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1、,地 基 基 础 简 明 教 材,范燕红,2006年10月,主要内容第一章 土的物理性质与工程分类 第二章 地基与基础基本知识 第三章 野外测试技术主要规范 1、建筑基桩检测技术规范（JGJ 106-2003） 2、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002） 3、建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002） 4、岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）,第一章 土的物理性质与工程分类土是连续、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。在漫长的地质年代中，由于各种内力和外力地质作用形成了许多类型的岩石和土。岩石经历风化、剥蚀、搬运
2、、沉积生成土，而土经历压密固结，胶结硬化可再生成岩石。土是由颗粒（固体）、水（液相）和气（气相）所组成的三相体系。,1、土粒比重（土粘相对密度）ds（无量纲）：土粒质量与同体积的4时纯水的质量之比,2、土的含水量w ：土中水的质量与土粒质量之比 3、土的密度（g/cm3）：土单位体积的质量：1）土的干密度d：土单位体积中固体颗粒部分的质量 2）饱和密度sat：土中孔隙完全充满水时的单位体积质量 3）有效密度：在地下水位以下，单位土体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后 4、土的孔隙比e：土中孔隙体积与土粒体积之比 5、土的孔隙率n：土中孔隙所占体积与总体积之比 6、土的饱和度Sr：土中被水充满的
3、孔隙体积 与孔隙总体积之比,土的物理性质指标,无粘性土的特征 无粘性土一般是指具有单粒结构的碎石土与砂土，天然状态下无粘性土具有不同的密实程度。疏松状态时，其压缩性与透水性较高，强度较低。密实状态时，其压缩性小，强度较高，为良好的天然地基。工程上常用密实度来评定无粘性土的地基承载力 碎石土的密实,粘性土的特征,粘性土主要成分是粘粒，土粒细，土的比表面大（单位体积的颗粒总表面积），土粒表面与水相互作用的能力较强。 （一）界限含水量 粘性土由某一种状态转入另一种状态时的分界含水量称为界限含水量。土由半固态转为固态的界限含水量称为缩限。土由可塑状态转为半固态的界限含 水量称为塑限，也称塑性下 限含水
4、量。土由流动状态转为可塑状态的界限含水量称为液限，也称塑性上限含水量,塑性指数表示土的可塑性范围Ip WL-wp塑性指数愈高，即液限和塑限的差值愈大（计算时不带%），表示土中细粒含量增多，含水量量范围增大，土的粘性与可塑性愈好。塑性指数Ip10的土为粘性土，其中：1017为粘土液性指数液性指数是判别粘性土的软硬程度的指标，又称稠度。液性指数IL可按下式计算 IL(W- wp )/ Ip,IL(W- wp )/ Ip = (W- wp )/( WL-wp)从上式看出，当W WL时，IL1，土为流塑状态。当IL在wp与WL之间，即IL在0与1之间时，为可塑状态。工程上根据IL值将粘性土分为五种软硬
5、状态： IL0 坚硬01 流塑,粉土的特征,对于塑性指数Ip10及粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的低塑性土，试验表明，该土主要表现为粉粒土特征，故建筑地基基础设计规范将这类土从粘性土中划出成为独立的一类土，其性质介于砂土与粘性土之间.,土的工程分类,作为建筑地基的土（岩），可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等,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e1.5的粘性土称为淤泥，当天然孔隙比满足1e1.5时，称为淤泥质土。淤泥和淤泥质土的主要特点是强度低、压缩性高、透水性差、压实所需时间很长。,第一章 思考题 1、土的基本
6、物理指标计算公式，土的密度、sat、d之间的关系。 2、土的硬塑状态划分，液、塑性公式。 3、粉土、粘性土、淤泥质土的定义。,第二章 地基与基础基本知识,地基与基础概念 房屋建筑皆由上部结构与基础两大部分组成， 通常以室外地面标高为划分标准，地面标高以上的部分为 上部结构，地面标高以下的部分为基础。1、基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构2、地基：建筑物的全部荷载由基础下面的地层来承担， 受建筑影响的那一部分地层称为地基。对地基承载力及变 形起主要作用的土体均称为地基主要持力层。对一般建筑而言，主要受力层与基础及密集程度有关，利用这一关系，对基础面积较大的筏基和箱基，其地基主要受力层一般为一倍
7、基础短边的宽度，对基础宽度较小而密集时，考虑到基础间的相互影响及地基的均匀程度，一般将基底标高下5m以内的土层划为主要受力层。 地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b，独立基础下为1.5b，且厚度均不小于5m范围（二层以下一般以民用建筑除外）（b基础底面宽度）。,基础的分类：1、浅基础：通常把埋置深度不大（一般浅于5m），只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础；2、深基础：浅部土质不良，须把基础埋深置于深处的好的地层而建造的各种类型的基础。浅基础类型浅基础根据它的形状和大小可分为下面几种类型：独立基础、条形基础（包括十字交叉条形基础）、筏板基础、箱形基础及壳体基础等。根据基础
8、所用材料的性能可以分为刚性基础和柔性基础。 1、刚性基础刚性基础通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础，这些材料的抗拉强度远小于它们的抗压强度，所以刚性基础不能承受拉力，设计时要求基础的外伸宽度和基础高度的比值在一定的限度内，否则。,基础会产生破坏。在这样的限制下，基础的相对高度都比较大，几乎不会发生弯曲变形，所以习惯上称为刚性基础 刚性基础可用于6层和6层以下的（三合土基础不宜超过四层）一般民用建筑和墙承重的厂房，刚性基础可分为墙下刚性条形基础和柱下刚性独立基础。 当刚性基础尺寸，不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求，则需改成柔性基础，即钢筋混凝土基础。2。钢筋混凝
9、土基础（柔性基础）具有较好的抗剪能力和抗弯能力，当外荷载较大，且存在弯矩和水平荷载，在这些荷载作用下，地基承载力又较低，此刻，刚性基础已经不适用了，应该采用钢筋混凝土基础。钢筋混凝土基础同样可以扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求。但不必增加基础的埋深，所以能得到合适的基础埋深。,墙下刚性条形基础,柱下刚性基础,柱下钢筋混凝土单独基础,柱下条形基础 交叉条形基础,筏板基础,箱形基础,深基础类型桩可按下列规定分类：1、按承载性状分类（1）端承型桩端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。（2）摩擦型桩摩擦桩：在极限承载力
10、状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。2、按桩的使用功能分类（1）竖向抗压桩（抗压桩）（2）竖向抗拔桩（抗拔桩）（3）水平受荷桩（主要承受水平荷载）,3、按桩身材料分类（1）混凝土桩：灌注桩、预制桩；（2）钢桩；（3）组合材料桩。4、按成桩方法分类（1）非挤土桩：干作用法、泥浆护壁法、套管护壁法；（2）部分挤土桩：部分挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩、打入式敞口桩；（3）挤土桩：挤土灌注桩、挤土预制桩（打入或静压）。5、按桩径大小分类（1）小桩：d250mm；（2）中等直径桩：250mmd800mm；（3）大直径桩：d800mm。d桩身设计直
11、径。,地基承载力地基承受荷载的能力称为地基的承载力。通常区分为两种承载力，一种称为极限承载力，它是指地基即将丧失稳定性时的承载力。另一种称为容许承载力，它是指地基稳定有足够的安全度并且变形控制在建筑物容许范围内时的承载力 。地基承受建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化。一方面，附加应力引起地基土变形，造成建筑物沉降。另一方面，附加应力引起地基内土体的剪应力增加。当某一点的剪应力达到土的抗剪强度时，这一点的土就处于极限平衡状态。若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态，就形成极限平衡区，或称为塑性区。如荷载继续增大，地基内极限平衡区的发展范围随之不断增大，局部的塑性区发展成为连续贯穿到地表的整体
12、滑动面。这时，基础下一部分土体将沿滑动面产生整体滑动，称为地基失去稳定.,地基的变形阶段地基在垂直荷载作用下产生的变形，一般分为三个变形阶段 （1）压密阶段：即P-S曲线中的oa段，该阶段中压力与沉降之间基本上成线性关系。地基中任意点的剪应力小于土的抗剪强度，地基的变形主要是孔隙比的减少，即土的压密。（2）塑性变形阶段：即P-S曲线中的ab段，随着荷载的增加，沉降增长速率大于荷载增长速率，在基础边缘处地基土中的剪应力最大，首先达到抗剪强度而出现塑性变形区。随着荷载的增加， 塑性区逐渐向纵深发展。 地基的变形由于土中 孔隙比的减少或土粒 间的剪切移动引起。,（3）失稳阶段：即P-S曲线中的bc段
13、。随着荷载的继续增加，沉降急速增大，塑性区扩大到相互贯通，形成一连续的滑动面，土从基础侧边挤出，地基发生整体剪切破坏，造成基础失稳。P-S曲线中的a点所对应的荷载称为临塑荷载,以Pcr表示，表示地基内将要出现塑性变形区时的荷载。b点所对应的荷载称为极限荷载，以Pu表示，表示地基中将要形成连续的塑性变形区时的荷载，也即丧失整体稳定时的荷载,竖直荷载下地基的破坏形式 整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏是竖直荷载作用下地基失稳的三种破坏形式,局部剪切破坏:b型曲线的特点是板底的压应力P与变形量S的关系，从一开始就呈现非线性变化，且随着P的增加，变形加速发展，但是直至地基破坏，仍然不会出现曲线a那样
14、明显的变形突然急剧增加的现象。相应于b型曲线，荷载板下土体的剪切破坏也是从基础边缘开始，且随着基底压应力P的增加，极限平衡区在相应扩大。但是荷载进一步增大，极限平衡区却限制在一定的范围内，不会形成延伸至地面的连续破裂面，地基破坏时，荷载板两侧地面只略为隆起，但变形速率加大，总变形量很大，说明地基也已破坏，这种破坏形式称为局部剪切破坏,冲剪破坏:c型曲线表示地基的第三种破坏形式，它与b型曲线相类似，但是变形的发展速率更快。试验中，荷载板几乎是垂直下切，两侧不发生土体隆起，地基土沿板侧发生垂直的剪切破坏面，这种破坏形式称为冲剪破坏,第二章 思考题 1、桩的竖向承载力的确定。 2、摩擦桩、端承桩定义
15、。 3、桩和复合地基的区别。 4、极限承载力定义。 5、地基的几种的变形阶段及破坏形式。 6、刚性基础、柔性基础区别。,第三章 野外测试技术 载荷试验1。概念：载荷试验是直接在地基上施加荷载，观测地基的变形，以及荷载与沉降的变化关系的一种现场试验方法。平板载荷试验是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法。它反映承压板下1.52.0倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状。2、荷载沉降关系曲线规律（1）线性变形阶段（oa段）在开始加荷以及在较小的荷载范围内，地基所受压力P与其变形S成正比关系。此时，地基在宏观上表现为类似弹性压缩，通常将a点对
16、应的压力叫作比例界限荷载，或简称界限荷载。此时，地基作为均质，各向同性的半无限体，其表面所受总压力P与相应的竖向变形S之间存在如下的关系。 SP（1u2）/ Ed,刚性承压板的形状系数，方形承压板取0.886，圆形承压板取0.785。上式可以测求地基土在界限荷载范围内的变形模量。变形模量E值代表半无限地基土在有侧向变形条件受压时，其应力与应变的关系。 （2）塑性变形阶段（ab段） 当加荷压力超过a点时，地基的变形 与其所受压力是非线性关系，一般来说， 它近似于对数曲线的形式。当荷载继续增大时，载荷板下面地基 的塑性平衡区随之扩展，地基变形逐渐增大及至塑性平衡区接近于连贯成地基的整体剪切破坏时，载荷板便开始产生骤然的大量下沉，即b点所示，b点对应压力，一般可认为是载荷板地基的宏观极限荷载。,由载荷试验资料确定承载力的方法（1）由相对沉降确定：取沉降S等于压板直径的0.010.02所对应的压力值为地基允许承载力。（2）由比例界限荷载：取比例极限（图2-4-1）a点所对应压力作为地基允许承载力。（3）由极限荷载确定：取（图2-4-1）b点对应的压力作为地基极限荷载，将极限荷载值除以安全系数，作为地基允许承载力。,
