土力学课件清华大学岩土工程勘察

6.1概述6工程建设的岩土工程勘察土力学与地基基础6岩土工程勘察6.1.1岩土工程勘察的目的（1）盲目设计施工的后果（2）粗心大意危害极大（3）结合实际防止事故（4）技术先进高效投资土力学与地基基础6岩土工程勘察6.1.2岩土工程勘察分级场地等级地基等级工程的规模和特征失事后果场地的复杂程度地基的复杂程度工程重要性等级岩土工程勘察等级（甲级、乙级、丙级）（一、二、三级）（一、二、三级）（一、二、三级）土力学与地基基础6岩土工程勘察6.1.3野外勘察的准备工作（1）收集资料（2）编制岩土工程勘察纲要（3）检验机具，落实人员（4）现场踏勘定位勘察工作4阶段：●可行性研究勘察——选择场址方案建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行，即●初步勘察——初步设计●详细勘察——施工图设计●施工勘察——场地条件复杂或有特殊要求★场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。★当建筑物平面位置已经确定，且场地或其附近已有岩土工程资料时，可根据实际情况直接进行详细勘察。6.2各阶段勘察的内容与要求土力学与地基基础6岩土工程勘察土力学与地基基础6岩土工程勘察6.2.1可行性研究勘察●搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料；对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，符合：●通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件；●当工程地质条件复杂，可进行工程地质测绘和必要勘探工作；●当有两个或两个以上拟选场地时，应进行比选分析。土力学与地基基础6岩土工程勘察6.2.2初步勘察应对场地内拟建建筑地段的稳定性做出评价。（1）目的（2）主要任务6.2.3详细勘察（1）目的（2）主要任务6.2.4施工勘察（1）目的（2）主要任务土力学与地基基础6岩土工程勘察6.3岩土工程勘察方法勘探方法钻探掘探触探机钻手钻井探、槽探、洞探静力动力标准贯入试验圆锥动力触探土力学与地基基础6岩土工程勘察6.3.1钻探法（1）定义——利用钻机等工具在地基中钻孔，取土样现场鉴别土类，取原状土进行室内试验的勘探方法。（2）手钻●麻花钻——土的结构破坏，用于分层定名●勺形钻——软土●洛阳铲——洞穴●北京铲等——杂填土适用范围：中小型工程，浅部土层，通常6m左右。土力学与地基基础6岩土工程勘察（3）机钻（b）钻进方法●冲击——碎石土●振动——砂土●静压——软土（a）钻机●回转——粘性土、软土●冲洗土力学与地基基础6岩土工程勘察（4）取土器●流塑、软塑粘性土——固定活塞薄壁取土器●硬塑粘性土——回转三重管取土器●砂类土——回转单动三重管（5）注意事项薄壁取土器土力学与地基基础6岩土工程勘察6.3.2触探法6.3.2.1圆锥动力触探（DPT,dynamicpenetrationtest）●轻型（1）方法（2）适用范围●强风化，全风化岩石、粉土、砂土和碎石（3）试验仪器——按锤击能量大小●重型●超重型土力学与地基基础6岩土工程勘察6.3.2.2标准贯入试验（SPT,Standardpenetrationtest）（1）方法（3）试验装置●标准贯入器（2）适用范围●穿心锤●钻杆●一般粘性土●粉土●砂土土力学与地基基础6岩土工程勘察●标准贯入击数N3050NS式中，为50击时的贯入度。S（6）成果应用●N值离散性较大，选用应慎重（7）扩展（4）试验程序（5）试验结果土力学与地基基础6岩土工程勘察（3）试验装置——静力触探仪6.3.2.3静力触探（CPT,conepenetrationtest）（1）方法（2）适用土类：粘性土、粉土、砂土、含少量碎石的土●反力系统用静力匀速将标准规格的探头压入土中，同时量测探头阻力，测定土的力学特性的勘探和测试方法。●加压系统：机械式和液压式●触探头：单桥探头和双桥探头●测量系统土力学与地基基础6岩土工程勘察CLD-3型机械式静力触探仪土力学与地基基础6岩土工程勘察●比贯入阻力sPpA（6-2）●锥尖阻力ccQqA（6-3）●侧壁摩阻力fssPfF（6-4）（4）试验结果——不同深度的成果曲线●摩阻比fscRfq（5）静力触探结果的应用——依据地区经验●划分土层和土类●估算强度和变形参数●估算地基承载力和单桩承载力土力学与地基基础6岩土工程勘察6.3.3掘探——井探、槽探、洞探（1）原理（3）成果——在建筑场地上用人工开挖探井、探槽或平洞，直接观察了解槽壁土层情况与性质。（2）适用条件●钻探法难以进行勘察的土层●钻探法难以准确查明的土层（4）优缺点●黄土地基勘察土力学与地基基础6岩土工程勘察6.4地基土的野外鉴别与描述6.4.1地基土野外鉴别（1）必要性（2）鉴别方法6.4.2土的野外描述（1）颜色（2）密度（4）粘性土的稠度（5）含有物（3）湿度（6）其它土力学与地基基础6岩土工程勘察6.5岩土工程勘察成果报告（略）6.5.1文字部分6.5.2图表部分6.6验槽（略）6.6.1验槽的目的6.6.2验槽的内容6.6.3验槽注意事项土力学与地基基础6岩土工程勘察[1]屈智炯.基础工程学[M].北京:中国水利水电出版社,1999.参考资料：[2]中华人民共和国建设部.GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]中华人民共和国水利部.SL237-1999土工试验规程[S].北京:中国水利水电出版社,1999.●掌握岩土工程勘察4阶段的划分；●掌握岩土工程勘察方法，即钻探、掘探和触探的方法、适用范围和优缺点。本章要求：习题：●复习思考题6.2、6.10土力学与地基基础6岩土工程勘察土力学与地基基础6岩土工程勘察土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.1概述7.1.1地基基础的重要性与复杂性（1）地基基础的重要性（2）地基基础的复杂性（3）地基基础设计考虑因素7.1.2地基基础方案的类型（1）天然地基上的浅基础——优先采用（2）不良地基人工处理后的浅基础（3）桩基础（4）深基础7天然地基上浅基础的设计土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.1.3天然地基上浅基础的设计内容与步骤7.1.4浅基础设计所需资料（1）初步设计基础的结构型式、材料和平面布置；（2）确定基础的埋置深度；（3）计算地基承载力特征值；（4）确定基础平面尺寸；（5）确定基础剖面尺寸；（6）下卧软土层验算；（7）地基变形和稳定性验算；（8）基础细部和构造设计，绘制基础施工图；土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.2浅基础的类型7.2.1浅基础的结构类型——基础的构造类型与上部结构特点、荷载大小和地质条件有关。（1）独立基础●柱下独立基础土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计●墙下独立基础☆荷载较小、地基土性质较好☆分无筋扩展基础和扩展基础土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计（2）条形基础☆柱荷载较大，地基承载力较低☆分刚性和钢筋混凝土条形基础☆分墙下条形基础和柱下条形基础土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计（3）十字交叉基础土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计（4）筏板基础☆上部荷载较大，地基软弱或地下防渗时采用☆整体刚度好，能调整不均匀沉降，抗震性能较好☆如在深厚软土层中沉降较大，且亦倾斜土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计（5）箱形基础☆上部荷载较大，十字交叉基础无法满足要求，不宜采用桩基础时采用☆埋深大，为补偿基础☆刚度好、抗震性能好☆施工技术高、耗材、基坑开挖量大土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.2.2基础的材料7.2.2.1无筋扩展基础——基础材料具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度不高，应满足材料刚性角α的要求，即基础台阶宽高比tanbbhh（7-1）土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.2.2.2扩展基础——材料为钢筋砼，抗弯和抗剪性能良好。7.2.2.3对基础材料的要求（1）砖（2）石料（3）砂浆（4）混凝土（5）钢筋混凝土（6）灰土（7）三合土土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.3基础的埋置深度7.3.1上部结构情况基本原则：●尽量浅埋●最小埋深≥0.5m（岩石地基除外）●满足地基稳定性和变形要求●地下室：受地下空间控制●大型设备：受管线埋置影响●水塔等：埋深大，满足抗倾稳定性要求●风、地震水平荷载：☆桩箱和桩筏基础不宜小于建筑物高度的1/18~1/20☆岩石地基上的高层建筑，埋深满足抗滑稳定要求土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.3.2工程地质和水文地质条件选择合适的地基持力层：●低压缩性均匀土层：取满足其它要求的最小值●高压缩性土层：地基处理后取值或深基础●上软（2m）下硬土层：取下层土为持力层●上软（2m）下硬土层：同第2条●上硬下软土层：宽基浅埋●地下水：浅埋，地下水位以上土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.3.3当地冻结深度（1）冻胀、融陷和冻结深度（2）季节性冻胀土的基础最小埋置深度mindmaxdzh（7-4）（3）季节性冻胀土的设计冻深d0zszwzezz，标准冻深；，环境（村、镇、旷野，城市近郊，城市市区）对冻深的影响系数；，土的冻胀性对冻深的影响系数；，土的类别对冻深的影响系数；zs式中，为基础底面下允许残留冻土层的最大厚度；maxhzwze0z（7-3）土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计（5）防冻害措施（特强、强冻胀和冻胀地基）（4）考虑冻深的基础布置（水工、铁路桥涵）土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.3.4建筑场地的环境条件7.3.4.1相邻建筑物的影响（1）基础埋深小于相邻建筑物基础埋深（2）增大距离（3）对邻近建筑物加固原有新建土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.3.4.2土坡的影响7.3.4.3水流和波浪冲刷的影响●基础埋置于冲刷深度以下2～2.5m土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.4地基计算7.4.1基本规定（1）地基基础设计等级（2）地基计算的规定（3）荷载效应最不利组合与相应的抗力极限7.4.2承载力计算（1）基底压力的要求（2）基底压力计算kkmaxkmina2pppfkmaxa1.2pf●中心荷载情况●偏心荷载情况（7-5）（7-6）土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.4.3地基承载力特征值及影响其大小的因素（1）地基土的成因与堆积年代（2）地基土的物理力学性质（3）地下水（4）建筑物情况7.4.4地基承载力特征值的确定（1）按载荷试验（2）按土的抗剪强度指标计算（3）工程类比法（4）地基承载力特征值的深宽修正aakbd(3)(0.5)mffbd（7-11）7.4.5地基变形计算土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.4.6软弱下卧层强度验算zczzappf（1）计算公式（2）附加压力计算——扩散角法●条形基础0z2tanpbpbz●矩形基础0z2tan2tanplbplzbz土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.4.7地基稳定性计算（1）计算方法——圆弧滑动面法（2）安全系数要求RminS1.2MKM（7-15）土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.5.1中心荷载作用下基础尺寸7.5基础尺寸设计GNAfd（1）基础底面积●独立基础●条形基础（2）基础高度7.5.2偏心荷载作用下基础尺寸面积确定方法：●按中心荷载作用初步确定基底面积●增大面积10％～40％，选定长宽度●计算基底压力，核算承载力要求土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.6无筋扩展基础设计7.6.1适用范围7.6.2底面宽度02tanbbh（7-21）土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计7.7扩展基础设计（简）7.7.1适用范围7.7.2构造要求7.7.3计算（2）破坏型式●冲切破坏—独立基础●斜裂纹破坏—条形基础（1）扩展基础底面面积土力学与地基基础7天然地基上浅基础的设计（3）柱下独立基础验算●冲切荷载≤砼总抗切能力lFF●沿柱边破坏lslFpAsplA—地基土净反力设计值＝—取用的地基土净反力作用的部分基底