工程地质之 实例分析解析

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1、第七章 岩土工程勘察 第五节 实例房屋建筑工程勘察 承载力确定 变形验算 基础论证 深基问题 勘察要点 n主要内容 房屋建筑工程勘察房屋建筑工程勘察 vv国际规定：高层建筑国际规定：高层建筑- -高度高度50m50m，层数，层数99层；超高层层；超高层- -高度高度 100m100m，层数，层数4040层。层。 水平荷载20 60超高层建筑 水平荷载8202460高层建筑 竖向荷载 与水平荷载 37912 多层建筑 竖向荷载1236低层建筑 对建筑结构起控制 作用的荷载 层数 高度(m) 分类 我国工业与民用建筑划分标准我国工业与民用建筑划分标准 uu地基地基基础面以下某深度范围内，由基础传

2、递荷载引起岩土体中天然应力状态发生较大变 化的所有岩土体。 uu基础基础-建筑物的下部结构。 p 一、基本概念基本概念 uu基础埋深基础埋深基础底面至地表的距离 。 基本概念与主要工程地质问题 uu地基地基持力层持力层直接与基础底面接触的岩土层 。 uu地基下卧层地基下卧层持力层以下各岩土层。 uu地基强度地基强度-地基在建筑荷重作用下抵抗破坏的能力荷重作用下抵抗破坏的能力 。 v 地基及相关问题 uu地基变形地基变形-地基在上部荷载作用下，土体压缩产 生变形。变形量过大会危及建筑物的安全。 p二、主要工程地质问题 1、区域稳定性 2、场地稳定性 3、地基稳定性（核 心） 4、建筑物配置 5、

3、地下水侵蚀性 6、地基施工条件 u1、区域稳定性区域稳定性主要 涉及地震地震与活断层活断层 u2、场地稳定性场地稳定性 斜坡斜坡稳定性（滑坡、 岩溶、泥石流岩溶、泥石流等）。 u3、地基稳定性地基稳定性 地基强度与变形地基强度与变形 同时满足要求。 p 二、主要工程地质问题主要工程地质问题 u6、地基施工条件地基施工条件考虑深基边坡支护、降 水。 u4、建筑物配置建筑物配置 建筑物的结构、规模、用途不同，对地基要求 也不同，需合理配置，确定合适的基础类型。 u5、地下水侵蚀性地下水侵蚀性 测定地下水的测定地下水的化学成分化学成分，并评价其对混凝，并评价其对混凝 土的各种侵蚀性。土的各种侵蚀性。

4、 uu考虑考虑 ： 选择较优的持力层持力层 合适的基础类型基础类型 合理的基础埋深基础埋深 工程地质条件是决定因素工程地质条件是决定因素 、建筑物配置依据、建筑物配置依据 uu持力层选择持力层选择- 强度高、变形小； 层厚大、均匀、延展性好； 地下水位以上、最大冻深以下 。 b-1,地基中岩土体结构及工程地质性质地基中岩土体结构及工程地质性质； b-2,水文地质条件水文地质条件； b-3,季节性冻土深度季节性冻土深度。 a-1,建筑物类型、结构特征、用途； a-2,荷载性质、大小； a-3,相邻建筑物的基础埋深。 a-建筑物特性建筑物特性 b-b-工程地质条件工程地质条件 l 基础埋深确定基础

5、埋深确定- 相关地质环境相关地质环境： l土层中含石膏； l盐湖、盐渍土； l其他含盐（岩盐、芒硝）地区及海水入渗地区 ； l强透水层（粗碎屑土） 中从泥碳、淤泥及大量有 机质土层内渗入的水； l使水矿化富集的地形地貌 。 l硫化矿及煤矿水流入区 ； l工业废水渗入区； 水中（HCO3 -、 SO42-、CL - 、侵蚀性CO2等） 含量过高时对建筑材料有侵蚀性。 uu 地下水侵蚀性地下水侵蚀性- 施工条件影响因素施工条件影响因素 基坑开挖情况基坑开挖情况 深度、方法、速度、坑边荷载情况。 地基土性质地基土性质 结构特征、 种类、 稠度状态， 水文地质条件水文地质条件 uu施工条件考虑施工条件

6、考虑 基坑边坡稳定、 坑底隆起、 基坑涌水流砂 主要工作主要工作 支护 降水 建筑物特征：主楼29层（105.60m），地下 3层，埋深10.0m；群楼24层（11.7m)，地 下1层，8度设防。 地层条件：填土、粉细砂、卵石层、第三 纪泥砾岩；地下水位：9.20m 技术关键：顶部强风化粘土岩的力学强度是否满足要求？采 用水下深层（10.30m）载荷试验，确定容许承载力值（ f0=550kPa)，实际采用fk=180kPa 经济效益：桩箱，工程造价节约107万，工期缩短半年。 最终方案：箱基，置于卵石层，埋深提高1m，位于地下水位以上 实例：京西宾馆东楼基础方案调整 初设方案：桩基，置于中等风

7、化岩层； d,混凝土条形基础 e,钢筋混凝土条形基础 f,柱下条形基础 a,柱下单独基础 b,墙下单独基础 c ,砖砌条形基础 g, h 联合基础 i, 板式基础 j ,壳体基础 a b c d e f g h i j 常用基础结构形式 基础埋深确定图示 场地条件与基础埋深关系 基础埋深与相邻建筑距离 基槽开挖引起邻建墙体开裂 相邻荷载对地基附加应力的影响 基础埋深确定图示 冻涨对地基土的危害 基础埋深与冻结深度关系 基础埋深与地下水位 d h0 水文地质条件与基础埋深关系 三、 地基承载力确定 修正的承载力 特征值特征值 地基承载力特征值特征值 地基容许承载力地基容许承载力 地基在同时满足变

8、形和强度变形和强度 两方面要求条件下，单位面积 所能承受的最大荷载。 由理论公式计算、原位 测试、经验值等方法确定 的地基承载力值。 承载力特征值经基础深度和宽深度和宽 度修正度修正后用于建筑设计的值。 1、概念概念 2、原位测试 ： 原位测试方法确定承载 力是常用方法之一。 最大特点-可靠可靠。 首选-载荷试验载荷试验。 规范要求：规范要求： 一级建筑必须做载荷一级建筑必须做载荷 试验试验 其他原位测试方法（动探、静探、旁压、十字板 剪切）需要与载荷试验对比，建立经验公式，再用 于确定地基承载力。 由载荷试验、其他原位测试、经验值等方法确定 的地基承载力特征值，还需按实际的深度、宽度进 行修

9、正后，方可作为地基承载力值。 fa _ 修正后地基承载力特征值(kPa); fak _ 地基承载力特征值(kPa)。 b、d：承载力修正系数 b6m,取6m； 计算所得fa1.1fak；取fa=1.1fak。 当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，按下式 计算： 3、地基承载力地基承载力深度、宽度深度、宽度修正：修正： 四、地基沉降计算 1 1、地基变形、地基变形- 地基在上部荷载作用下，土体压缩产生变形。 变形量过大会危及建筑物的安全。 沉降量沉降量 uu变形特征值：变形特征值： 沉降差沉降差 倾斜倾斜 局部倾斜局部倾斜 局部倾斜局部倾斜-砌体承重结构沿纵墙610m之内 基础两点沉降差与距

10、离之比 =tg-1(S1-S2)/。 倾斜倾斜-单独基础倾斜方向两端点沉降差与其 距离之比 =tg-1(S1-S2)/b 沉降差沉降差-相邻单独基础沉降量之差 S=S1-S2； 沉降量沉降量-基础中心点的沉降量值S； 变形特征值变形特征值： 要求：允许变形，不得超限要求：允许变形，不得超限 高层建筑与高耸结构- 沉降量、倾斜沉降量、倾斜 砌体承重结构- 沉降量、局部倾斜沉降量、局部倾斜 框架结构- 沉降量、沉降差沉降量、沉降差 l l 不同建筑物变形控不同建筑物变形控 制制 p 平均附加应力系数平均附加应力系数计算沉降量（规范法) S为分层总和法计算的地基沉降量；s：经验系数； n为地基变形计

11、算深度范围内所划分的土层数； p0为对应于荷载标准值时的基础底面处的附加应力(kPa)；Esi 为 基础底面下第i层土的压缩模量(MPa)； zi, zi-1 为基础底面至第 i层土和第i-1层土底面的距离(m)；i、i-1为基础底面计算点 至第i层土和第i-1层土底面范围内平均的附加应力系数。 3 3、沉降量计算方法、沉降量计算方法- -分层总和法分层总和法 。 vv变形特征值中，沉降量是基本值。变形特征值中，沉降量是基本值。 一般建筑沉降计算： 受压层底面深度受压层底面深度z z n n 即沉降计算深度。其下有软弱即沉降计算深度。其下有软弱 下卧层，还需继续向下验算。下卧层，还需继续向下验

12、算。 4 4、确定、确定沉降计算深度沉降计算深度z z n n ： 满足 b (m)b22b44b88 b z (m)0.30.60.81.0 确定 z 值 配合设计分阶段，满足建筑要求，考虑施工条件。 五、房屋建筑工程勘察要点 变形变形：沉降量-变形控制-下卧层验算 强度强度：承载力-持力层选择-基础类型与埋深确定 核心核心- -地基稳定性地基稳定性 扩展扩展- - 桩基：桩型-桩承载力-沉降分析-施工条件 深基：基坑稳定-施工条件-方案设计（支护、降水） 结合建筑物、关注持力层结合建筑物、关注持力层特点特点- - 场地场地( (烈度烈度6 6度度) )与地基与地基地震效应地震效应评价评价

13、u再：提出提出建议建议（基础、施工、治灾） uu多个多个提供提供-设计、施工的各项参数各项参数 uu三个三个查明查明-场地、岩土、地下水 vv设计方案要求设计方案要求- - 安全可靠、技术可行、经济合理安全可靠、技术可行、经济合理 1、勘察的主要内容勘察的主要内容： 确定确定承载力承载力检验检验变形 变形 uu对象对象-场地工程地质条件各方面要素。 uu方法方法-收集资料、踏勘、测绘、必要的勘探等。 uu特点特点-范围大、角度宏观、程度浅。 uu重点重点-评价场地稳定性、适宜性、方案比选。 n 1）可研阶段可研阶段： 一般分一般分可研、初勘、详勘可研、初勘、详勘三阶段；三阶段； 2、阶段划分阶

14、段划分及各阶段任务要求任务要求： 简单合并，重要则加施工阶段。 不稳定斜坡斜坡 岩溶岩溶作用 人类活动人类活动 强震强震场地效应- 液化、震陷、斜 坡坍滑、采塌； uu查明场地条件查明场地条件 大断裂大断裂的位置、规模、 活动性、力学性质、与 场地和地基的关系等； vv选场时需选场时需避开避开的地段的地段 不良地质现象发育、对建筑物有危害或威胁； 地下有未开采的矿藏或采空区。 洪水或地下水有威胁； 对建筑抗震危险的； 地基性质差； 确定建筑物平面布置、 主要建筑地基类型、 不良地质现象防治方案。 n 2）初勘阶段初勘阶段： 取得前期勘察报告、场地地形图、工程性质 和规模等资料 uu 工作工作重

15、点重点 - u准备工作- - c. c. 对抗震设防烈度 大于或等于6度的场地 ，应判定场地和地基 的地震效应。 b. b. 查明场地不良地质 现象的类型、规模、成 因、分布、对场地稳定 性的影响及发展趋势； uu任务任务 、 要求要求- a. a. 初步查明地层、构造、 岩土物理力学性质、地下水 埋藏条件、最大冻深； n 2）初勘阶段初勘阶段： a.a.勘探点线布置点线布置- 基岩-提前终孔。 深度参表，可酌情加减，软土-加深； 交界处、变化较大部位加密点距，一般成网格； uu方法方法 工作量工作量- - 应垂直于地貌单元边界线、 地质构造线及地层界限； n 2）初勘阶段初勘阶段： c. c. 水文地质工作水文地质工作- - b. b. 取样及测试取样及测试- uu方法及工作量方法及工作量- - - - 在平面上均匀分布，数量为总数的1/41/2，竖向间 距按地层特点确定，每层有样控制，且不少于6个。 调查类型、补排条件；实测水位，取水样 测试，必要时作长期