地基与基础课堂PPT课件

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1、一、第三章第三章 地基的应力与变形地基的应力与变形3.1 概概 述述一、土的变形特征一、土的变形特征1、土的变形是由、土的变形是由孔隙体积的减少孔隙体积的减少产生的，产生的，土颗粒和水本身的变形很小，可以认为它们土颗粒和水本身的变形很小，可以认为它们是不可压缩的。是不可压缩的。2、饱和土的变形需要一定的时间才能完成、饱和土的变形需要一定的时间才能完成。二、土的应力和变形计算的目的二、土的应力和变形计算的目的地基中产生地基中产生 一般在建筑物建造之前已经完成对土体的压缩变形一般在建筑物建造之前已经完成对土体的压缩变形 地基土的自重地基土的自重竖向应力竖向应力产生的原因产生的原因 自重应力自重应力

2、 基础传来的荷载基础传来的荷载 附加应力附加应力 引起地基土的压缩变形引起地基土的压缩变形如地基为如地基为软弱土层且厚薄不均匀软弱土层且厚薄不均匀， 或或上部建筑物高低悬殊，轻重变化较大上部建筑物高低悬殊，轻重变化较大时，时，地基将产生很大的变形和不均匀变形。其结果可能使墙体地基将产生很大的变形和不均匀变形。其结果可能使墙体发生裂缝，甚至影响工作的安全使用。发生裂缝，甚至影响工作的安全使用。例：某公司一幢二层楼食堂，在例：某公司一幢二层楼食堂，在1957年夏竣工时发现严重裂缝。北墙缝宽年夏竣工时发现严重裂缝。北墙缝宽40mm，二层楼板缝宽，二层楼板缝宽50mm，可以辨认楼下人员，无法使用。，可

3、以辨认楼下人员，无法使用。其原因：该公司大面积其原因：该公司大面积平整场地填土平整场地填土时，时，厚薄不均厚薄不均，为，为2-6m，且，且基槽开挖后遇暴雨浸泡填土未处理基槽开挖后遇暴雨浸泡填土未处理，造成严重不，造成严重不均匀沉降雨成危房。均匀沉降雨成危房。由此可见，必须将地基的变形值控制在建筑物允许的限度之内。由此可见，必须将地基的变形值控制在建筑物允许的限度之内。小结：地基变形的主要因素（1）内因：由三相组成的土孔隙大，具有压缩性；（2）外因：建筑物荷载作用于地基产生附加应力。o地基的应力和变形计算的目的：地基的应力和变形计算的目的：o根据二部结构的荷载大小和分布，结合地基根据二部结构的荷

4、载大小和分布，结合地基土的工程性质，计算附加应产生的地基变形土的工程性质，计算附加应产生的地基变形值并控制在允许值范围内，以保证建筑工程值并控制在允许值范围内，以保证建筑工程的安全。的安全。假定：假定：q地面是无限延伸的水平面，地面是无限延伸的水平面，q土体在自重作用下无侧向变形和剪切变形，土体在自重作用下无侧向变形和剪切变形，q只能产生竖向变形。只能产生竖向变形。一、土层自重应力一、土层自重应力 在未修建筑物之前，由土体本身自重引起的应力。在未修建筑物之前，由土体本身自重引起的应力。通常，土层自重应力不会引起地基变形，因为土层生成时代很久，早已团结稳定。唯通常，土层自重应力不会引起地基变形，

5、因为土层生成时代很久，早已团结稳定。唯有新近沉积的土或人工填土，尚未固结，需考虑土层自重引起的地基变形。有新近沉积的土或人工填土，尚未固结，需考虑土层自重引起的地基变形。3.2 地基中的应力地基中的应力（3-1） 在深度在深度z处的土层自重应力，处的土层自重应力，kPa(kN/m2) 第三层土的重度，第三层土的重度，kN/m3,地下水位以下用地下水位以下用 ； hi 第三层土的厚度，第三层土的厚度，m； n从地面至深度从地面至深度z处的层数。处的层数。 图图3-1 土自重应力土自重应力 （a）均质土层；）均质土层； （b）多层土层）多层土层例3-1已知某地基土层剖面（图3-2），求各层土的自重

6、应力。解填土层底地下水位处粉质粘土层低淤泥层底不透水层层面钻孔底012345图3-2例3-1附图二、基底压力二、基底压力 在基础与地基之间接触面上作用着建筑物荷载通在基础与地基之间接触面上作用着建筑物荷载通 过基础传来的压力称为基底压力过基础传来的压力称为基底压力(方向向下方向向下)； 地基对基础的反作用力地基对基础的反作用力(方向向上方向向上)称为地基反力。称为地基反力。（一）基底压力分布（一）基底压力分布 图图3-3 绝对柔性基础与绝对刚性基础绝对柔性基础与绝对刚性基础（a）绝对柔性基础荷载均时；（）绝对柔性基础荷载均时；（b）绝对柔性基础沉降均匀时；（）绝对柔性基础沉降均匀时；（c）绝对

7、刚性基础）绝对刚性基础 图图3-4 刚性基础基底压力的分布形态刚性基础基底压力的分布形态 （a）马鞍形；）马鞍形； （b）抛物线形；）抛物线形； （c）钟形）钟形二、基底压力简化计算二、基底压力简化计算1、轴心受压基础的基底压力、轴心受压基础的基底压力作用在基础上的荷载，其合力通过基础底面形心时为轴心受作用在基础上的荷载，其合力通过基础底面形心时为轴心受压基础，基底压力为均匀分布压基础，基底压力为均匀分布。式中式中 P 基础底面处平均压力（基础底面处平均压力（kN/m2）；）； F 上部结构传至基础顶面的竖向力设计值（上部结构传至基础顶面的竖向力设计值（kN）；）； G 基础自得设计值（分项系

8、数）和基础上的土体自重标准值（分项系基础自得设计值（分项系数）和基础上的土体自重标准值（分项系数），数），对于一般基础，可近似取对于一般基础，可近似取 ； 基础及基础上土的平均重度，取基础及基础上土的平均重度，取 A 基础底面积，矩形基础底面积，矩形A=b (m2)b、 分别为基础底面宽度和基础底面长度（分别为基础底面宽度和基础底面长度（m） 计算自重计算自重G的高度，当室内外标高不同时取平均高的高度，当室内外标高不同时取平均高度（度（m）. 143.1 P图（图（kN/m2)例：某轴压基础承受上部结构传来的轴力设计值例：某轴压基础承受上部结构传来的轴力设计值F=600kN，基底面，基底面积积

9、2.4m2m，求基底压力。，求基底压力。解：解： =202.42（）（） =143.1 kN/m2 2、偏心受压基础的基底压力、偏心受压基础的基底压力在基底的一个主轴平面内作用的偏心力或轴在基底的一个主轴平面内作用的偏心力或轴心力与弯矩同时作用，则为偏心受压基础。心力与弯矩同时作用，则为偏心受压基础。在在Ngd及及Mgd的共同作用下，基底压力为直线的共同作用下，基底压力为直线分布，基底两端的压力按下式计算：分布，基底两端的压力按下式计算：当当e0 时，时，选用公式选用公式 其中其中 。 Ngd三、基底附加压力三、基底附加压力通常基底附加压力会引起地基的变形（即基础的沉降），故高层建筑设计时常采

10、用箱形基础或地下室，使设计的基础自身重力，小于挖去的土重力，可减少基底附加压力，从而可减少基础的沉降。这种方法在工程上称为基础的补偿性设计。 P0 = P - 四、土中附加应力土中附加应力是由建筑物荷载在地基内引起的应力，通过土粒之间的传递，向水平与深度方向扩散，附加压力逐渐减小。计算方法：假定地基为半无限均质弹性体，用弹性力学公式求解。 （一）集中力作用下土中附加应力的计算（一）集中力作用下土中附加应力的计算（3-6）式中K集中力作用下土中附加应力系数，由表（3-1）查得（三）条形均布荷载作用下土中附加应力的计算（三）条形均布荷载作用下土中附加应力的计算z= sp0 (3-8)式中式中 p0

11、基底附加压力；基底附加压力；s条形均布荷载中心点下的附加应力系数查表条形均布荷载中心点下的附加应力系数查表 （3-3）（二）矩形均布荷载作用下土中附加应力的计算（二）矩形均布荷载作用下土中附加应力的计算角点法：图3-12矩形均布荷载角点下的应力计算图3-13用角点法计算的荷载面积划分图3-13（a）：z=（1+II）p0图3-13（b）：z=（1+II+III+）p0当四块矩形面积相同时：z=4p0图3-13（c）：z=ogbt+ofch-ogae-oedhp0图3-13（d）：z=ofbh-ofag-oech-oedgp0查表时矩形小面积的长边取，短边取b。 z= po (3-7)矩形均布荷

12、载角点下土中附加应力系数查表（矩形均布荷载角点下土中附加应力系数查表（3-2）求得。）求得。第三节第三节 地基土的压缩性地基土的压缩性侧限压缩试验：图3-16压缩仪图3-17侧限压缩土样孔隙比变化1加压板；2透水石；3环刀；4压缩环；5土样；6底座（a）受压前；（b）受压后用环刀切取天然土样，放入圆筒形压缩容器内，土样上下各垫一块透水石，使土样压缩后的水可自由排出。在土样上逐级加荷（、），每次待压缩稳定后测其相应压缩变形值s。土的压缩性：土的压缩性：地基土在荷载作用下孔隙体积减小的性质。地基土在荷载作用下孔隙体积减小的性质。测定土的压缩性指标，通常采用两种方法：测定土的压缩性指标，通常采用两种

13、方法：（1）室内试验）室内试验 取原状土样进行侧限压缩试验取原状土样进行侧限压缩试验（2）原位测试）原位测试 现场载荷试验与旁压试验现场载荷试验与旁压试验压缩系数与压缩模量压缩系数与压缩模量e0原状土的天然孔隙比；p1大小等于土自重应力（MPa）；p2大小等于土自重应力与附加应力之和（MPa）；e1压力为p1时对应的孔隙比；e2压力为p2时对应的孔隙比。a与Es成反比，a越大，Es越小，压缩性越高。反之。 （MPa）e-p压缩曲线压缩曲线第四节第四节 地基变形特征地基变形特征图3-19地基变形特征（a）沉降量；（b）沉降差；（c）倾斜；（d）局部倾斜地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜和局部

14、倾斜。地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜。（1）沉降量：指基础中心的沉降量）沉降量：指基础中心的沉降量s。（2）沉降差：指两相邻单独基础沉降量的差值）沉降差：指两相邻单独基础沉降量的差值s=s1-s2。（3）倾斜：指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。）倾斜：指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。（4）局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙）局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点间内基础两点间的沉降差与其距离的比值。的沉降差与其距离的比值。建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。第五节第五节 地基最终沉降量地基

15、最终沉降量分层总和法1、计算假定（1）地基土为均匀的，各向同性的线性变形体；（2）地基土的压缩变形无侧限膨胀；（3）采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量；（4）地基变形是由压缩层范围内土层的竖向变形引起的。2、计算步骤（1）按比例绘制地基土的基础的剖面图；（2）计算基底处P与P0；（3）分层：，且天然土层面，地下水位面应成为分界面；（4）求每层上下面处的自重应力与附加应力，并求出各薄层的自重应力平均值与附加应力平均值，绘出相应曲线图；（5）算得和，并查相应土的ep曲线图得、；（6）用求出各薄层压缩量；（7）以为Zn试算点，复核并确定压缩层的计算深度Zn时，应符合；式中：在深度Zn处，向上取

16、厚为1m的计算层压缩量，cm;在深度Zn范围内，所有各层压缩量的总和，cm。（8）求压缩层范围内各层土的压缩模量,算出压缩模量的加权平均值，参照表3-4经内插法得沉降计算经验系数ms.（9）计算地基最终沉降量：第六节第六节 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系饱和土体的压缩变形与孔隙水的排除密切相关，所以这一变形过程被称为“渗透固结”或简称“固结固结”。在研究沉降与时间的关系时，还常用到固结度的概念。若变形稳定时基础总沉降量仍用S表示，加载后经某一时间t的沉降量用St表示，则固结度U=St/S，表示那时沉降完成的百分率，也就是土体固结的程度。这样，如能找到U与t的关系，就能求得与外荷载作用

17、时间t相对应的固结度，在算得基础的总沉降量以后，就可估算建筑物完成若干时间t时的沉降值St=US。第四章土的抗剪强度和地基承载力地基土的强度破坏是剪切破坏地基土的强度破坏是剪切破坏在破坏面上的剪应力大于土的抗剪强度，土体发生强度破坏。第一节第一节 土的抗剪强度及指标土的抗剪强度及指标一、土的抗剪强度及基基本规律一、土的抗剪强度及基基本规律土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，用土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，用f表示表示直接剪切试验直接剪切试验图4-2剪切盒图4-3抗剪强度线a-砂土；b-粘性土砂土f=tg粘性土f=tg+c工程上根据实际地质情况和孔隙水压力消散程度，工程上根

18、据实际地质情况和孔隙水压力消散程度，采用三种不同的试验方法。采用三种不同的试验方法。（1）快剪：在试样上施加垂直压力后，立即加水）快剪：在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪力，在剪切过程中不排水，故又称不固结不排水平剪力，在剪切过程中不排水，故又称不固结不排水剪。剪。（2）固结快剪；在试样上施加垂直压力，待排水）固结快剪；在试样上施加垂直压力，待排水固结稳定后，即加水平剪力，但在剪切过程中不排水，固结稳定后，即加水平剪力，但在剪切过程中不排水，故又称固结不排水剪。故又称固结不排水剪。（3）慢剪；在试样上施加垂直压力及水平剪力的）慢剪；在试样上施加垂直压力及水平剪力的过程中均使试样充分排水，故又

19、称固结排水剪。过程中均使试样充分排水，故又称固结排水剪。库伦定律：砂土f=tg粘性土f=tg+cC和是抗剪强度的重要指标二、土的极限平衡条件二、土的极限平衡条件图图4-4 任意斜面应力状态任意斜面应力状态 图图4-5 应力圆应力圆三种不同应力状态时应力圆与抗剪强度线的情况1、应力圆与抗剪强度线不相交。表明该土点任意斜面上的剪应力f均小于对应的抗剪强度(f),，土点已发生剪切破坏。但应注意，抗剪强度等于土体剪切破坏时的极限剪应力，土中应力不可能超过抗剪强度，由此可见，这种情况实际上不存在。3、应力圆与抗剪强度线相切。表明切点所代表的mn斜面上，剪应力等于对应的抗剪强度(=f),（其它任意斜面上的

20、剪应力均小于对应的抗剪强度），土点达到极限平衡状态。最危险主裂面与大主应力面的夹角：最危险主裂面与大主应力面的夹角：a=45+ 砂类土：砂类土： （4-3） （4-4）粘性土：粘性土： （4-5） （4-6）第二节第二节 地基承载力地基承载力v一、地基的变形阶段一、地基的变形阶段地基变形破坏分为三个阶段地基变形破坏分为三个阶段1、压密阶段：oa段，p与s成线性关系；p(变形的增加率随荷载的增加而增大)。局部区域内f，发生了剪切变形,出现塑性变形区。随着荷载的增加，地基土中塑性变形区的范围逐渐增大。3、破坏阶段：bc段。sp(当荷载增加到某一极限值时，地基变形突然增大)，说明地基土中的塑性变形区

21、已形成了与地面贯通的连续滑动面所示，地基土向基础的一侧或两侧挤出，地面隆起，地基整体失稳，基础急剧下沉。a点pa，临塑荷载临塑荷载，表示地基内将要出现塑性变形区时的荷载。b点pb，极限荷载极限荷载，表示即将丧失整体稳定时的荷载（地基中将要形成连续的塑性变形区时的荷载）。(一一)由地基规范规定确定地基承载力方法的原则确定地基由地基规范规定确定地基承载力方法的原则确定地基承载力时，应结合当地建筑经验按下列规定综合考虑：承载力时，应结合当地建筑经验按下列规定综合考虑： (1)对一级建筑物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试对一级建筑物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试验等方法练念确定。验等方法

22、练念确定。 (2)对不作地基变形计算的二级建筑物，可按室内试验、标准对不作地基变形计算的二级建筑物，可按室内试验、标准贯入、轻便触探、野外鉴别或其他原位试验确定。其余的二级贯入、轻便触探、野外鉴别或其他原位试验确定。其余的二级建筑物，薄尚应鳙晋理论公式计算确定。建筑物，薄尚应鳙晋理论公式计算确定。 (3)对三级建筑物可根据邻近建筑物的经验确定。对三级建筑物可根据邻近建筑物的经验确定。二、地基承载力的确定方法二、地基承载力的确定方法（二）由现场载荷试验确定地基承载力标准值（二）由现场载荷试验确定地基承载力标准值 o逐级加荷逐级加荷o加荷等级不应少于8级o每加一级荷载后，按间隔10、10、10、1

23、5、15分钟，以后每半小时读记录压板沉降一次。当连续两小时内，每小时的沉降量小于时，则认为已趋稳定，即可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载：当出现下列情况之一时，即可终止加载： (1)承压板周围的土明显的被侧向挤出；承压板周围的土明显的被侧向挤出； (2)沉降沉降s急骤增大，急骤增大，p-s曲线出现陡降段；曲线出现陡降段； (3)在某一荷载下，在某一荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；小时内沉降速率不能达到稳定标准； (4)s/b0.06(b为承压板宽度或直径为承压板宽度或直径)。满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷

24、载定为极限荷载。承载力基本值承载力基本值 f0 的确定：的确定： 1)对对p-s曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载荷载p0为承载力基本值；为承载力基本值； 2)当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的倍时，取荷载极限值的一半倍时，取荷载极限值的一半(图图410a)； 3)当不能按上述二点确定时，如压板面积为一对低压缩性土当不能按上述二点确定时，如压板面积为一对低压缩性土和砂土和砂土s/b所对应的荷载值；对中、高压缩性土可取所对应的荷载值；对中、高压缩性土可取s/b对对应的荷

25、载值为承载力基本值应的荷载值为承载力基本值(图图410b)。同一土层参加统计的试验点不应少于三点，基本值的极差不同一土层参加统计的试验点不应少于三点，基本值的极差不得超过平均值的得超过平均值的30，取此平均值作为地基承载力标准值，取此平均值作为地基承载力标准值 fk 。1、动力触探、动力触探标准贯入试验的方法：将穿心锤标准贯入试验的方法：将穿心锤(重重65.5kg)从高度从高度76cm处自由处自由落下，使贯入器击入土中落下，使贯入器击入土中30cm深度所需的锤击数用深度所需的锤击数用N(或或N63.5)表示。表示。（复习：（复习：P23 砂土的密实度）砂土的密实度）轻便触探试验的方法：将穿心锤

26、轻便触探试验的方法：将穿心锤(重重10kg)从高度从高度50cm处自由落处自由落下，使触探杆击入土中下，使触探杆击入土中30深度所需的锤击数，用深度所需的锤击数，用N10表示。表示。现场试验锤击数应按下式修正并取整数位：现场试验锤击数应按下式修正并取整数位： N（或（或N10）= (4-7)由标准贯入试验锤击数由标准贯入试验锤击数N、轻便触探试验锤击数、轻便触探试验锤击数N10确定地基承载力标准值，可按确定地基承载力标准值，可按地基规范确定，见表地基规范确定，见表4-1表表4-4。2、静力触探、静力触探(三三)由触探试验确定地基承载力标准值由触探试验确定地基承载力标准值1、判别土样名称：、判别

27、土样名称：复习：环刀法复习：环刀法 ，比重瓶法，比重瓶法 ds ，烘干法，烘干法 ，搓条法搓条法Wp，锥式液限仪，锥式液限仪 WL ，筛分析试验，筛分析试验2、根据土样名称，选择表、根据土样名称，选择表4-5表表4-9，确定地基承载力基本值确定地基承载力基本值 3、确定地基承载力标准值、确定地基承载力标准值：（四）、由室内试验确定地基承载力标准值（四）、由室内试验确定地基承载力标准值（五）由野外鉴别结果确定地基承载力标准值（五）由野外鉴别结果确定地基承载力标准值复习：复习：P22，碎石土的密实度，可根据，碎石土的密实度，可根据野外鉴别方法野外鉴别方法确定确定当基础宽度大小当基础宽度大小3m或埋

28、置深度大于时，除岩石地基外，其地基或埋置深度大于时，除岩石地基外，其地基承载力设计值应按下式计算：承载力设计值应按下式计算： 地基承载力设计值（地基承载力设计值（kPa）；）；地基承载力标准值（地基承载力标准值（kPa）；）； b 基础底面宽度基础底面宽度( m)，当基宽小于，当基宽小于3m按按3m考虑，大于考虑，大于6m按按6m考虑；考虑； d 基础埋置深度（基础埋置深度（m）,一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地

29、面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起，在其对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起，在其他情况下，应从室内地面标高算起；他情况下，应从室内地面标高算起；基底以下土的天然重度，地下水位以下取有效重度（基底以下土的天然重度，地下水位以下取有效重度（kN/m3） 基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度（基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度（kN/m3） 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下持力层土类查表基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下持力层土类查表4-12确定。确定。当计算所得设计值当计算所

30、得设计值 时，可取时，可取 。（六）由地基规范确定地基承载力设计值（六）由地基规范确定地基承载力设计值(一一)由地基规范规定确定地基承载力方法的原则确定地基由地基规范规定确定地基承载力方法的原则确定地基承载力时，应结合当地建筑经验按下列规定综合考虑：承载力时，应结合当地建筑经验按下列规定综合考虑： (1)对一级建筑物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试对一级建筑物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试验等方法练念确定。验等方法练念确定。 (2)对不作地基变形计算的二级建筑物，可按室内试验、标准对不作地基变形计算的二级建筑物，可按室内试验、标准贯入、轻便触探、野外鉴别或其他原位试验确定。其余的

31、二级贯入、轻便触探、野外鉴别或其他原位试验确定。其余的二级建筑物，薄尚应鳙晋理论公式计算确定。建筑物，薄尚应鳙晋理论公式计算确定。 (3)对三级建筑物可根据邻近建筑物的经验确定。对三级建筑物可根据邻近建筑物的经验确定。二、地基承载力的确定方法二、地基承载力的确定方法第五章第五章 边坡稳定及挡土墙边坡稳定及挡土墙5.1 边坡稳定边坡稳定一、砂类土的边坡稳定一、砂类土的边坡稳定稳定安全系数稳定安全系数 当当= 时，时，K=1，即边坡处于极限平衡状态，即边坡处于极限平衡状态，当当1,则边坡稳定，一般取。则边坡稳定，一般取。二、边坡的开挖二、边坡的开挖土质边坡坡度允许值土质边坡坡度允许值（高宽比）三、

32、坡顶上的建筑位置三、坡顶上的建筑位置5.2 挡挡 土土 墙墙一、挡土墙类型一、挡土墙类型挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，挡土墙的类型有重力式挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、板桩墙等二、三种土压力二、三种土压力作用在挡土墙上的侧向土推力称为土侧压力，简称土压力。作用在挡土墙上的侧向土推力称为土侧压力，简称土压力。根据挡土墙受力后的位移情况，土压力可分以下三类：根据挡土墙受力后的位移情况，土压力可分以下三类：1主动土压力，主动土压力， 挡土墙在墙后土压力作用下向前移动或转动，土体随着下滑，当达到一定位移时，墙后土体挡土墙在墙后土压力作用下向前移动或转动，土体随着下滑，当达到一定位

33、移时，墙后土体达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力就称为主动土压力达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力就称为主动土压力(图图5-4a)。 2被动土压力被动土压力 挡土墙在外力作用下向后移动或转动，挤压填土，使土体向后位移，当挡土墙向后达到一定挡土墙在外力作用下向后移动或转动，挤压填土，使土体向后位移，当挡土墙向后达到一定位移时，墙后土体达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力位移时，墙后土体达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力(图图5-4c ) 3静止土压力静止土压力 挡土墙的刚度很大，在土压力作用下不产生移动或转动，墙后土体处于静止状态挡土墙的刚度很大

34、，在土压力作用下不产生移动或转动，墙后土体处于静止状态,此时作用在此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力墙背上的土压力称为静止土压力(图图5-4b)。例如地下室外墙受到的土压力即是。例如地下室外墙受到的土压力即是。 上述三种土压力，在相同条件下，主动土压力最小，被动上述三种土压力，在相同条件下，主动土压力最小，被动土压力最大，静止土压力介于两者之间。土压力最大，静止土压力介于两者之间。三、库伦土压力理论三、库伦土压力理论c=0特例：当填土表面特例：当填土表面 水平水平（= 0 ），），墙背墙背 垂直垂直 （= 90 ），墙背），墙背 光滑光滑 （= 0 ）时，）时，Ka= tan2(450-/

35、2 ) ，Kp= tan2（450+/2 ） 。四、朗肯土压力理论四、朗肯土压力理论 c=0 （c0）适用条件：当填土表面适用条件：当填土表面 水平水平（= 0 ），），墙背墙背 垂直垂直 （= 90 ），墙背），墙背 光滑光滑 （= 0 ）时，）时，Ka= tan2(450-/2 ) ，Kp= tan2（450+/2 ） 。计算步骤：计算步骤：1、计算压强、计算压强=自重应力自重应力 土压力系数土压力系数2、绘制压强分布图、绘制压强分布图3、计算土压力、计算土压力=压强分布图面积压强分布图面积作用点在压强分布图的形心距挡土墙底部的高度处1、静止土压力、静止土压力 2、主动土压力、主动土压力

36、c=0c03、被动土压力、被动土压力 c=0c0五、特殊情况下的土压力计算五、特殊情况下的土压力计算1填土面有均布荷载填土面有均布荷载2重度不同的填土层重度不同的填土层3填土有地下水填土有地下水当墙后填土有地下水时，墙背有土压力及水压力作用。计当墙后填土有地下水时，墙背有土压力及水压力作用。计算时假定水位以下土的摩擦角算时假定水位以下土的摩擦角及及不变，并将浮土重度不变，并将浮土重度r与天然重度与天然重度r 看作不同的填土，再叠加水压力。看作不同的填土，再叠加水压力。1挡土墙构造挡土墙构造 (1)重力式挡土墙根据墙背的倾角不同可分为重力式挡土墙根据墙背的倾角不同可分为仰斜式仰斜式(90)、垂直

37、式垂直式(=90)及俯斜式及俯斜式(90)。墙背承受的土压力以仰斜。墙背承受的土压力以仰斜式最小，俯斜式最大，垂直式介于两者之间，故俯斜式很少采式最小，俯斜式最大，垂直式介于两者之间，故俯斜式很少采用。当墙后需填土时，仰斜式施工困难，但作护坡时以仰斜式用。当墙后需填土时，仰斜式施工困难，但作护坡时以仰斜式最为合理最为合理(图图5-14)。(2)挡土墙必须有良好的排水措施，以免墙后填土长期积水而造挡土墙必须有良好的排水措施，以免墙后填土长期积水而造成地基松软，填土冻胀，使挡土墙开裂或倒塌。成地基松软，填土冻胀，使挡土墙开裂或倒塌。挡土墙应每隔1020m设置伸缩缝。当地基有变化时宜加设沉降缝。七、

38、重力式挡土墙设计七、重力式挡土墙设计（2）挡土墙抗滑移验算）挡土墙抗滑移验算 在土压力作用下墙将沿基底向前滑移在土压力作用下墙将沿基底向前滑移,故应进行抗滑移验算故应进行抗滑移验算。建立坐标轴建立坐标轴t n，将力分解为平行基底及垂直基底两个分力。，将力分解为平行基底及垂直基底两个分力。 Ks=Nn / Nt （1）挡土墙抗倾覆验算）挡土墙抗倾覆验算在土压力作用下墙将绕墙趾在土压力作用下墙将绕墙趾O点向外转动而失稳点向外转动而失稳,故应进行抗倾故应进行抗倾覆验算覆验算。建立坐标轴建立坐标轴 X Z ，将力分解为水平及垂直两个分力，将力分解为水平及垂直两个分力,分别乘以它们的作用点到分别乘以它们

39、的作用点到O点的力臂，得到抗倾覆力矩和倾覆点的力臂，得到抗倾覆力矩和倾覆力矩。力矩。 Kt= M抗抗 / M倾倾 2、挡土墙稳定性验算、挡土墙稳定性验算6.1 概述概述q基础按使用的材料可分为灰土基础、砖基础、毛石基础、基础按使用的材料可分为灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础。混凝土基础和钢筋混凝土基础。q按埋置深度可分为浅基础和深基础。埋置深度不超过按埋置深度可分为浅基础和深基础。埋置深度不超过5m者称为浅基础，大于者称为浅基础，大于5m者称为深基础。者称为深基础。q按受力性能可分为刚性基础和柔性基础。按受力性能可分为刚性基础和柔性基础。q按构造形式可分为条形基础、独立基

40、础、满堂基础和桩按构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础基础。第六章第六章 基础设基础设计计6.2 基础类型基础类型一、墙下条形基础一、墙下条形基础当建筑物采用砖墙承重时，墙下基础常连续设置，形成通长的条形基础。刚性基础：所用材料有混凝土、砖、毛石、灰土、三合土等。常用刚性角来控制基础放大部分的斜度。二、独立基础二、独立基础当建筑物上部为框架结构或单独柱子时，常采用独立基础；当建筑物上部为框架结构或单独柱子时，常采用独立基础；若柱子为预制时，则采用杯形基础形式。若柱子为预制时，则采用杯形基础形式。杯形基础用钢筋混凝土制做，接头采用细石混凝土灌浆。杯形基础用钢筋混凝土制做，接头采用细

41、石混凝土灌浆。三、柱下钢筋混凝土条形基础（十字交叉基础）三、柱下钢筋混凝土条形基础（十字交叉基础）四、筏形基础四、筏形基础五、箱形基础五、箱形基础 六、桩基础六、桩基础q桩基的作用是将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，桩基的作用是将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩周围的摩擦力传给地基。前者称为端承桩，或通过桩周围的摩擦力传给地基。前者称为端承桩，后者称为摩擦桩。后者称为摩擦桩。q端承桩端承桩适用于表面软弱土层不太厚而下部为坚硬土层的适用于表面软弱土层不太厚而下部为坚硬土层的情况情况,其上部荷载主要由桩尖阻力来平衡。其上部荷载主要由桩尖阻力来平衡。q摩擦桩摩擦桩适用于软弱土层较厚，下部

42、有中等压缩性土层，适用于软弱土层较厚，下部有中等压缩性土层，而坚硬土层距地表较深的情形。摩擦桩的上部荷载由而坚硬土层距地表较深的情形。摩擦桩的上部荷载由桩侧摩擦力和桩尖阻力共同来平衡。桩侧摩擦力和桩尖阻力共同来平衡。q桩广泛采用混凝土或钢筋混凝土制作。按施工方法可分桩广泛采用混凝土或钢筋混凝土制作。按施工方法可分为为预制桩预制桩和和灌注桩灌注桩两大类。两大类。由室外设计地面到基础底面的距离，称为基础的埋置深度。由室外设计地面到基础底面的距离，称为基础的埋置深度。q基础的埋置深度不应小于基础的埋置深度不应小于500mm。q决定建筑物基础埋置深度的因素很多，主要应考虑下列决定建筑物基础埋置深度的因

43、素很多，主要应考虑下列几个条件。几个条件。1、土层构造的影响6.3 基础的埋置深度基础的埋置深度2、地下水位的影响3、冰冻线的影响4、相邻建筑物基础的影响地基处理方法到目前已有：地基处理方法到目前已有：压实法压实法包括机械碾压法、重锤夯实法、振动压实法及强夯法包括机械碾压法、重锤夯实法、振动压实法及强夯法换土垫层法换土垫层法换土即挖去软弱土而填以好土，工程上用得较多的是砂垫层。主要用换土即挖去软弱土而填以好土，工程上用得较多的是砂垫层。主要用中砂中砂。预压固结法预压固结法挤密法挤密法先钢管成孔，再在孔内填以砂、土、石灰采材料，分层捣实成柱。例：土或灰土挤密先钢管成孔，再在孔内填以砂、土、石灰采

44、材料，分层捣实成柱。例：土或灰土挤密桩、挤密砂桩、振冲桩。桩、挤密砂桩、振冲桩。振冲法振冲法化学加固法化学加固法利用一定的压力将水泥浆液、水玻璃为主剂的浆液，高分子类液等化学溶液通过钻杆注入水中，利用一定的压力将水泥浆液、水玻璃为主剂的浆液，高分子类液等化学溶液通过钻杆注入水中，将土粘胶起来，使地基获得加固的方法。将土粘胶起来，使地基获得加固的方法。托换法托换法地基处理：地基处理：就是按照上部结构对地基的要求，对地基进行必要的加固或改良，就是按照上部结构对地基的要求，对地基进行必要的加固或改良，提高是基土的强度，保证地基的稳定，减少房屋的沉降或不均匀沉降。提高是基土的强度，保证地基的稳定，减少

45、房屋的沉降或不均匀沉降。第七章第七章 软弱地基处理软弱地基处理一、地震的成因类型一、地震的成因类型1、构造地震：、构造地震：2、火山地震：、火山地震：3、陷落地震、陷落地震4、激发地震：、激发地震：第八章第八章 地震区的地基基础地震区的地基基础二、基本概念二、基本概念1、震源：地壳内部发生地震处。、震源：地壳内部发生地震处。2、震中：震源在地表的投影、震中：震源在地表的投影3、地震波：震源的震动以弹性波的形式从震源向各个方向传播，它包括纵波与横波。、地震波：震源的震动以弹性波的形式从震源向各个方向传播，它包括纵波与横波。4、地震震级：表示地震本身强度大小的等级，作为衡量震源释放出能量大小的一种

46、量度。、地震震级：表示地震本身强度大小的等级，作为衡量震源释放出能量大小的一种量度。5、地震烈度：指受震地区地面影响的破坏的强烈程度。、地震烈度：指受震地区地面影响的破坏的强烈程度。6、基本烈度：一个地区今后一定期（、基本烈度：一个地区今后一定期（100年）内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈年）内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。度。7、抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的地震烈度。、抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的地震烈度。8、设计烈度：各类建筑的抗震设计所采用的烈度。、设计烈度：各类建筑的抗震设计所采用的烈度。三、地基的震害现象三、地基的震害现象1、砂土的振动液化、砂

47、土的振动液化饱和砂土在地震荷载作用下，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性，喷砂冒水，饱和砂土在地震荷载作用下，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性，喷砂冒水，引起工程构筑物破坏。引起工程构筑物破坏。2、滑坡和地烈、滑坡和地烈3、地基的震陷、地基的震陷四、地基基础抗震设计原则四、地基基础抗震设计原则一、一、湿陷性黄土地基湿陷性黄土地基 黄土湿陷的内因是因为黄土中含有多种可溶盐，遇黄土湿陷的内因是因为黄土中含有多种可溶盐，遇水后溶化，使土粒发生位移而变形。水后溶化，使土粒发生位移而变形。第九章第九章 特殊土地基特殊土地基二、二、膨胀土地基膨胀土地基 凡粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，液限凡粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，液限WL40%，且胀缩性较大的粘性土称为膨胀土。，且胀缩性较大的粘性土称为膨胀土。三、三、红粘土地基红粘土地基 具有强度高，压缩性低，具有失水干缩、浸水膨具有强度高，压缩性低，具有失水干缩、浸水膨胀的特性。胀的特性。