土力学课件清华大学6岩土工程勘察.ppt
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1、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,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
2、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.
3、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,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
4、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,dynamic penetration test),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,Standard penetrat
5、ion test),(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N,式中,为50击时的贯入度。,(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,cone penetration test),(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
6、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,(6-2),锥尖阻力,(6-3),侧壁摩阻力,(6-4),(4)试验结果不同深度的成果曲线,摩阻比,(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
7、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
8、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
9、.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
10、.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
11、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,应满足材料刚性角的要求,即基础台阶宽高比,(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,(
12、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1/181/20,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
13、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,(7-4),(3)季节性冻胀土的设计冻深,(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
14、于相邻建筑物基础埋深,(2)增大距离,(3)对邻近建筑物加固,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22.5m,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,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)
15、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,(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,(1)计算公式,(2)附加压力计算 扩散角法,条形基础,矩形基础,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,(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
16、心荷载作用下基础尺寸,7.5 基础尺寸设计,(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1040,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,(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
17、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,沿柱边破坏,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面积,即ABCDEF部分,式中:,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,砼轴心抗拉强度设计值;,受冲切承载力高度影响系数;,式中:,冲切破坏锥体的有效高度;,冲切破坏锥体最不利一侧计算长度;,上边长,即柱宽;,下边长,;,下边长,;,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,沿变阶处破坏,取用的地基土净反力作用的部分基底面积,即ABCDEF部分,上边长,即上阶宽;,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,破坏锥体在b方向以外,取用的地基
18、土净反力作用的部分基底面积,即ABEF部分;,有效高度求取,验算公式,当,基础高度,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,(4)墙下条形基础验算,砼墙:,砖墙:,基础高度,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,(5)柱下独立基础弯矩计算,梯形悬臂板范围内地基净反力作用下的弯矩(在台阶宽高比2.5和偏心矩L/6,轴向或单向偏心荷载),土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,式中:,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,式中:,土力学与地基基础,7 天然地基上浅基础的设计,(6)墙下条形基础弯矩计算,最大弯矩:,砼墙:,砖墙:,(7)钢筋面积:,(7-34),令式(3
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