胀土、湿陷性土。殊土如淤泥、红粘土、膨胀土、湿陷性土。每一类土成因、工程特性差异很大。每一类土成因、工程特性差异很大。每类土成因、工程特性差异很大。每类土成因、工程特性差异很大。22、影响土力学性质的因素很多；、影响土力学性质的因素很多；自身自身11））受自身结构和应力史的影响；受自身结构和应力史的影响；22））受含水量的影响；受含水量的影响；22））受含水量的影响；受含水量的影响；33））受时间的影响；受时间的影响；44））受加荷受加荷速率的影响（首钢曹妃店、降速率的影响（首钢曹妃店、降水）；水）；水；水；55））受施工工艺的影响（挤土桩、钻孔桩）；受施工工艺的影响（挤土桩、钻孔桩）；地基基础工程设计中的两个重要指标地基基础工程设计中的两个重要指标33、地基基础工程设计中的两个重要指标－、地基基础工程设计中的两个重要指标－承载力和变形的确定计算存在很多不定因承载力和变形的确定计算存在很多不定因素，理论还需完善。素，理论还需完善。44上部结构形式多样各有特点（各种结构体系）上部结构形式多样各有特点（各种结构体系）44、上部结构形式多样，各有特点（各种结构体系）、上部结构形式多样，各有特点（各种结构体系）55、规范不可能解决所有问题，且在不断的完善提、规范不可能解决所有问题，且在不断的完善提高（如后浇带桩的选型布置桩基的沉降计算高（如后浇带桩的选型布置桩基的沉降计算高（如后浇带、桩的选型布置、桩基的沉降计算高（如后浇带、桩的选型布置、桩基的沉降计算存在的问题）。一些规范之间存在着不协调，不存在的问题）。一些规范之间存在着不协调，不完善完善完善。完善。66、岩土工程领域目前已进入技术、设备竞争、创、岩土工程领域目前已进入技术、设备竞争、创新的时代，施工工艺的好坏判断依赖基本概念新的时代，施工工艺的好坏判断依赖基本概念（（如灌注桩成孔可分为如灌注桩成孔可分为沉管成孔、钻入成孔、冲击成孔、抓掘成孔、沉管成孔、钻入成孔、冲击成孔、抓掘成孔、螺旋挖规的地法有螺旋挖规的地法有种种螺旋成孔、人工挖孔；规范列出的地基处理方法有近螺旋成孔、人工挖孔；规范列出的地基处理方法有近2020种）；种）；77、目前设计中过分依赖程序；（考题）、目前设计中过分依赖程序；（考题）88、过细的分工要求有整体概念（易出现问题）。、过细的分工要求有整体概念（易出现问题）。（四）具体计算（四）具体计算具具根据简化的数学模型采用手算或计算程序对地基根据简化的数学模型采用手算或计算程序对地基基础工程的具体问题进行计算。基础工程的具体问题进行计算。基础工程的具体问题进行计算。基础工程的具体问题进行计算。具体计算必须与概念设计的思想结合起来才能发具体计算必须与概念设计的思想结合起来才能发挥作用注意如下挥作用注意如下挥作用，注意如下：挥作用，注意如下：11、设计者在应用公式或计算软件时，应对软件和、设计者在应用公式或计算软件时，应对软件和数学模型的适用条件有正确的理解了解这些假数学模型的适用条件有正确的理解了解这些假数学模型的适用条件有正确的理解，了解这些假数学模型的适用条件有正确的理解，了解这些假定条件与工程实际的符合程度；（如文克尔定条件与工程实际的符合程度；（如文克尔（（EikEik）模型假定地基土上任点处变形与该）模型假定地基土上任点处变形与该（（E.winkerE.winker）模型假定地基土上任一点处变形与该）模型假定地基土上任一点处变形与该点承受的压力成正比，与其它点无关，实际地基点承受的压力成正比，与其它点无关，实际地基是连续介质表面任点的变形量不仅取决于是连续介质表面任点的变形量不仅取决于是一连续介质，表面任一点的变形量不仅取决于是一连续介质，表面任一点的变形量不仅取决于直接作用在该点的荷载，而且与整个地面荷载有直接作用在该点的荷载，而且与整个地面荷载有关因此严格符合文克尔模型的地基是不存在）关因此严格符合文克尔模型的地基是不存在）关，因此严格符合文克尔模型的地基是不存在）关，因此严格符合文克尔模型的地基是不存在）22、了解计算方法的局限性和可能产生的偏、了解计算方法的局限性和可能产生的偏差，避免盲目套用犯概念性的错误（复合差，避免盲目套用犯概念性的错误（复合地基和桩基的沉降计算）地基和桩基的沉降计算）。。地基和桩基的沉降计算）地基和桩基的沉降计算）。。（五）计算数据的分析和利用（五）计算数据的分析和利用计算的数据要符合基本力学规律和类似的计算的数据要符合基本力学规律和类似的计算的数据要符合基本力学规律和类似的计算的数据要符合基本力学规律和类似的工程经验。（济阳某工程工程经验。（济阳某工程))。。二地基基础工程设计中的一些概念二地基基础工程设计中的一些概念（）荷载的基本概念（）荷载的基本概念二、地基基础工程设计中的些概念二、地基基础工程设计中的些概念（一）荷载的基本概念（一）荷载的基本概念地基基础工程设计中的荷载绝大部分都地基基础工程设计中的荷载绝大部分都程设计中的荷载大部分都程设计中的荷载大部分都是承受上部结构荷载，根据是承受上部结构荷载，根据《《建筑结构荷建筑结构荷载规范载规范》》上部结构荷载分为三类：上部结构荷载分为三类：载规范载规范》》上部结构荷载分为三类：上部结构荷载分为三类：11、永久荷载，如结构自重、土压力等；、永久荷载，如结构自重、土压力等；22、可变荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、、可变荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、风、雪荷载等。风、雪荷载等。风、雪荷载等。风、雪荷载等。33、偶然荷载，如：爆炸力、撞击力等。、偶然荷载，如：爆炸力、撞击力等。岩土工程设计中采用的荷载以上部结构荷岩土工程设计中采用的荷载以上部结构荷载组合值的形式出现分为三种：载组合值的形式出现分为三种：载组合值的形式出现分为三种：载组合值的形式出现分为三种：11、基本组合，用于基础的弯、剪、冲和地、基本组合，用于基础的弯、剪、冲和地基的滑移倾覆或稳定基的滑移倾覆或稳定基的滑移、倾覆或稳定；基的滑移、倾覆或稳定；22、标准组合，用于确定基础底面积、桩数；、标准组合，用于确定基础底面积、桩数；33、准永久组合，用于计算建筑物的沉降、、准永久组合，用于计算建筑物的沉降、差异沉降、倾斜。差异沉降、倾斜。差异沉降、倾斜。差异沉降、倾斜。天津某工程桩基天津某工程桩基44对于抗浮计算只采用永久荷载不考对于抗浮计算只采用永久荷载不考44、对于抗浮计算，只采用永久荷载，不考、对于抗浮计算，只采用永久荷载，不考虑可变荷载的影响。虑可变荷载的影响。((二）地基基础设计中的一些基本概念二）地基基础设计中的一些基本概念11、土的组成、土的组成土是固体颗粒、液态水和气体组成的多孔介质。土是固体颗粒、液态水和气体组成的多孔介质。22、土变形的时效性、土变形的时效性和一般建筑材料相比，土的变形具有两个特点，和一般建筑材料相比，土的变形具有两个特点，是大变形二是变形的时效性是大变形二是变形的时效性一是大变形，二是变形的时效性。一是大变形，二是变形的时效性。土变形的时效性主要指土体的变形和时间有关。土变形的时效性主要指土体的变形和时间有关。在外力作用下颗粒趋向新的而稳定的位置移在外力作用下颗