岩土勘察室内资料整理共47页

室内资料整理•岩土参数的选取•地基承载力确定•地基沉降变形计算•地基稳定性计算•桩基岩土工程问题岩土参数的选取•土参数的统计分析：•1、工程地质单元体的划分•2、各工程地质单元岩土参数的统计分析•各工程地质单元的平均值，标准差和变异系数的计算式为：11nmiinfm2221111111nmnnifiiiinnnn•式中：Φi——岩土的物理力学指标数据；n——区段及层位范围内数据的个数；Φ——岩土参数平均值；σf——岩土参数的标准差；δ——岩土参数的变异系数。•岩土参数在垂向(深度)上的变异，可划分为相关型与非相关型两类。•①相关型：岩土参数随深度呈有规律的变化。正相关表示参数随深度的增加而增大，负相关表示参数随深度的增加而减小。相关型参数宜结合岩土参数与深度的经验关系，按下式确定剩余标准差，并用剩余标准差计算变异系数21rfrrm式中：σr——剩余标准差；r——相关系数。②非相关型：岩土参数随深度呈无规律的随机变化。此时式中的r＝0。3、岩土参数的标准值和设计值岩土参数的标准值是岩土工程设计最基本的代表值，是岩土参数的可靠性估值，是在统计学区间估计理论基础上得到的关于岩土参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。母体平均值μ可靠性估值（即标准值）可按下式求得：P（μ＜Φk）＝αα是一可以接受的小概率，称风险率.11kmmmtatann按区间估值理论，估计总体平均值的单侧置信界限值由下式算得•当采用风险率α＝0.05时，得以下简化形式：Φk＝ΨΦm21.7044.6781nn式中：Ψ——统计修正系数。式中的正负号按不利组合考虑，如、值的修正系数应取负号，Es、a取正号.σ对于岩土的抗剪强度指标、C.Φ标准值，按上列公式计算其平均值、标准差、变异系数。再按下式计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数：21.7044.6781nn21.7044.6781ccnnkcmccmk内摩擦角标准值粘聚力标准值•在岩土工程勘察成果报告中，一般情况下应提供岩土参数的平均值Φm、变异系数（δ）、数值范围和资料个数（n）。地基承载力确定•地基承载力特征值：指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。•地基承载力不是一个单纯的岩土力学指标，它不仅取决于岩土本身的性质，还受到基础的尺寸与形状、荷载倾斜与偏心、基础的埋深、地下水位、下卧层性质、上部结构与基础的刚度等多种因素的影响。确定地基承载力时，应根据建筑物的重要性及其结构特点，对上述影响因素作具体分析并予以考虑。•地基承载力的计算应满足下列要求：•（1）持力层及软弱下卧层的地基承载力验算；•（2）当高层建筑周边的附属建筑基础处于超补偿状态，且其与高层建筑不能形成刚性整体结构时，应考虑由此造成高层建筑基础侧限力的永久性削弱及其对地基承载力得影响；•（3）拟提高附属建筑部分基底压力，以加大其地基沉降、减少高低层建筑之间的差异沉降时，应同时验算地基承载力特征值及地基极限承载力，保证建议的地基承载力满足强度控制的要求。•确定承载力的一般规定：（1）基础底面的压力，应符合下式要求：当轴心荷载作用时：Pk≤faPk——基础底面处的平均压力值fa——修正后的地基承载力特征值。•当偏心荷载作用时，除符合上式要求外，尚应符合下式要求：•Pkmax≤1.2fa•式中：Pkmax——基础底面边缘的最大压力值。•（2）基础底面的压力，可按下列公式确定：①当轴心荷载作用时•AGFpkkk式中：Fk——上部结构传至基础顶面的竖向力值；Gk——基础自重和基础上的土重；A——基础底面面积。•②当偏心荷载作用时：WMAGFpkkkkmaxWMAGFpkkkkmin当偏心距e＞b/6时，pkmax应按下式计算：laGFpkkk3)(2max式中：Mk—作用于基础底面的力矩值；W——基础底面的抵抗矩；Pkmin——基础底面边缘的最小压力值。l——垂直于力矩作用方向的基础底面边长；a——合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。•（3）当地基受力层范围内有软弱卧层时，应按下式验算：•Pz+Pcz≤faz•式中：Pz——软弱下卧层顶面处的附加压力值；•Pcz——软卧下卧层顶面处土的自重压力值；•faz——软卧下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值。•对条形基础和矩形基础，上式中的Pz值可按下列公式简化计算：tan2zbppbpckztan2tan2zlbpplbpckz条形基础矩形基础•式中：b——矩形基础或条形基础底边的宽度；l——矩形基础底边的长度；Pc——基础底面处土的自重压力值；z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离；θ——地基压力扩散线与垂直线的夹角。按下表确定Es1/Es2z/b0.250.5035106°10°20°23°25°30°注：1.Es1为上层土压缩模量；Es2为下层土压缩模量；2.z/b0.25时取θ=0°，必要时，宜由试验确定；z/b0.50时θ值不变；3.对勘察等级为甲级的高层建筑、或工程经验缺乏、或研究程度较差的地区，宜布设载荷试验确定天然地基持力层的承载力特征值和变形参数•地基承载力的确定原则：•（1）保证地基不发生强度破坏而丧失稳定性；•（2）保证建筑物不产生影响其安全与正常使用而产生过大或不均匀的沉降。•地基承载力特征值可由公式计算、载荷试验或其他原位测试、并结合工程实践经验等方法综合确定。（1）按理论公式计算地基承载力•当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算，并应满足变形要求：•fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck•式中：fa——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；Mb,Md,Mc——承载力系数，按基底下一倍短边宽深度内土的内摩擦角标准值查表确定；b——基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值；ck——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。•（2）按原位测试确定地基承载力•（3）地基承载力深度和宽度修正•当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：•fa=fak+ηbγ(b－3)+ηdγm(d－0.5)式中：fa——修正后的地基承载力特征值；fak——地基承载力特征值；ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表10.7取值；γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b——基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；γm——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；•d——基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。•在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。•对于高层建筑，除应按《建筑地基基础设计规范》（GB50007）的有关规定确定地基承载力特征值和修正后的地基承载力特征值外，还可按（10.26）式估算地基极限承载力，除以安全系数〔K〕以确定实际基础下地基承载力特征值，〔K〕值应根据建筑安全等级和土性参数可靠性在2～3之间选取。•012urrrqqcckfNbNdNC•式中：fu——地基极限承载力（kPa）；Nr、Nq、Nc——地基承载力系数，根据基底下一倍基宽地基持力层内摩擦角标准值（°C），按表10.8确定；εrεqεc——基础形状修正系数，按表10.9确定；b、l——分别为基础（包括箱形基础和筏板基础）底面的宽度与长度（m）；r0、r——分别为基底以上和基底组合持力层的土体平均重度（kN／m3）。d——基础埋置深度（m），tan2tan452kkqNe1cotcqkNN21tanrqkNN地基沉降变形计算•建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。对于甲、乙级建筑物和部分丙级建筑物，应进行变形计算。•1、利用平均附加应力系数和压缩模量计算niiiiisissazazEpss1110s——地基最终变形量(mm)；S`——按分层总和法计算出的地基变形量；ψs——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验时可采用表10.11数值；n——地基变形计算深度范围内所划分的土层数•p0——对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力(kPa)；•Esi——基础底面下第i层土的压缩模量，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算(MPa)；•zi,zi-1——基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)；•ai、ai-1——基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。•2、采用压缩指数和回弹指数以考虑应力固结历史计算：超固结土•（1）当超固结土层中的＋≤时，该层土的固结沉降量可按下式计算：001iiziisiizihppsClogep式中：si—第i层土的固结沉降量（mm）；hi—第i层土的平均厚度（mm）；e0i——第i层土的初始孔隙比平均值；Csi——第i层土的回弹指数再压缩指数平均值；pzi——第i层土的有效自重压力平均值（kPa）；p0i——对应于荷载效应准永久组合时，第i层土有效附加压力平均值（kPa）；pci——第i层土的先期固结压力平均值（kPa）•（2）当超固结土层中p0i+pzi时，该土层的固结沉降量可按下式计算：式中:Cci——第i层土的压缩指数平均值。001iciiziisiciizicihpppsClogClogepp正常固结土:固结沉降量可按下式计算：001iiziiciizihppsClogep欠固结土:沉降量可按下式计算：001iiziiciicihppsClogep2、利用变形模量计算对于一般粘性土、软土、饱和黄土和不能准确取得压缩模量值的地基土，如花岗岩残积土、碎石土、砂土、粉土等，可采用地方规范的方法或原位测试与压缩模量的相关公式计算，也可采用变形模量按下式计算沉降量。110niisiispbE地基稳定性计算•地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求：•MR/MS≥1.2•式中：MS——滑动力矩；MR——抗滑力矩。桩基岩土工程问题内容应符合下列规定桩基持力层选择a．持力层宜选择层位稳定的压缩性较低的可塑一坚硬状态黏性土，中密以上的砂土、碎石土、残积土及不同风化程度的基岩；b．桩基持力层厚度宜超过6～10倍的桩径；扩底桩的持力层厚度宜超过3倍扩底直径；且均不宜小于5m；c．持力层不应选择在可液化土层中或软土层中；d．对于打（压）入桩，应考虑沉桩的可能性桩型选择a．当持力层顶面起伏不大（坡度宜小于10％）、周围环境允许且沉桩可能时，可采用钢筋混凝土预制桩；b．当荷载较大，桩较长或需穿越一定厚度的坚硬土层，并选取用较重的锤、锤击时可能使桩身产生较大锤击应力时，宜采用预应力桩；或经方案比较，证明技术、经济合理可行时，也可采用钢管桩；c．当土层中有难以清除的孤石或有硬质夹层，岩溶地区及基岩面起伏大的地层，均不宜采用钢筋混凝土预制桩、预应力桩和钢桩，可采用混凝土灌注桩；d．当场地周围环境保护要求较高，采用钢筋混凝土预制桩或预应力桩难以控制沉桩挤土影响时，可采用混凝土灌注桩；e．当有可靠工程经验，经技术充分论证，确保成桩质量时，也可采用其他有效桩型•1、单桩承载力的确定•单桩