场地地基与基本理论简化

场地地基与基本理论简化§2.1 §2.1 场地地场地：是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂地：是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂区，居民点或自然村的范区，居民点或自然村的范围￿￿￿￿￿￿￿￿为什么要研究什么要研究场地？地？￿￿￿￿￿￿￿￿震害震害调查发现，同一烈度区，不同，同一烈度区，不同场地上的建筑的地上的建筑的震害不同因地震的大小和工程地震害不同因地震的大小和工程地质条件不同而不同条件不同而不同一、一、场地土及地土及场地覆盖地覆盖层厚度厚度1、、￿ ￿场地土的地土的类型：型：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿根据根据场地土的地土的坚硬程度划分硬程度划分为四四类￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿土的土的坚硬程度的判硬程度的判别方法：方法：A、、实测剪切波速法：剪切波速法：实测地面下地面下20m（但不深于覆盖（但不深于覆盖层厚度）土厚度）土层的等效剪切波速的等效剪切波速 Vs   500 m/s 坚硬硬场地土地土250   Vs ≤500 中硬中硬场地土地土140   Vs ≤250 中中软场地土地土Vs≤140 软弱弱场地土地土剪切波速土层厚度剪切波穿过土层的时间B、近似划分法：根据土、近似划分法：根据土层的性状近似划分，的性状近似划分，￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿见P17表表2-1。

2.场地覆盖地覆盖层厚度厚度一般意一般意义上的覆盖上的覆盖层厚度：从地面到基岩厚度：从地面到基岩顶面的距离面的距离这种确定在技种确定在技术上上现在在较为困困难，，因因为该厚度可能大几百米深厚度可能大几百米深《《规范范》》的定的定义：：当剪切波当剪切波Vs   500时，，￿￿￿￿￿￿即即认为是基是基岩，其上部到地表的厚度岩，其上部到地表的厚度为￿ ￿场地覆盖地覆盖层厚度￿ ￿3 3、、、、￿ ￿ ￿ ￿震害表震害表震害表震害表现现：：：： 在在软弱的地基上，柔性弱的地基上，柔性结构（构（长周期）破坏周期）破坏较重，重，刚性好的表性好的表现较好；好；￿￿￿￿￿￿￿￿在在坚硬的地基上，柔性硬的地基上，柔性结构表构表现较好，而好，而刚性性结构表构表现不一在坚硬的地基上，一般是硬的地基上，一般是结构破坏，构破坏，在在软弱的地基上有弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏构破坏，也有地基破坏什么原因呢？什么原因呢？这与与场地的地震效地的地震效应有关有关. 场地自振周期（卓越周期）和地自振周期（卓越周期）和类共振共振现象象￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿单一土一土层层￿ ￿T=4H/Vse 多土多土层T＝＝Σ4hi/Vi放大器过滤器地震波 基岩 T1 T 当当结构的基本自振周期与构的基本自振周期与场地自振周期接近或地自振周期接近或相等相等时结构的地震反构的地震反应最大，使建筑物震害加大。

最大，使建筑物震害加大 类共振共振现象象表土 地震波地震波软弱地基弱地基￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿以以长周期周期为主，放大主，放大坚硬地基硬地基￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿以短周期以短周期为主，放大主，放大￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿当建筑的自振周期与当建筑的自振周期与场地的周期相近地的周期相近时，振，振动会放大，会放大，使破坏更大，相反使破坏更大，相反则小 场地地 （放大器，（放大器，滤波器）波器）场地的地震效地的地震效应共振效共振效应软软弱地基上建筑震害弱地基上建筑震害弱地基上建筑震害弱地基上建筑震害较较重的原因重的原因重的原因重的原因1）建筑的破坏有一个）建筑的破坏有一个过程，当建筑开裂后程，当建筑开裂后结构的自振周构的自振周期将加大，期将加大，对于于坚硬硬场地上的建筑来地上的建筑来说，由于，由于结构的周构的周期将期将远离离场地的周期，故地的周期，故结构的地震作用将减小构的地震作用将减小2）而）而软弱弱场地上的建筑开裂后，自振周期将靠近地上的建筑开裂后，自振周期将靠近场地的地的周期，使周期，使结构的地震作用构的地震作用进一步加大，故破坏一步加大，故破坏严重。

重二、二、二、二、场场地的地的地的地的类别类别￿￿￿￿￿￿￿￿由于地震效由于地震效由于地震效由于地震效应应与与与与场场地有关，地有关，地有关，地有关，为为了了了了进进行抗震行抗震行抗震行抗震设计设计，有必要，有必要，有必要，有必要对场对场地地地地进进行分行分行分行分类类，以便区，以便区，以便区，以便区别对别对待￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿建筑建筑建筑建筑场场地的地的地的地的类别类别与与与与场场地土的地土的地土的地土的类类型和型和型和型和场场地土的覆盖地土的覆盖地土的覆盖地土的覆盖层层厚厚厚厚度有关分度有关分度有关分度有关分为为I I、、、、ⅡⅡⅡⅡ、、、、ⅢⅢⅢⅢ、、、、ⅣⅣⅣⅣ类类等效剪切波速（m/s)场 地 类 别ⅠⅡⅢⅣVse>5000---500 ≥Vse >250<5≥5--250≥ Vse >140<33~50>50-Vse ≤140<33~15>15~80>80各各类场地的覆盖地的覆盖层厚度表（厚度表（m)§2-2 §2-2 §2-2 §2-2 天然地基与基天然地基与基天然地基与基天然地基与基础础的抗震的抗震的抗震的抗震验验算算算算 一般情况下，地基一般情况下，地基发生震害的情况很少。

但高生震害的情况很少但高压缩性性饱和和软粘土和粘土和强度度较低的淤泥低的淤泥质土，在地震中土，在地震中发生不生不同程度的震陷、同程度的震陷、倾斜杂填土、回填土，在地震中也会填土、回填土，在地震中也会发生震陷还有有较严重的是地基的液化重的是地基的液化抗震措施：抗震措施：对软弱粘性土采用弱粘性土采用桩基和地基加固基和地基加固天然地基抗震天然地基抗震天然地基抗震天然地基抗震验验算算算算 一、不一、不验算的范算的范围：抗震：抗震规范建范建议了不需了不需进行抗震行抗震验算算的范的范围1）砌体房屋；）砌体房屋；（（2）地基主要持力）地基主要持力层内不存在内不存在软弱粘性土弱粘性土层的的￿￿￿￿￿￿一般一般单层厂房和厂房和单层空空旷房屋、房屋、￿￿￿￿￿￿不超不超过8层且高度在且高度在25m以下的民用框架以下的民用框架￿￿￿￿￿￿及基及基础荷荷载相当的多相当的多层框架厂房；框架厂房；（（3）可不）可不进行上部行上部结构抗震构抗震验算的建筑算的建筑抗震抗震抗震抗震验验算的范算的范算的范算的范围围•软弱地基上采用天然地基的弱地基上采用天然地基的•单厂、厂、单层空空旷房屋、房屋、•7层及以上的民用框架及以上的民用框架•及荷及荷载相相应的多的多层厂房，厂房，•超超过规范范规定的不定的不验算范算范围的建筑均需的建筑均需进行地基和基行地基和基础的抗震的抗震验算。

算二、地基土抗震承二、地基土抗震承二、地基土抗震承二、地基土抗震承载载能力的能力的能力的能力的调调整整整整 除十分除十分软弱土之外，地震作用下一般土的弱土之外，地震作用下一般土的动强度皆比度皆比静静强度高￿￿￿￿￿￿￿￿地基抗震承地基抗震承载力力:faE= a•fa  a — 抗震抗震承承载力力调整系数整系数￿≥￿≥ 根据岩土的性根据岩土的性质不同，不同，￿ ￿ a 在之在之间fa—深深宽修正后的地基承修正后的地基承载力特征力特征值三、三、验算算￿￿￿￿￿￿地基平均地基平均压力力设计值￿￿￿￿￿￿￿￿P≤ faE 地基最大地基最大压力力设计值￿￿￿￿Pmax ≤ 1.2 faE 零零应力区不大于底面力区不大于底面积的的15%§2.3 §2.3 §2.3 §2.3 液化土与液化土与液化土与液化土与软软土地基土地基土地基土地基一、一、场地土的液化地土的液化现象象￿￿￿￿￿￿￿￿处于地下水位以下的于地下水位以下的饱和砂土和粉土，在地震和砂土和粉土，在地震时容容易易发生液化生液化现象1.原因原因￿￿￿￿￿￿￿￿ 砂土和粉土的土砂土和粉土的土颗粒粒结构受构受到地震作用到地震作用时将将趋于密于密实。

这种种趋于密于密实的作用使空隙水的作用使空隙水压力急力急剧上升，在地震作用的短上升，在地震作用的短暂时间内，孔隙水内，孔隙水压力来不及力来不及消散，使土消散，使土颗粒粒处于于悬浮状浮状态 2.危害危害￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿砂土和粉土液化砂土和粉土液化时，其，其强度完全度完全丧失从而失从而导致地致地基失效￿￿￿￿￿￿￿￿场地液化将使建筑地液化将使建筑整体整体倾斜，下沉，斜，下沉，墙体体开裂，地面开裂，地面喷水、冒砂、水、冒砂、裂裂缝等3. 3. 液化液化液化液化导导致地基失效的条件致地基失效的条件致地基失效的条件致地基失效的条件1）、砂土或粉土的密）、砂土或粉土的密实度低度低2）、地振）、地振动剧烈烈3）、土的微）、土的微观结构的构的稳定性差定性差4）、地下水位高）、地下水位高5）、高）、高压水不易渗透水不易渗透6）、上覆非液化土）、上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位薄，或者有薄弱部位（前（前5条是条是导致液化的条件，后一条是致液化的条件，后一条是导致地基失效的条致地基失效的条件）件）4.4.影响液化的因素影响液化的因素影响液化的因素影响液化的因素1），土），土层的地的地质年代，古老的不易液化，新近的易液化。

年代，古老的不易液化，新近的易液化2），土），土层土粒的土粒的组成和密成和密实度，度，细砂砂较粗砂易液化，松粗砂易液化，松散的散的较密密实的易液化的易液化3），沙土的埋深和地下水位深度，埋深越深、地下水越），沙土的埋深和地下水位深度，埋深越深、地下水越深越不易液化深越不易液化4），地震烈度和地震持），地震烈度和地震持续时间二、二、二、二、场场地液化的判地液化的判地液化的判地液化的判别别方法方法方法方法 1、初步判、初步判别1））￿ ￿土的年代，老于第四土的年代，老于第四纪晚更新世以前的土，不液化晚更新世以前的土，不液化2））￿ ￿粉土的粘粒含量粉土的粘粒含量7度、度、8度、度、9度分度分别不小于不小于10%、、13%、、16%时不液化￿￿￿￿3）上覆非液化土）上覆非液化土层厚度和地下水位深度厚度和地下水位深度满足下列条件之足下列条件之一一时，可不考，可不考虑液化du  d0+ db-2dw  d0+ db-3上覆非上覆非液化土液化土层厚度厚度基基础埋置深度，小于埋置深度，小于2m时取取2m液化土特征深度液化土特征深度地下水位深度地下水位深度以基以基础埋置深度埋置深度为2m时可不考可不考虑液化影响的上覆液化影响的上覆非液化土非液化土层厚度厚度值为基准基准值（此（此值称称为液化土特征深液化土特征深度），地下水位深度判度），地下水位深度判别再减一，再加上基再减一，再加上基础埋深不埋深不等于等于2m时的相的相对差差值。

以上的公式和表格以上的公式和表格为《《建筑抗震建筑抗震设计规范范》》的表的表达方式，与达方式，与《《公路工程抗震公路工程抗震设计规范范》》的的图是完全等是完全等效的当不当不满足上述要求足上述要求时，需，需进一步判一步判别若满足足上述判上述判别条件，无条件，无须进行下述工作行下述工作2 2、、、、标标准准准准贯贯入入入入试验试验判判判判别别 贯入入试验判判别：在地面以下：在地面以下15m深度范深度范围内，内，饱和砂和砂土或粉土液化的土或粉土液化的标准准贯入入实验判判别公式：（公式：（满足足该式式为液化）液化）N63.5 — 标准准贯入入锤击数数实测值（未（未经杆杆长修正）修正）N0 — 标准准贯入入锤击数基准数基准值 标准准贯入入锤击数基准数基准值Nods — 饱和砂土或粉土的和砂土或粉土的标准准贯入点深度入点深度rc— 粘粒含量的百分率，小于粘粒含量的百分率，小于3时取取3 由此公式可判断每由此公式可判断每层土土层是否液化是否液化三、液化三、液化场地的危害性分析与抗地的危害性分析与抗液化措施液化措施￿ ￿1、用相、用相对贯入入锤击数之比数之比￿￿￿￿￿￿￿￿F来表示液化的沉降比。

来表示液化的沉降比 2 2、液化指数、液化指数、液化指数、液化指数￿ ￿ ￿ ￿ n — 15（（20））m深度范深度范围内每一个内每一个钻孔孔标准准贯入入试验点的点的总数数Ni，，Ncri — 实测值与与临界界值di — i点代表的土点代表的土层厚度厚度（（m），只考），只考虑15m深wi — 第第i层土的影响土的影响权函函数数值10m0Wi 105m（（15m））液化等液化等液化等液化等级级的判的判的判的判别别：：：：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿I IlE lE     5 5（（（（6 6））））￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿轻轻微液化微液化微液化微液化￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿5(6)<5(6)

3、抗液化措施、抗液化措施《《规范范》》将将处理措施分理措施分为三个档次，根据液化等三个档次，根据液化等级和建筑和建筑类别选取这三个档次三个档次为：：①①全部消除地基液化沉降的措施全部消除地基液化沉降的措施桩基、深基基、深基础、加密法、挖除液化、加密法、挖除液化层等②②部分消除地基液化沉降的措施部分消除地基液化沉降的措施一定深度范一定深度范围内内处理，使理，使锤击数大于数大于临界界值③③通通过对基基础和上部和上部结构构处理，减理，减轻液化沉降的影响液化沉降的影响 第二章第二章 小小结1 1、建筑、建筑场地是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个地是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂区，居民点或自然村的范厂区，居民点或自然村的范围 2 2、、规范按范按场地震害地震害轻重程度把建筑物重程度把建筑物场地分成三种地段地分成三种地段即即对建筑物抗震有利、不利和危建筑物抗震有利、不利和危险的地段的地段 ，从宏，从宏观上指上指导设计人人员合理合理选择场地为了能定量地了能定量地进行抗震行抗震计算和有算和有选择地采取抗震措施，又根据地采取抗震措施，又根据场地土的等效剪切波速和覆地土的等效剪切波速和覆盖盖层厚度，将建筑厚度，将建筑场地分成分地分成分为I I、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ、、ⅣⅣ四四类。