土力学地基基础电子教材

RevisedonNovember25,2020土力学地基基础电子教材绪论一、土力学、地基与基础的概念：1．地基——位于建筑物基础的下方，支承建筑物荷载的那部分地层。土——地球表面的大块岩石经风化、搬运、沉积而形成的松散堆积物，称为土。2.土力学：土力学——利用力学的一般原理，研究土的应力、应变、强度、稳定和渗透等特性及其随时间变化规律的学科，称为土力学。3．基础：基础——建筑物的一部分，位于地面以下，承受上部结构传来的荷载，形状是扩大的那部分下部结构，称为基础。4．地基与基础设计的原则：安全、经济综合考虑地基、基础和上部结构三者之间的相互关系。1． 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 作用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基。在防止整体破坏方面有足够的安全储备。（安全系数）2．控制基础沉降使之不超过允许值，保证建筑物不因地基沉降而损坏或者影响其正常使用。二、本课程的特点和学习要求：土力学的基本原理：①应力——应变关系②强度理论③地基的计算如遇相关课程的内容，本课程只是引用，而重点是要求理解其意义及应用条件，切不可把注意力放在相关课程公式的推导上。3.本课程的学习要求：运用基本原理，具体问题具体分析。因此，最重要的是理论联系实际，提高分析问题解决问题的能力。结合实验了解土力学常规参数的获取方法。三、本学科的发展概况（简要介绍）第一章土的物理性质及分类1.土力学的研究对象：土土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。2．土的组成土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。＊土的生成(简要介绍)一、地质作用的概念(简单介绍)二、矿物与岩石的概念(简单介绍)三、地质年代的概念(简单介绍)四、第四纪沉积物(简单介绍)§1-1土的组成及其结构与构造一、土的固体颗粒（重点讲解）（一）土的颗粒级配1．土颗粒的大小直接决定土的性质2．粒径——颗粒直径大小3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。粒组的划分：200602漂石卵石砾石砂粒粉粒粘粒4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。颗粒级配的测定方法：——筛析法、比重计法试验成果分析：①颗粒级配累积曲线（半对数坐标）分析②不均匀系数（Cu）式中：d60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d60。d10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d10。③曲率系数（Cc）式中：d30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d30表示。Cc——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。Cc=1~3时级配良好（二）土粒的矿物成分（简要介绍）漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同）砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。粘土矿物由两种原子层构成，主要类型粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。二、土中的水和气（一）土中水1.结合水——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。（1）强结合水——指紧靠土粒表面的结合水。特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。物理指标：容度~cm3固体状态冰点-78℃砂土吸度占土粒质量1%、粘土17%。特点：极大的粘滞度，弹性和抗剪强度。（2）弱结合水——指紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。介绍如何对粘性土的塑性产生影响。特征：不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向邻近的较薄的水膜转移。2．自由水——指存在于土粒表面电场影响范围以外的水。特点：能传递静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。（1）重力水——存在于地下水位以下的透水土层中的地下水。特点：①有流动时，产生动水压力，带走土颗粒；②能溶解土中的盐类；③浮力作用。作用：使土中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。（2）毛细水受水与空气界面的表面张力作用而存在于孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透水层中。机理：当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面与土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的粘聚力，称为毛细粘聚力。存在范围：直径~的孔隙中，结合工程事例讲解防潮层的作用。3．冰当温度降至零度以下，水结成冰，土即为冻土。冻胀性的危害：当T↑，土体下陷，即融陷现象，使承载力下降，道路翻浆。（二）土中气（简要介绍）土中的气体成份：三、土中的结构和构造（一）土的结构土的结构——指土颗粒的大小、形状、表面特征，相互排列及其联结关系的综合特征。分类：土的结构结合基坑的开挖，讲解工程事例中如何开挖不破坏土的结构性，以及基坑开挖要求．（二）土的构造土的构造——指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。§1-2土的物理性质指标一、指标的定义（一）土粒比重（土粒相对密度）ds定义：土粒质量与同体积4℃的纯水的质量之比公式：测定方法：比重瓶法（二）土的含水量ω定义：土中水的质量与土粒质量之比，称为含水量公式：意义：表示湿度的物理指标，与土的种类，埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。测定方法：烘干法。（三）土的密度ρ定义：土单位体积的质量公式：单位：g/cm3t/m3测定方法：环刀法（四）土的干密度ρd，饱和密度ρsat和有效密度ρ′1．干密度定义：土单位体积中固体颗粒的质量（干燥状态）公式：2．饱和密度定义：土孔隙中充满水时的单位体积质量公式：3．有效密度（浮密度）定义：在地下水位以下，单体土体积中土粒的质量扣除用体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量。公式：（五）重度γ，干重度γd饱和重度γsat，有效重度γ′定义：重度——单位体积的重力公式：γ=G/V单位：kN/m3换算公式：γ=ρ·g（六）土的孔隙比e，和孔隙率n1．土的孔隙比定义：土中孔隙体积与土粒体积之比。公式：（用小数表示）意义：用来评价天然土层的密实程度2．土的孔隙率定义：土中孔隙所占体积与总体积之比。公式e与n的关系：（七）土的饱和度Sr定义：土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比公式：意义：是评价土的潮湿程度的指标二、指标的换算（选取几个典型的公式推导，建立指标之间相互联系的概念）§1-3土的物理状态指标一、无粘性土的相对密实度式中：emax——土处于最疏松状态时的孔隙比emin——土被振击后最密实状态下的孔隙比e——天然孔隙比意义：评价土的密实程度二、粘性土的稠度及界限含水量界限含水量——粘性土由一种状态转到另一种状态时的分界含水量，称为界限含水量。包括：缩限、塑限、液限。固态半固态可塑状态流动状态缩限Ws塑限Wp液限WLω大ω小测定方法：塑限：联合测定仪搓条法液限：锥式液限仪（碟式少用）三、粘性土的塑性指数和液性指数（一）塑性指数IP用百分数表示，但省去%意义：IP值的大小与粘粘含量有关（二）液性指数Iw意义：表示粘性土软硬程度的物理指标四、粘性土的灵敏度和触变性（一）灵敏度（St）意义：（二）触变性触变性——粘性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为触变性。§1-3土的渗透性一、土的渗透性渗透性——指水流通过土中孔隙难易程度的性质。意义：渗透性好坏影响地下水的补给、排泄条件。二、渗透定律（达西定律Darcy）υ=ki式中：υ——水在土中的渗透速度cm/sk——土的渗透系数cm/si——水力梯度三、渗透系数的测定§1-４土（岩）的工程分类一、岩石的工程分类（一）按坚硬程度分类（二）按成因分类（三）按风化程度分类（四）按软化系数分类二、碎石类土定义：粒径>2mm的颗粘含量超过全重的50%。三、砂类土定义：粒径>2mm的颗粒含量不超过全重的50%粒径>的颗粒超过全重的50%分类：四、粉　土定义：粒径>的颗粒含量不超过全重的50%，塑性指数IP≤的土分类：五、粘性土定义：指塑性指数IP>10的土。（一）按沉积年代分类（二）按塑性指数分类六、特殊土（一）软土——指沿海的滨海相、三角洲相、平原、山区的沼泽相等主要由细粒土组成的孔隙比大（>1）天然含水量高（接近或大于WL）压缩性高和强度低的土层。（二）人工填土——由人类活动而堆填的土（三）湿陷性土（黄土）——指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形量达到一定数值的土。评价：按P=200kPa时的湿陷量δ表示。（四）红粘土——指碳酸盐岩系出露的岩石，经“红土化作用”形成并覆盖于基岩上的棕红色高塑性粘土。特征：ωL>50收缩性不均匀性当ω在45~50之间时称为次生红粘土（五）膨胀土——指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土。特征：含蒙托石、伊里石吸水膨胀、失水收缩（六）风化岩和残积土风化岩——指岩石在风化营力等作用下，使其结构、成分、性质等产生不同程度变异的岩石。残积土——岩石完全风化后未经搬运的残积物。特点：不均匀性易产生不均匀沉降。（七）冻土多年冻土——指土的温度等于或低于零度，含有固态水且这种状态在自然界连续保持三年或三年以上的土。特点：冻胀、融陷（八）混合土——由级配不连续的粘粒、粉粒、砾粒和巨粒组组成。（九）盐渍土——指易溶盐含量>%，且具有吸湿、松胀等特性的土。分类：七、细粒土按塑性图分类地基的应力计算概　　述一、土中的应力土中的应力二、研究意义土中的应力→引起应变→开裂、歪斜、破坏所以研究土中的应力、沉降、对于保证建筑物的正常使用、安全、经济具有很大的意义。三、研究方法实用简化方法：①土为均质的线性变形体。②地基是均匀、连续各向同性的半元限体。§2-１土中自重应力一、自重应力的定义——由土体自身重力引起的应力称为自重应力。二、自重应力的计算大小：方向：垂直向下。规律：随深度的增加而增加。其它方向上：式中：K0——土的侧压力系数单位：kPaPa三、几种情况下的自重应力计算1.土是由多层土构成的式中：——第i层土的无然重度，水下取有效重度。2.不透水层（隔水层）例如：坚硬的粘土层、基岩等在不透水层中存在水的浮力，作用在不透水层层面及层面以下的土的自重应力，等于上覆土和水的总重。四、自重应力分布图沿深度用一定比例的浅段表示自重应力的大小，即自重应力分布图为一折线图，遇地下水时，折线往回收遇不透水层时，有一突跃值。例题2-1（精讲）§2-２基底压力（重点讲解）基底压力——在建筑物基础底面存在的接触应力既是基础作用于地基的力，又是地基反作用于基础的力。（KPa）一、基底压力的简化计算式中：G——基础自重及基上回填土重的总重（一）偏心荷载下的基底压力式中：M——作用一矩形基底的力矩W——基础底面的抵抗矩e——偏心距当矩形基础在双向偏心荷载作用下时：二、基底附加压力式中：——基础府面标高以上天然土层的加权平均重度，水下取有效重度。d——天然地下算起的基础埋深。§2-３地基附加应力附加应力——指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有应力之上的应力。一、竖向集中力下的地基附加应力（一）布辛奈斯克解（弹性力学）（简要介绍公式来源，主要讲解公式的应用和应力系数查表方法）假定：基底压力是柔性的，地基土层各向同性，均布的线笥变形体，深度与水平方向显示退延伸。在半空间中任意点M（x、y、z）其中：μ——泊松比θ——R线与z轴的夹角剪应力略位移：式中：E——弹性模量（二）等代荷载法：将上式改写为：对于若干个集中力：式中：ki——第i个集中力应力系数例题2-2（粗讲）二、矩形荷载和圆形荷载下的地基附加应力（一）均布的矩形荷载（角点法）式中：Kc——均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数。由M=l/bn=z/b查得（内插）当计算点不在角点下时，可分部计算①当计算点位于边上②当计算点位于矩形内部③当计算点位于矩形外部例题2-3精讲（二）三角形分布的矩形荷载角点1（小）解点2（大）式中：kt1Kt2——附加应力系数（三）均布的圆形荷载式中：kr——附加应力系数三、线荷载和条形荷载下的地基附加应力线荷载式中：——竖向线荷载KN/mβ——R1与z轴的夹角（xoz平面内）（二）均布的条形荷载在直角坐标系中式中：kxz、ksx、ksxz——分别为均布条形荷载下相应的三个附加应力系数选取一例题作为对公式的应用进行重点讲解地基中附加应力的分布规律：1．不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积以外相当大的范围之下，这就是所谓地基附加应力的扩散分布；2．在离基础府面（地基表面）不同深度z处各个水平面上，以基底中心点下轴线处的为最大，随着距离中轴线愈远愈小；3．在荷载分布范围内任意点沿垂线的值，随深度愈向下愈小。4．地下附加应力的分布的等值线如灯泡形，故也称其为“压力泡”。四、非均质和各向异性地基中的附加应力(概念性介绍)（一）非均质地基：变形量随深度增大（砂土明显）费洛列希建议用半经验公式：式中：γ——大于3的集中因素，随E0与μ的变化而异。结果：发生应力集中现象。（二）薄交互层地基（各向异性地基）沃乐夫建议考虑Eoh>Eov时，附加应力系数Ks的改变，韦斯脱加特建议考虑微小竖向变形。结论：产生应力扩散现象（三）双层地基1．岩层上覆盖着不厚的可压缩土层则发生应力集中现象，且岩层埋藏愈浅，应力集中现象愈显着。2．上层坚硬，下层软弱的双层地基则发生应力扩散现象，且随上层厚度的增大而扩散明显。引入参数其中泊松比变化不大，即f值取决于E01/E02，f值增大，扩散现象明显。土的压缩性和地基沉降计算§３-１土的压缩性一、基本概念土的压缩性——土在压力作用下体积缩不的特性称为土的压缩性。土的固结——土的压缩随时间而增长的过程。（粘性土明显）二、压缩曲线和压缩性指标（重点讲解）（一）压缩试验和压缩曲线1．压缩试验2．压缩前压缩后：∵Vs不变∴∴2．压缩曲线（e-p曲线）不同压力P下的沉降S，按上式算出e，即可给出e-p曲线或e-egP曲线。（二）土的压缩系数和压缩指数1．压缩系数一般取P1=100KPaP2=200KPa得a1-2评价土的压缩性2．压缩指数评价土的压缩性（三）压缩模量式中：Es——土的压缩模量KPaMPa评价土的压缩性：（四）土的回弹曲线和再压缩曲线逐级卸压可得e-P曲线，即为回弹曲线再重新逐级加压可得e-p曲线，即再压缩曲线从曲线中可以看出：三、土的变形模量（一）载荷试验承压板：~荷载8级每级观测 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ：①每小时沉降量<时②土被明显挤出、裂纹③S突然猛增④s/b≥实验结果：S-P曲线变形模量：式中：ω——承压板系数S1——比例界限P1对应的沉降量或S1=（粘）orS1=~（低压缩性土）；Eo——变形模量，KPaMPa（modulusofdeformation）（二）变形模量与压缩模量的关系关系：β——系数§３-２地基的最终沉降量（重点）一、按分层总和法计算（一）步骤：1.将基底以下土分为若干薄层，分层厚h1≤（b为基底宽度）或取1m天然土层面及地下水位而因土质有变化，应作为分层的界面。2.按弹性理论计算基底中心点下每一分层处土的自重应力σcz和附加应力σz，并给出自重应力和附加应力曲线（左右）3.求地基沉降计算深度σz按σzn/σczn≤的条件确定4.求每一分层土的平均自重应力和平均附加应力5.令从土中的压缩曲线中查出e1i和e2i6.求任一分层土的变形量7.求沉降计算深度范围攻内地基的总变形量例题：３-１前部分详细讲解二、按规范方法计算沉降量（一）特点：①采用各向同性均质直线变形体理论计算地基附加应力。②采用侧限条件的压缩性指标，并运用平均附加应力系数以简化计算。③规定确定地基沉降计算深度的标准。④采用地基沉降计算经验系数，力求便计算成果接近于实侧体。（二）计算公式：式中：ψs——沉降计算经验系数Po——对应于荷载标准值时的基础底面附加压力。αi——第i层土的平均附加应力系数（三）在计算中应注意1．Zn的确定（变形比法）由该深度向上取△zn△zn的确定方法计算△zn层的沉降量△Sn′，满足：或：zn=b（~）b——基础宽度2．ψs的确定，的确定方法：式中：——深度Zn范围内土的压缩模量当量值αn——第n层土平均附加应力系数例题３-１后部分详细精讲§３-３应力历史对地基沉降的影响一、沉积土的应力历史（一）根据先期固结压力划分三类沉积土层：超固结土（B类土）Pc>P11．正常固结土（A类土）Pc=P1欠固结土（C类土）Pc30%可取第一项例题３-２　讲解公式的应用土的抗剪强度与地基承载力概述土的抗剪强度——指土体抵抗剪切破坏的极限能力研究意义，研究抗剪强度是研究破坏式失稳的基础。§４-1　土的抗剪强度与极限平衡条件（重点）一、库伦公式式中：C——土的粘聚力，Kpaσ——剪切滑动面上的流向总应力，Kpaφ——土的内摩擦角，度二、莫尔—库仑强度理论莫尔包络线，莫尔园，抗剪强度曲线用最大、小主应力表示破裂面上A点的应力状态。极限平衡条件粘对于砂土类c=0其中：破裂角：§４-２抗剪强度的试验方法一、直接剪切试验（重点）试验目的：测定土的抗剪指标该方法的特点：二、三轴压缩试验按排水条件：可分为特点：三、无侧限抗压强度试验实际上，试验是三轴试验的一个特例，即σ3=0试验成果事理：式中：Cu——土的不排水抗剪强度。qu——无侧限抗压强度四、十字板剪切试验适用范围：饱和软粘土原理：为避免取样时将土扰动，在原位用“十字”型板剪切，通过测定施加在钻杆上的扭矩来判定破裂面上土的抗剪强度所产生的低抗力矩。破裂面为十字板施转所形成的圆柱表面。即：简化后：§４-３不同排水条件时的剪切试验成果一、不固结、不排水抗剪强度取一组饱和粘性土试件，使其初始孔隙水压力为零作三轴剪切试验（条件：不固结，不排水）结果：破坏包线为一条水平线有效应力圆直径这是因为：实验中W不变V不变B=1而周围压力改变只能引起孔隙水压力的变化，不改变有效应力，因此抗剪强度不变。二、固结不排水抗剪强度（一）正常固结土的固结不排水试验试样在σ3充分排水固结，Δu3=0在不排水下剪切Δu1=A（Δσ1-σ3）结果：体积有减小的趋势（剪缩）但由于不允许排水，故产生正的孔隙水压力，A>0。（二）超固结土固结不排水试验在剪切过程中体积有增加的趋势（剪胀）开始时产生正的孔隙水压力，后转为负作。总应力：τf=Ccu+σtgφcu有效应力：τf=C′+σ′tgφ′通常：C′φcu三、固结排水抗剪强度在试验过程中：特点孔隙水压力始终为零，总应力最后全部转化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆。但正常固结粘土发生剪缩，而超固结土则先压缩后剪胀。总：τf=Cd+σtgφdτf=Cd′+σtgφd体积略有变化一般：Cdφd略大于C′φ′四、抗剪强度指标的选择（非常实际的问题）比较三种试验，得到同一条有效应力破坏包钱。但强度性状十分复杂如何选用指标（1）当建筑物施工建度较快，地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三轴不排水、不固结或直剪试验结果。（2）当地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小，排水较好时，（如粘土中夹砂层），可采用固结排水或慢剪试验结果。（3）条件介于两者之间时，可采用固结不排水或固结快剪试验结果。§4-４浅基础的地基临塑荷载　　（本节主要以熟悉公式的含义以及公式的应用作为讲解重点，公式的具体推导过程不做讲解）以条形基础为例，利用最大，最小主应力满足极限平衡条件，可推出：塑性区深度令zmax=0得令zmax=得令zmax=得式中：d——基础的埋置深度mr0——基底标高以上土的重度，kN/m3γ——地基土的重度，地下水位以下取有效重度，kN/m3c——地基土的粘聚力，kPaφ——地基土的内摩擦角，弧度补充例题一条形混凝土基础b=d=，建于γ=18kN/m3，φ=20°，C=17kPa的地基上，试求地基的临塑荷载Pcr及P。解：（1）求临塑荷载2．求P§4-５地基破坏型式和地基极限承载力一、地基的破坏模式一）、整体剪切破坏（最常见）当荷载大到一定程度时，出现剪切破坏区（塑性变形区）最后形成连续滑动面，基础四周地面隆起，地基发生事体剪切破坏，如图一般密实砂土式坚硬粘性土。二）、局部剪切破坏地面土有隆起，但不会明显倾斜和倒塌，T-S曲线一开始是非线性（B）。三）、冲剪破坏地基土软弱使基础下切，无明显连续滑动面，P—S曲线无明显转折观念（c）一般软粘土式松砂会发生此种破坏。四）、地基承载力和地基允许承载力地基承载力——指地基承受荷载的能力地基容许承载力——为了保证建筑物的安全性将基底压力限制在某一容许值内，即有一定安全储备的承载力（pa）一般：R=pu/k式中：pu——地基极限承载力k——安全系数，一般取2~3二、普朗德尔极限承载力理论普朗德尔理论解：Pu=C·Nc式中：Nc——承载力因数，是φ的函数赖斯纳（Reisssner,1924）解：Pu=C·Nc+q·Nq式中：Nc、Nq——承载力因素三、太沙基承载力理论假设滑动面如P160式中：q——基府水平面以上基础两侧的超载q=rod（kPa）；Nc、Nq、Nr——承载力因数当基础为边长b的正方形时当基础为直径b的圆形时Pa=Pu/kk=2~3四、魏锡克极限承载力公式（Vesi’c,1970）1．考虑基础形状的影响2．偏心和倾斜荷载的影响3．基础两侧覆盖层抗剪强度的影响式中：dc、dq、dr——基础埋深修正因数。土压力与土坡稳定性(重点)本章是对土力学知识的应用，讲解的重点是应该方在工程应用上面。一、挡土墙挡土墙——是防止土体坍塌的构筑物。二、土压力土压力——挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。§５-１挡土墙上的土压力一、主动土压力（Ea）——当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。二、被动土压力（Ep）——当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，任用在挡土墙上的土压力称为被动土压力。三、静止土压力（E0）——当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力。计算：1．静止土压力强度式中：k0——静止土压力系数k0=1-φ′——土的有效内摩擦角γ——墙后填土重度kN/m32．静止土压力四、几种土压力之间的关系由实验表明：Ea20cm墙顶宽度，块石>混凝土>～（五）排水措施（十分重要）处理措施：设排水孔、排水沟、排水井（六）填土质量要求最好是无粘性土（排水条件好）§５-８土坡和地基的稳定性分析（简要介绍）一、土坡稳定性分析土坡的滑动——指土坡在一定范围内事体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。滑动面的类型（一）无粘性土坡稳定性分析抗滑力：即摩擦力T′=Wcαβtgφ滑动力：重力分量T=Wδp式中：β——坡角φ——砂土的内摩擦角，即自然休止角由此可以看出，当β<φ土坡即稳定。（二）粘性土坡稳定性分析利用条分法：将滑动面上土体分成任意n个宽度相等的土条，并作受力分析，然后汇总条应力。抗剪力：剪切力：在计算中，因为比较复杂，可采用数值法中的逐次逼近法。即：求得最小安全系数。二、地基稳定性分析抗滑力矩=滑动力矩T1+T2当遇滑动面繁琐复杂时，K可适当取大一些。第六章：地基勘察及测试（简讲）§６-１概述地基勘察的目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响，这是地基勘察和评价的任务。建筑场地的工程地质条件一般包括：岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可资利用的天然建筑材料等。对于不同地区，场地的工程地质条件可能有很大差别。由于不同地区工程地质条件在性质上、主次关系配合上的不同，其勘察任务、勘察手段和评价内容也随之而异。针对工业与民用建筑的需要，本章仅对地质构造、地形地貌、水文、地质条件略加阐述，着重系统介绍建筑物地墓勘察的任务、内容和方法以及地基勘察 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。§６—２地基勘察的任务和内容一、地基勘察与岩土工程等级的关系地基勘察任务和内容的确定和勘察的详细程度与工作方法的选择，与建筑场地、地基岩土性质及建筑物条件有关。在地质条件复杂地区，对场地的地质构造、不良地质现象、地震烈度、特殊土类等必须查明其分布及危害程度。不同安全等级的建筑物对勘察工作的要求不同。《岩土工程勘察规范》结合《建筑地基基础设计规范》的建筑物安全等级划分，按照下列三方面条件，将岩土工程划分为三个等级。其中以一级岩土工程的自然条件最为复杂，技术要求的难度最高，工作环境最不利。现将划分的条件筛此介绍如下：1．场地条件：包括抗震设防烈度和可能发生的震害异常、不止地质作用的存在和人类对场地地质环境的破坏，地貌特征以及获得当地已有建筑经验和资料的可能性。2．地基土质条件：指是否存在极软弱的或非均质的需要采取特别处理措施的地层、极不稳定的地基或需要进行专门分析和研究的特殊土类，对可借鉴的成功建筑经验是否仍需进行地基土的补充性验证工作。3．工程条件：建筑物的安全等级、建筑类型(超高层建筑、公共建筑、工业厂房等)、建筑物的重要性<具有重大意义和影响的、或属于纪念性、艺术性、附属性或补充性的建筑物)、基础工程的特殊性(进行深基开挖、超长桩基、精密设备或有特殊工艺要求的基础、高填斜坡、高挡墙、基础托换或补强工程)。岩土工程的等级划分(具体规定详见规范)，有利于对岩土工程各个工作环节按等级区别对待，确保工程质量初安全。因此它也是确定各个勘察阶段中的工作内容、方法及详细程度所应遵循的准绳。工业与民用建筑工程的设计分为场址选择、初步设计和施工图三个阶段。为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为选址勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察。二、选址勘察基本要求选址勘察的目的是为了取得几个场址 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的主要工程地质资料，对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较。选择场址时，应进行技术经济分析，一般情况下宜避开下列工程地质条件恶劣的地区或地段：不良地质现象发育且对建筑物构成直接危害或潜在威胁的场地，设计地震烈度为8度或9度的发震断裂带，受洪水威胁或地下水的不利影响严重的场地，在可开采的地下矿床或矿区的木稳定采空区上的场地。选址阶段的勘察工作，主要侧重于搜集和分析区域地质、地形地拉、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验，并在搜集和分析已有资料的基础上，抓住主要问题，通过踏勘，了解场地的地层岩性、地质构造，岩石和土的性质、地下水情况以及不良地质现象等工程地质条件。搜集的资料不满足要求或工程地质条件复杂时，也可以进行工程地质测绘并辅以必要的勘探工作。三、初步勘察基本要求初勘时勘探线的布置应垂直于地貌单元边界线、地初勘的任务之一就在于查明建筑场地不良地质现象的戍因，分布范围、危害程度及其发展趋势，以便使场地内主要建筑物(如工业主厂房)的布置避开不良地质现象发育的地段，确定建筑总平面布置。初勘的任务还在于初步查明地层及其构造、岩石和土的物理力学性质、地下水埋藏条件以及土的冻结深度，为主要建筑物的地基基础方案以及对不良地质现象的防治方案提供工程地质资料。初勘时勘探线的布置应垂直于地貌单元边界线、地质构造线和地层界线。对每个地貌单元都应设有控制性勘探孔(勘探孔是指钻孔、探井、触探孔等)到达预定深度，其它一般性勘探孔只需达到适当深度即可。四、详细勘察详勘的任务就在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、岩石和土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载能力作出评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐蚀性、地层的透水性和水位变化规律等情况。详勘的手段主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，必要时可以补充—些物探和工程地质测绘及调查工作。详勘勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。取试样和进行原位测试的井、孔数量，应按地基土层的均匀性、代表性和设计要求确定，一般占勘探孔总数的1／2至2／3，且每个场地不少于2～3个。五、勘察任务书§６-３地基勘察的方法一、工程地质测绘与调查工程地质测绘与调查的目的是通过对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水与地表水，不良地质现象进行调查研究与必要的测绘工作进行工程地质测绘与调查时，在选址阶段，应搜集研究已有的地质资料，进行现场踏勘，在初勘阶段，当地质条件较复杂时，应继续进行工程地质测绘，详勘阶段，仅在初勘测绘基础上，对某些专门地质问题作必要的补充。测绘与调查的范围，应包括场地及其附近与研究内容有关的地段。常用的测绘方法是在地形图上布置一定数量的观察点或观察线，以便按点或沿线观察地质现象。二、勘探工作勘探是地基勘察过程中查明地下地质情况的一种必要手段，它是在地面的工程地质测绘和调查所取得的各项定性资料基础上，进—‘步对场地的工程地质条件进行定量的评价。一般勘探工作包括坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。(一)坑探坑探是在建筑场地挖探井(槽)以取得直观资料和原状土样，这是一种不必使用专门机具的一种常用的勘探方法。探井的平面形状一般采用1．5mx1．om的矩形或直径为0．8—1．om的圆形，其深度视地层的土质和地下水埋藏深度等条件而定，一般为2—3m(二)钻探钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试。钻机一般分回转式与冲击式两种。场地内布置的钻孔，一般分技术孔和鉴别孔两类。在技术孔中按不同的土层和深度采取原状土样。原状土样的采取常用取土器。钻探时，按不同土质条件，常分别采用击入或压入取土器两种方式在钻孔中取得原状土样。(三)触探触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入：上层，并量测各层土对触探头的贯入阻力大小的-指标，从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位测试技术。1、静力触探静力触探借静压力将触探头压人土层，利用电测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。常用的静力触探仪可分为机械式和油压式两类；油压式静力触探仪的主要组成部分如图5·12所示。静力触探设备中的核心部分是触探头。触探杆将探头匀速页入土层时，一方面引起尖锥以下局部土层的压缩，于是产生了作用于尖锥的阻力。另一方面又在孔壁周围形成一圈挤实层，从而导致作用于探头侧壁的摩阻力。探头的这两种阻力是土的力学性质的综合反映。探头按其结构可分为单桥和双桥两类。在现场实测以后进行触探资料整理工作。为了直观地反映勘探深度范围内土层的力学性质，可绘制深度(z)与各种阻力的关系曲线图5·15绘出用双桥探头测得的有关曲线。根据静力触探资料可间接地按地区性的经验关系估算土的承载力、压缩性指标和单桩承载力等。2、动力触探动力触探—·般是将一定质量的穿心锤，以一定的高度(落距)自由下落，将探头贯人土中，然后记录贯入一定深度所需的锤击次数，井以此判断土的性质。试验时，将质量为63．5kg的穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm(此时不计锤击数)；以后打人土层30cm的锤击数，即为实测的锤击数N’，然后拔出贯入器，取出其中的土样进行鉴别描述。３、轻便触探试验试验时，先用轻便钻具开孔至被试土层，然后以手提高质量10kg的穿心锤，使其以50crn的落距自由下落，这样连续冲击，把尖锥头竖直打入土层，每贯人30cm的锤击数称为。(四)旁(横)压试验旁压试验适用于原位测定粘性土，粉土、砂土、软质岩石和风化岩石的承载力、旁压模量和土的应力应变关系。试验时将旁压器放入钻孔中，关闭阀门P、Q，打开阀门M、N，这时容器中的水充满旁压器的中腔并流入量管内。然后关闭M、N，打开P、Q，使上腔、下腔充满水，并使水流入蓄水管内。试验时则关闭N、P，打开M、Q，用加压筒加压，对钻孔孔壁施加压力。量测所加的压力大小以及引起的中腔压力室体积变化，得到对砂土则要求进行颗粒分析，测定天然密度，天然含水量、土粒比重及自然休止角等。对碎石土，必要时，可作颗粒分析，对含粘性土较多的碎石土，宜测定粘性土的天然含水量、液限和塑限。必要时可作现场大体积密度试验。对岩石一般可作饱和单轴极限抗压强度试验，必要时，还须测定其它岩石物理、力学性质指标。在须判定场地地下水对混凝土的腐蚀性时，一般可测定下列项目：如pH值的含量。原位测试包括地基静载荷试验、旁压试验、土的现场剪切试验·，地基寸：的动力参数的测定、桩的静载荷试验以及触探试验等。§６-４地基勘察报告书一、勘察报告书的编制地基勘察的最终成果是以报告书的形式提出的。勘察工作结束后，把取得的野外工作和室内试验的记录和数据以及搜集到的各种直接和间接资料分析控理、检查校对、归纳总结后作出建筑场地的工程地质评价。这些内容，最后以简要明确的文字和图表编成报告书。勘察报告书的编制必须配合相应的勘察阶段，针对所附的图表可以是下列几种：勘探点平面布置图，工程地质剖面图，地质柱状图或综合地质柱状图，土工试验成果表，其它测试成果图表(如现场载荷试验、标准贯入试验、静力触探试验、旁压试验等)。场地的地质条件和建筑物的性质、规模以及设计和施工的要求，提出选择地基基础方案的依据和设计计算数据，指出存在的问题以及解决问题的途径和办法。一个单项工程的勘察报告书一般包括下列内容：1．任务要求及勘察工作概况；2．场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；3．场地的地层分布，岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；4．地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；5．对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性作出结论，指出存在的问题和提出有关地基基础方案的建议。二、勘察报告的阅读与使用为了充分发挥勘察报告在设计和施工工作中的作用，必须重视对勘察报告的阅读和使用．阅读勘察报旨应该熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结沦和岩土参数的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性，从而正确地使用勘察报告。这里，须把场地的工程地质条件与拟建建筑物具体情况和要求联系起来进行综合分析，既要从场地工程地质条件出发进行设计施工，也要在设计施工中发挥主观能动性，充分利用有利的工程地质条件。第七章浅基础设计本章属于本课程的重点章，要求掌握基本概念以外，还要熟练掌握基本计算和应用。§7-1概　述基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、建筑布置和仁部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。地基基础的设计和计算应该满足下列三项基本原则：1．对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度；2．应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影响建筑物的使用功能和外观；3．基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符合使用需要，满足地基承载力(稳定性)和变形要求外，还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题：1．充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资料；2．了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工技术和经济、可行的地基处理方法；3．选择基础类型和平面布置方案，并确定地基持力层和基础埋置深度；4．按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要的地基稳定性和变形验算；5．以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行基础结构的内力分析和截面设计。§7-2浅基础的若干类型本节只介绍通常可按常规设计的三类浅基础。一、扩展基础(一)无筋扩展基础(刚性基础)不配筋基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高。设i计时必须保证发生在基内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。这种保证通常是通过对基础构造的限制来实现的，即基础每个台阶的宽度与高度之比都不得超过台阶高宽比的允许值，在这样的限制下，基础的现对高度都比较大几乎不发生挠曲变形，所以无筋扩展基础习惯上称为刚性基础设计时一般先选择适当的基础埋置深度和基础底面尺寸。设基础宽度为b则按上述限制，基础的构造高度应满足下列要求。二、钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展墓础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。由于这类基础的高度不受台阶宽高比的限止故适宜于需要宽基浅埋的场合下采用。墙基础的构造：柱基础的构造：当基础埋深和底面尺确定之后，即可计算基础内力，以便设计基础截面。此时如按直线分布假设以公式计算基底反力则应不计基础和其上土的重量(G)所引起的反力这样得到的是用于计算内力的基底净反力。钢筋混凝土扩展基础高度和变阶处的高度应按现行《混凝土结构设计规范》进行受冲切和受剪承载力计算确定。锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm，阶形基础每阶高度，宜为300-500mm。计算底板受力钢筋时，按下列简化方法求得基础任意截面的弯矩：对矩形基础，当台阶宽高比≤2．5且荷载偏心距e≤b／6时，任意截面Ⅰ-Ⅰ及Ⅱ-Ⅱ[见教材图]的弯矩按下列公式计算：三、联合基础本节的联合基础主要指间列相邻二柱公共的钢筋混凝土基础，即双柱联合基础，但其设计原则，可供其它形式的联合基础参考。为使联合基础的基底压力分布较为均匀，除应使基础底面形心尽可能接近柱主要荷载合力作用点外，基础还宜具有较大的抗弯刚度，因而通常采用“刚性设计”原则，即假设基底压力按线性规律分布，且不考虑基础与上部结构的相互作用。四、独立基础。独立基础是配置于整个结构物之卜的无筋或配筋的单个基础。(—)独立基础的常用型式烟囱、水塔、高炉等构筑物，有时也可采用壳体基础外，更多的是采用钢筋混凝上圆板或圆环基础及混凝土大块式基础(二)壳体基础壳体的形式很多，在基础工程中采用得较多的是正圆锥壳及其组合型式。前者可以用作柱基础，后者主要在烟囱、水塔、贮仓和中、小型高炉等筒形构筑物下使用§7—3基础埋置深度的选择选择基础的埋置深度是基础设计工作中的重要—环，因为它关系到地基是否可靠、施工的难易及造价的高低。一、与建筑物有关的条件二、工程地质条件直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。为了保证建筑物的安全，必须根据荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。在按地基条件选择埋深时，还经常要求从减少不均匀沉降的角度来考虑。同一建筑物的基础可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量。对墙基础，如地基持力层顶面倾斜，必要时可沿墙长将基础底面分段做成高低不同的台阶状，以保证基础各段都具有足够的埋深。对修建于坡高和坡角不太大的稳定土坡坡顶的基础。三、水文地质条件选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。对底面低于潜水面的基础，除应考虑基坑排水、坑壁围护以及保护基土不受扰动等措施外，还应考虑可能出现的其他施工与设计问题。四、地基冻融条件季节性冻土是冬季冻结，天暖解冻的土层。对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深d应由下式确定：五、场地环境条件基础埋深应大于因气候变化或树木生长导致地基土胀缩、以及其他生物活动形成孔洞等可能到达的深度，对靠近原有建筑物基础修建的新基础，其埋深不宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保留一定的净距，如果基础邻近有管道或沟、坑等设施时，基础底面一般应低于这些设施的底面。濒临河、湖等水涔修建的建筑物基础，如受到流水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线之下。§7—4地基承载力设计值（重点讲解）地基基础设计首先必须保证在荷载作用下的地基对土体产生剪切破坏而失效方面，应具有足够的安全度。为此，各级建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足下列要求：地基竖向承载力(以后都简称承载力)设计值的确定方法可归纳为三类：1)根据土的抗剪强度指标以理论公式计算，2)按现场载荷试验的曲线确定一、按土的抗剪强度指标确定(一)魏锡克公式(或汉森公式)按总应力强度指标计算承载力时，测定土的抗剪强度指标的试验方法(指土样加载和剪切时的排水条件)理应与地基土在荷载作用下的固结程度相适应。在一般情况下，对粘性土和粉土，应以固结不排水剪(或固结快剪)的抗剪强度指标标准值计算长期承载力二、按地基载荷试验确定在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得的成果一般能反映相当于1—2倍载荷板宽度的深度以内土体的平均性质。这样大的影响范围为许多其它测试方法所不及。对于密实砂，硬塑粘土等低压缩性土，其p-s曲线通常有比较明显的起始直线段和极限值，考虑到低压缩性土的承载力基本值一般由强度安全控制，故《建筑地基基础设计规范》规定取图中的(比例界限荷载)作为承载力基本值。对于有一定强度的中，高压缩性土，如松砂、填土、可塑粘土等，p-s曲线无明显转折点，但曲线的斜率随荷载的增加而逐渐增大，最后稳定在某个最大值，此时，极限荷载可取曲线斜率开始到达最大值时所对应的压力。事实上，中、高压缩性土的基本承载力，往往受允许沉降量的控制，故应当从沉降的观点来考虑。规范总结了许多实测资料，当压板面积为o．25~0．50时，规定对于粘性土，取曲线上载荷板的沉降量s=值所对应的压力作为基本承载力。对于砂土，可采用s=~b所对应的压力作为承载力基本值。对同一土层，应选择三个以上的试验点，如所得的基本值的极差不超过平均值的30%，则取该平均值作为地基承载力标准值，然后再考虑实际基础的宽度b和埋深d，将其修正为设计值。当基础宽度大于3m或埋置深度大于时，应按下式计算地基承载力设汁值。选择一个例题详细讲解该公式的应用。§7—5按地基承载力确定基础底面尺寸（重点讲解）一、按地基持力层的承截力计算基底尺寸设计浅基础时，计算步骤：确定基础埋深假定基础宽度不大于３计算出地基承载力设计值按照中心荷载计算基础地面积把中心荷载作用下的基础底面积按照１.1~的比例放大按照基础长宽比的要求确定基础长和基础宽如果基础宽度大于３ｍ较多时，返回第２步按照基础宽度大于３ｍ确定承载力设计值验算基底压力是否满足承载力的要求；满足算完成；不满足要求调整放大系数重新计算。详细讲解一个例题，让学生熟练掌握该部分内容。二、软弱下卧层的验算（重点讲解）当地基受