岩土勘察与地基加固.ppt
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1、岩土工程设计、施工及检测分类,一、岩土工程概述,1.岩土工程的概念和定义 地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程。岩土工程(geotechnical engineering):在工程建设中有关岩石或土的利用、整治或改造的科学技术。按照工程建设阶段划分,工作内容可以分为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。岩土工程:是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题,包括地基与基础、边坡和地下工程等问题,作为自己的研究对象。,一、岩土工程概述,2.主要研究方向
2、 城市地下空间与地下工程:以城市地下空间为主体,研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题,地下空间资源的合理利用策略,以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术(如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等)及其优化措施等等。3.岩土工程发展前景 展望岩土工程的发展,需要综合考虑岩土工程学科特点、工程建设对岩土工程发展的要求,以及相关学科发展对岩土工程的影响。,一、岩土工程概述,7.岩土工程测试技术岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。12.复合地基 随着地基处理技术的发展,复合地基技术得到愈来愈多的应用。复合地基是指天然地
3、基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。,一、岩土工程概述,14.特殊岩土工程问题研究 展望岩土工程的发展,还要重视特殊岩土工程问题的研究,如:库区水位上升引起周围山体边坡稳定问题;越江越海地下隧道中岩土工程问题;超高层建筑的超深基础工程问题;特大桥、跨海大桥超深基础工程问题;大规模地表和地下工程开挖引起岩土体卸荷变形破坏问题等等。,二、岩土工程的基本定律,达西定律、库仑定律、压密定律。,三、岩土的分类及特殊土,1.掌握岩土工程勘察分级(工程重要性、场地、地基)3.1.1 根据工程的规模和特征,以及由于
4、岩土工程问题造成工程破坏或影响正常使用的后果,可分为三个工程重要性等级:1 一级工程:重要工程,后果很严重;2 二级工程:一般工程,后果严重;3 三级工程:次要工程,后果不严重。,三、岩土的分类及特殊土,3.1.2 根据场地的复杂程度,可按下列规定分为三个场地等级;1.符合下列条件之一者为一级场地(复杂场地);1)对建筑抗震危险的地段;2)不良地质作用强烈发育;3)地质环境已经或可能受到强烈破坏;4)地形地貌复杂;5)有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他 水文地质条件复杂,需专门研究的场地。,三、岩土的分类及特殊土,2.符合下列条件之一者为二级场地(中等复杂场地);1)对建筑抗震不利的地段
5、;2)不良地质作用一般发育;3)地质环境已经或可能受到一般破坏;4)地形地貌较复杂;5)基础位于地下水位以下的场地。,三、岩土的分类及特殊土,3.符合下列条件者为三级场地(简单场地);1)对建筑抗震设防烈度等于或小于6度,或对建筑 抗震有利的地段;2)不良地质作用不发育;3)地质环境基本未受破坏;4)地形地貌简单;5)地下水对工程无影响。,三、岩土的分类及特殊土,3.1.3 根据地基的复杂程度,可按下列规定分为三个地基等级:1.符合下列条件之一者为一级地基(复杂地基)1)岩土种类多,很不均匀,性质变化大,需特殊 处理;2)严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土,以 及其他情况复杂,需作专门处理
6、的岩土。,三、岩土的分类及特殊土,2.符合下列条件者为二级地基(中等复杂地基);1)岩土种类较多,不均匀,性质变化较大;2)除本条第1款规定以外的特殊性岩土。3.符合下列条件者为三级地基(简单地基);1)岩土种类单一,均匀,性质变化不大;2)无特殊性岩土。,三、岩土的分类及特殊土,3.1.4 根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级,可按下列条件划分岩土工程勘察等级。甲级 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度 等级中,有一项或多项为一级;除下面注之外。乙级 除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目;丙级 工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等 级均为三级。注:建筑在岩质地基上的
7、一级工程,当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时,岩土工程勘察等级可定为乙级。,三、岩土的分类及特殊土,3.2.2岩石坚硬程度、岩体完整程度和岩体基本质量等级的划分,应分别按表表执行。,三、岩土的分类及特殊土,岩石风化程度的划分可按本规范附录A表执行。,三、岩土的分类及特殊土,4.1 岩土的分类 4.1.1 作为建筑地基的岩土,可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。4.1.5 碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土可按表分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。,三、岩土的分类及特殊土,4.1.6 碎石土的密实度可按表分为松散、稍密、中密、密实。,三、岩土
8、的分类及特殊土,4.1.7 砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。砂土可按表分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。,三、岩土的分类及特殊土,4.1.8 砂土的密实度可按表分为松散、稍密、中密、密实。4.1.9 粘性土为塑性指数Ip大于10的土,可按表分为粘土、粉质粘土。,三、岩土的分类及特殊土,4.1.10 粘性土的状态,可按表分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。,三、岩土的分类及特殊土,4.1.12 淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成,其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于 1.5的粘性土。当天然含水量大于液限而天
9、然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。含有大量未分解的腐殖质,有机质含量大于60%的土为泥炭,有机质含量大于等于10%且小于等于60%的土为泥炭质土。,三、岩土的分类及特殊土,湿陷性黄土地区建筑规范 3.0.1 拟建在湿陷性黄土场地上的建筑物,应根据其重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度,分为甲、乙、丙、丁四类,并应符合表的规定。,三、岩土的分类及特殊土,4.3.6 在现场测定湿陷性黄土的湿陷起始压力,可采用单线法静载荷试验或双线法静载荷试验,并应分别符合下列要求:1.单线法静载荷试验:在同一场地的相邻地段和相同标高,应在 天然湿度的土
10、层上设3个或3个以上静载荷试验,分级加压,加至各自的规定压力,下沉稳定后,向试坑内浸水至饱和,附加下沉稳定后,试验终止;2.双线法静载荷试验:在同一场地的相邻地段和相同标高,应设 2个静载荷试验。其中1个应设在天然湿度的土层上分级加压,加至规定压力,下沉稳定后,试验终止;另1个应设在浸水饱和的土层上分级加压,加至规定压力,附加下沉稳定后,试验终止。,三、岩土的分类及特殊土,4.3.8 在现场采用试坑浸水试验确定自重湿陷量的实测值,应符合下列要求:1.试坑宜挖成圆(或方)形,其直径(或边长)不 应小于湿陷性黄土层的厚度,并不应小于10m;试坑深度宜为0.50 m,最深不应大于0.80 m。坑底宜
11、铺100厚的砂、砾石。3.试坑内的水头高度不宜小于,在浸水过程中,应观测湿陷量、耗水量、浸湿范围和地面裂缝。湿陷稳定可停止浸水,其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于1/d。,三、岩土的分类及特殊土,4.4.7 湿陷性黄土地基的湿陷等级,应根据湿陷量的计算 值和自重湿陷量的计算值等因素,按表判定。,三、岩土的分类及特殊土,三、岩土的分类及特殊土,膨胀土:应是土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。4.1.15 膨胀土为土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性,其自 由膨胀率大于或等于40%的粘性土。(建筑地基基础设计规
12、范),三、岩土的分类及特殊土,第条 膨胀土的工程特性指标,应符合下列规定:一、自由膨胀率(ef)人工制备的烘干土,在水中增加的体积与原体积的比,按下式计算:ef=(Vw-V0)/V0 式中,Vw土样水中膨胀稳定后的体积(ml);V0土样原有体积(ml);二、膨胀率(ep)在一定压力下,浸水膨胀稳定后,土样增加的高度与原高度之比,按下式计算:ep=(hw-h0)/h0 式中,hw土样浸水膨胀稳定后的高度();ho土样的原始高度()。,三、岩土的分类及特殊土,三、收缩系数(s)原状土样在直线收缩阶段,含水量减少1%时的竖向线缩率,按下式计算:s=s/W 式中,s收缩过程中与两点含水量之差对应的竖向
13、线缩率之差(%);W收缩过程中直线变化阶段两点含水量之差(%)四、膨胀力(Pe)原状土样在体积不变时,由于浸水膨胀产生的最大内应力。上述特性指标的试验,应按膨胀土规范附录一的规定进行。,三、岩土的分类及特殊土,具有下列特征的土可初判为膨胀土:1.多颁布在二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘;2.地形平缓,无明显自然陡坎;3.常见浅层滑坡、地裂、新开挖的路堑、边坡、基槽易发生坍塌;4.裂缝发育,方向不规则,常有光滑面和擦痕,裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土;5.干时坚硬,遇水软化,自然条件下呈坚硬或硬塑状态;6.自由膨胀率一般大于40%;7.未经处理的建筑物成群破坏,低层较多层严重,刚性结构较柔性
14、结构严重;8.建筑物开裂多发生在旱季,裂缝宽度随季节变化。,三、岩土的分类及特殊土,2.3.2 具有下列工程土质特征的场地,且自由膨胀率大于或等于40%的土,应判定为膨胀土(膨胀土地区建筑技术规范):一、裂隙发育,常有光滑面和擦痕,有的裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土,在自然条件下呈坚硬或硬塑状态;二、多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带,地形平缓,无明显自然陡坎;三、常见浅层塑性滑坡、地裂、新开挖坑(槽)壁易发生坍塌等;四、建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。,三、岩土的分类及特殊土,2.3.3 膨胀土的膨胀潜势,可按表分为三类.2.3.5 膨胀土地基评价,应根据地基的膨胀、收缩变形
15、对低层砖混房屋的影响程度进行,地基的胀缩等级,可按表分为三级。,三、岩土的分类及特殊土,1.2.5 大气影响深度,应由各气候区土的深层变形观测或含水量观测及地温观测资料确定;无此资料时,可按表采用。,三、岩土的分类及特殊土,6.7.1 膨胀岩土场地,按地形地貌条件可分为平坦场地和坡地场地。符合下列条件之一者应划分为平坦场地:1.地形坡度小于50,且同一建筑物范围内局部高差不超过1m;2.地形坡度大于50小于14,与坡肩水平距离大于10m的坡顶地带。不符合以上条件的应划为坡地场地。6.7.8膨胀岩土的岩土工程评价应符合下列规定:一级工程的地基承载力应采用浸水载荷试验方法确定;二级工程宜采用浸水载
16、荷试验;三级工程可采用饱和状态下不固结不排水三轴剪切试验计算或根据已有经验确定;,三、岩土的分类及特殊土,4.3 液化土和软土地基 4.3.1 饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的液化判别和地基处理,6度时,一般情况下可不进行判别和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理,79度时,乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别处理。4.3.2 存在饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的地基,除6度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的措施。,三、岩土的分类及特殊土,4.3.3 饱和的砂土或粉土(不含黄土),当符合下
17、列条件之一时,可初步判别为不液化或可不考虑液化影响:1.地质年代为第四纪晚更新世(3)及其以前时,7、8度时可判为不液化。2.粉土的粘粒(粒径小于0.005的颗粒)含量百分率,7、8度和9度分别不小于10、13和16时,可判为不液化土。,三、岩土的分类及特殊土,3.天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:dud0+db-2(4.3.3-1)dwd0+db-3(4.3.3-2)du+dw1.5d0+2db-4.5(4.3.3.-3)式中,dw地下水位深度(m),宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用;,三、岩土的分类及特殊土
18、,du上覆盖非液化土层厚度(m),计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除;db基础埋深度(m),不超过2m时应采用2m;d0液化土特征深度(m),可按表采用。,三、岩土的分类及特殊土,4.3.4 当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m深度范围内的液化;但对规范规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑物,可只判别地面下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土。当有成熟经验时,尚可采用其他判别方法。,三、岩土的分类及特殊土,4.3.5 对存在液化土层的地基,应探明各
19、液化土层的深度和厚度,按下式计算每个钻孔的液化指数,并按表综合划分地基的液化等级:ILE=(1-Ni/Nire)式中,IlE-液化指数;n-在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;Ni Ncri-分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应取临界值的数值;di-i点所代表的土层厚度(m),可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半,但上界不高于地下水位深度,下界不深于液化深度;Wi-i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m-1)。当该层中点深度不大于5 m时应采用10,等于20 m时应采用零值,520 m时应按线性内插法取值。,四、地基和
20、复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,2.1.1 地基 Subgrade,Foundation soils:支承基础的土体或岩体。2.1.2 基础 Foundation:将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。21.3 地基承载力特征值 Characteristic value of subgrade bearing capacity: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。2.1.7 地基变形允许值 Allowable subsoil deformation:为保证建筑物正常使用而确定的变形控制值。2.1.9 地基处理 Gro
21、und treatment,Ground improvement:为提高地基强度,或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程措施。2.1.10 复合地基 Composite subgrade,Composite foundation:部分土体被增强或被置换,而形成的由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。,四、地基和复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,2.1.11 扩展基础 Spread foundation:为扩散上部结构传来的荷载,使作用在基底的压应力满足地基承载力的设计要求,且基础内部的应力满足材料强度的设计要求,通过向侧边扩展一定底面积的基础。包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土
22、条形基础 2.1.12 无筋扩展基础 Non-reinforced spread foundation:由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的,且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。2.1.13 桩基础 Pile foundation:由设置于岩土中的桩和联接于桩顶端的承台组成的基础。,四、地基和复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,3.0.1 地基基础设计应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表选用。,四、地基和复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,302 根据建筑物
23、地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应符合下列规定:1 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;2 设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计;3 设计等级为丙级的建筑物有下列情况之一时应作变形验算:l)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的建筑;2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;4)相邻建筑距离近,可能发生倾斜时;5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。4 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,以及建造在斜
24、坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,尚应验算其稳定性;5 基坑工程应进行稳定性验算;6 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。,四、地基和复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,5.3 变形计算 5.3.1 建筑物的地基变形计算值,不应大于地基变形允许值。53.2 地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。53.3 在计算地基变形时,应符合下列规定:.由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形,对于砌体承重结构应由局部倾斜值控制;对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制;对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制;必要时尚应控制平均沉降量。.
25、在必要情况下,需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值,以便预留建筑物有关部分之间的净空,选择连接方法和施工顺序。5.3.4 建筑物的地基变形允许值应按表规定采用。对表中未包括的建筑物,其地基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。,四、地基和复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,四、地基和复合地基的概念、基本分类和基本设计原则,地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验、触探、并结合其它原位测试方法进行。设计等级为甲级的建筑物应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料;设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料;设计等级为丙级



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