第2章 場(chǎng)地與地基

1、 管友海管友海 中國(guó)石油大學(xué)（華東）中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)建學(xué)院土木工程系儲(chǔ)建學(xué)院土木工程系 結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)抗震專題研討（一）專題研討（一）3 建筑物震害除與地震類型、結(jié)構(gòu)類型等有關(guān)外，還與其建筑物震害除與地震類型、結(jié)構(gòu)類型等有關(guān)外，還與其下臥層的構(gòu)成、覆蓋層厚度密切相關(guān)下臥層的構(gòu)成、覆蓋層厚度密切相關(guān)：房屋倒塌率隨土層厚房屋倒塌率隨土層厚度的增加而加大；比較而言，軟弱場(chǎng)地上的建筑物震害一般度的增加而加大；比較而言，軟弱場(chǎng)地上的建筑物震害一般重于堅(jiān)硬場(chǎng)地。重于堅(jiān)硬場(chǎng)地。42.1.1 2.1.1 場(chǎng)地的地震效應(yīng)場(chǎng)地的地震效應(yīng)場(chǎng)地土對(duì)于從基巖傳來(lái)的地震波具有場(chǎng)地土對(duì)于從基巖傳來(lái)的地震波具有放大和濾放

2、大和濾波作用：波作用：在地震波通過(guò)覆蓋土層傳向地表的過(guò)程中，與在地震波通過(guò)覆蓋土層傳向地表的過(guò)程中，與土層固有周期相一致的一些頻率波群將被放大，土層固有周期相一致的一些頻率波群將被放大，而另一些頻率波群將被衰減甚至被完全過(guò)濾掉。而另一些頻率波群將被衰減甚至被完全過(guò)濾掉。建筑物的固有周期與地震動(dòng)的卓越周期相接近時(shí)震害加重。建筑物的固有周期與地震動(dòng)的卓越周期相接近時(shí)震害加重。地震動(dòng)的卓越周期：地震動(dòng)的卓越周期：地震波中，振幅譜幅值地震波中，振幅譜幅值最大的頻率分量所對(duì)應(yīng)的周期。最大的頻率分量所對(duì)應(yīng)的周期。堅(jiān)硬土層上的剛性建筑、軟弱土上的柔性建筑破壞嚴(yán)重。堅(jiān)硬土層上的剛性建筑、軟弱土上的柔性建筑破壞

3、嚴(yán)重。多層土的地震效應(yīng)主要取決于三個(gè)基本因素：覆蓋土層厚度、土層剪切波速、巖土阻抗比。52.1.1 2.1.1 覆蓋層厚度覆蓋層厚度抗震規(guī)范抗震規(guī)范第第4.1.4條條規(guī)定：規(guī)定： 1）一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于）一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s且其下臥各層巖土的剪切波速均不小于且其下臥各層巖土的剪切波速均不小于500ms的土層頂面的距離確定。的土層頂面的距離確定。 2）當(dāng)?shù)孛妫┊?dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于其上部各以下存在剪切波速大于其上部各土層剪切波速土層剪切波速2.5倍的土層，且該層及其下臥各層倍的土層，且該層及其下臥各層巖土的剪切波速均不小于巖土的剪切波速均不小于4

4、00m/s時(shí)，可按地面至該時(shí)，可按地面至該土層頂面的距離確定。土層頂面的距離確定。 3）剪切波速大于）剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層。視同周圍土層。 4）土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其）土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。 6 場(chǎng)地覆蓋層厚度的影響場(chǎng)地覆蓋層厚度的影響 震害一般隨場(chǎng)地覆蓋層厚度的增加而加重；房震害一般隨場(chǎng)地覆蓋層厚度的增加而加重；房屋的破壞率隨著場(chǎng)地覆蓋層厚度的增加而升高，覆屋的破壞率隨著場(chǎng)地覆蓋層厚度的增加而升高，覆蓋層厚度超出一定范圍后破壞率變化不大。蓋層厚度超出一定范圍后破壞率

5、變化不大。 【震害實(shí)例震害實(shí)例】s 19231923年日本關(guān)東大地震中，木結(jié)構(gòu)房屋的破壞年日本關(guān)東大地震中，木結(jié)構(gòu)房屋的破壞率明顯隨著沖積層厚度的增加而加重；率明顯隨著沖積層厚度的增加而加重； s 19671967年委內(nèi)瑞拉地震，同一地區(qū)不同覆蓋層上年委內(nèi)瑞拉地震，同一地區(qū)不同覆蓋層上的震害明顯差異，的震害明顯差異，9 91212層的房屋在沖積層上的破層的房屋在沖積層上的破壞率高；壞率高； s 19761976年唐山地震時(shí)，市區(qū)西南部基巖深度達(dá)年唐山地震時(shí)，市區(qū)西南部基巖深度達(dá)500500800m800m，房屋倒塌率近，房屋倒塌率近100100，而市區(qū)東北部，而市區(qū)東北部大城山一大城山一 帶，

6、則因覆蓋層較薄，多數(shù)廠房（如帶，則因覆蓋層較薄，多數(shù)廠房（如422422水泥廠、唐山鋼廠、建筑陶瓷廠等）雖然也位水泥廠、唐山鋼廠、建筑陶瓷廠等）雖然也位于極震區(qū)，但房屋倒塌率僅為于極震區(qū)，但房屋倒塌率僅為5050。7 場(chǎng)地影響的最典型實(shí)例場(chǎng)地影響的最典型實(shí)例墨西哥地震墨西哥地震 1985.9.19 1985.9.19 墨西哥地震，墨西哥地震，M M8.18.1，震源位于海底，震源位于海底40km40km，墨西哥城距震中，墨西哥城距震中400km400km，嚴(yán)重的震害主要集中，嚴(yán)重的震害主要集中在高層建筑（包括一些鋼結(jié)構(gòu)房屋）和長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)，在高層建筑（包括一些鋼結(jié)構(gòu)房屋）和長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)，而低層砌體

7、和填充墻框架的破壞較輕。而低層砌體和填充墻框架的破壞較輕。 軟土場(chǎng)地的卓越周期與十幾層的高層建筑的自軟土場(chǎng)地的卓越周期與十幾層的高層建筑的自振周期比較接近，從而出現(xiàn)共振現(xiàn)象，使數(shù)百棟高振周期比較接近，從而出現(xiàn)共振現(xiàn)象，使數(shù)百棟高層建筑遭到嚴(yán)重破壞或倒塌。層建筑遭到嚴(yán)重破壞或倒塌。 軟土上摩擦樁的損壞。此次地震中不少磨擦樁軟土上摩擦樁的損壞。此次地震中不少磨擦樁產(chǎn)生突然的不均勻沉降與傾斜、甚至傾覆。產(chǎn)生突然的不均勻沉降與傾斜、甚至傾覆?！靖艣r概況】【原因原因】8圖圖2-2 2-2 湖泊沉積層湖泊沉積層(1-3) (1-3) 和和基巖基巖(4-6)(4-6)加速度反應(yīng)譜加速度反應(yīng)譜圖圖2-3 2-

8、3 房屋毀壞房屋毀壞910巖石的剪切波速或土巖石的剪切波速或土的等效剪切波速的等效剪切波速(m/s)(m/s)場(chǎng)場(chǎng) 地地 類類 別別0 01 1S S8008000 0800800S S5005000 0500500S S2502505 555250250S S1501503 33 350505050S S1501503 33 31515151550508080表表2-1 各類建筑場(chǎng)地的覆蓋層厚度各類建筑場(chǎng)地的覆蓋層厚度(m)11式中：式中： se土層等效剪切波速土層等效剪切波速(m/s)； d0計(jì)算深度計(jì)算深度(m)，取覆蓋層厚度和，取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值；兩者的較小值； t剪切波

9、在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間；剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間； di計(jì)算深度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度土層的厚度(m)； sei一計(jì)算深度范圍內(nèi)第一計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速土層的剪切波速(ms)； n計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。12土的類型土的類型巖土名稱和性狀巖土名稱和性狀土層剪切波速范土層剪切波速范圍圍(m/s)(m/s)巖石巖石堅(jiān)硬、較硬且完整的巖石堅(jiān)硬、較硬且完整的巖石S S800800堅(jiān)硬土或軟堅(jiān)硬土或軟質(zhì)巖石質(zhì)巖石破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實(shí)的碎石土實(shí)的碎石土800800S S5

10、00500中硬土中硬土中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗、中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗、中砂，中砂，fak 150fak 150的黏性土和粉土，堅(jiān)硬黃土的黏性土和粉土，堅(jiān)硬黃土500500S S250250中軟土中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細(xì)、粉砂，稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細(xì)、粉砂，fak150fak150的黏性土和粉土，的黏性土和粉土，f fakak130130的填土，的填土，可塑新黃土可塑新黃土250250S S150150軟弱土軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的黏淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土，性土和粉土，f fakak130130的

11、填土，流塑黃土的填土，流塑黃土S S150150 對(duì)丁類建筑及丙類建筑中層數(shù)不超過(guò)對(duì)丁類建筑及丙類建筑中層數(shù)不超過(guò)10層、高度不超過(guò)層、高度不超過(guò)24m的多層建筑，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)剪切波速時(shí)，可根據(jù)巖土名稱和的多層建筑，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)剪切波速時(shí)，可根據(jù)巖土名稱和性狀，按表性狀，按表2-2劃分土的類型，再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在表劃分土的類型，再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在表2-2的剪的剪切波速范圍內(nèi)估算各土層的剪切波速。切波速范圍內(nèi)估算各土層的剪切波速。 表表2-2 土的類型劃分和剪切波速范圍土的類型劃分和剪切波速范圍131415.4m/s286350/15150/3220/100nisiisevddtdv16 場(chǎng)地區(qū)劃的基本方法

12、與過(guò)程是：場(chǎng)地區(qū)劃的基本方法與過(guò)程是： (1) 收集城區(qū)范圍內(nèi)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地震地質(zhì)收集城區(qū)范圍內(nèi)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地震地質(zhì)資料；資料； (2) 依據(jù)上述資料做出所考慮區(qū)域的控制剖面圖，視具依據(jù)上述資料做出所考慮區(qū)域的控制剖面圖，視具體情況適當(dāng)補(bǔ)充進(jìn)行工程地質(zhì)勘探和剪切波速測(cè)試工作；體情況適當(dāng)補(bǔ)充進(jìn)行工程地質(zhì)勘探和剪切波速測(cè)試工作； (3) 按照鉆孔地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì)，給出不同類別土的剪切波按照鉆孔地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì)，給出不同類別土的剪切波速隨深度變化的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系；速隨深度變化的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系； (4) 依據(jù)控制剖面圖和剪切波速經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，計(jì)算控制點(diǎn)依據(jù)控制剖面圖和剪切波速經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，計(jì)算控制點(diǎn)的淺層巖土

13、（地表下的淺層巖土（地表下20m）等效剪切波速，并決定各控）等效剪切波速，并決定各控制點(diǎn)覆蓋層厚度；制點(diǎn)覆蓋層厚度；(5) 根據(jù)等效剪切波速和覆蓋層厚度對(duì)城區(qū)范圍內(nèi)的場(chǎng)地根據(jù)等效剪切波速和覆蓋層厚度對(duì)城區(qū)范圍內(nèi)的場(chǎng)地做出小區(qū)劃分。做出小區(qū)劃分。17地段類別地段類別地質(zhì)、地形、地貌地質(zhì)、地形、地貌有利地段有利地段穩(wěn)定基巖，堅(jiān)硬土，開(kāi)闊、平坦、密實(shí)、均勻的中硬土穩(wěn)定基巖，堅(jiān)硬土，開(kāi)闊、平坦、密實(shí)、均勻的中硬土等等一般地段一般地段不屬于有利、不利和危險(xiǎn)的地段不屬于有利、不利和危險(xiǎn)的地段不利地段不利地段軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，陡坡

14、，陡坎，河岸和邊坡的邊緣，平面分布上成因、巖陡坡，陡坎，河岸和邊坡的邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（含故河道、疏松的斷層破性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（含故河道、疏松的斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基），高含水量的碎帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黃土，地表存在結(jié)構(gòu)性裂縫等可塑黃土，地表存在結(jié)構(gòu)性裂縫等危險(xiǎn)地段危險(xiǎn)地段地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地箔、地裂、混石流等及地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地箔、地裂、混石流等及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯(cuò)的部位發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯(cuò)的部位抗震規(guī)范抗震規(guī)范第第3.3.1條規(guī)定：選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程條規(guī)定：選擇

15、建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開(kāi)要求；當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采取有效的措施。對(duì)危險(xiǎn)地應(yīng)提出避開(kāi)要求；當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采取有效的措施。對(duì)危險(xiǎn)地段，嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑。段，嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑。表表2-3 有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分18 場(chǎng)地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對(duì)斷裂的工程影響進(jìn)行評(píng)場(chǎng)地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對(duì)斷裂

16、的工程影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：1.1. 對(duì)符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)對(duì)地對(duì)符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)對(duì)地面建筑的影響：面建筑的影響： 1 1）抗震設(shè)防烈度小于）抗震設(shè)防烈度小于8 8度；度； 2 2）非全新世活動(dòng)斷裂；）非全新世活動(dòng)斷裂； 3 3）抗震設(shè)防烈度為）抗震設(shè)防烈度為8 8度和度和9 9度時(shí)，隱伏斷裂的土層覆蓋厚度時(shí)，隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于度分別大于60m60m和和90m90m。2. 2. 對(duì)不符合本條對(duì)不符合本條1 1款規(guī)定的情況，應(yīng)避開(kāi)主斷裂帶。其避讓款規(guī)定的情況，應(yīng)避開(kāi)主斷裂帶。其避讓距離不宜小于下表對(duì)發(fā)震斷

17、裂最小避讓距離的規(guī)定。距離不宜小于下表對(duì)發(fā)震斷裂最小避讓距離的規(guī)定。 _ 200m400m 專門研究專門研究 9 _ 100m 200m 專門研究專門研究 8 丁丁 丙丙 乙乙 甲甲建筑抗震設(shè)防類別建筑抗震設(shè)防類別烈度烈度191.1.選擇有利地段；選擇有利地段；2.2.避開(kāi)不利地段，當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧槐荛_(kāi)不利地段，當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?.3.不在危險(xiǎn)地段建設(shè)。不在危險(xiǎn)地段建設(shè)。19941994年云南昭通地震，蘆家灣年云南昭通地震，蘆家灣某村坐落于山梁上，山梁長(zhǎng)某村坐落于山梁上，山梁長(zhǎng)150m150m，頂部最寬，頂部最寬15m15m，最窄，最窄5m5m，高高60

18、m.60m.距震中距震中18km18km。突出端部的最大加速度為突出端部的最大加速度為0.632g,0.632g,鞍部為鞍部為0.257g0.257g，大山根，大山根部為部為0.431g0.431g。烈度為烈度為9度度烈度為烈度為8度度烈度為烈度為7度度20 地基在地震作用下的穩(wěn)定性對(duì)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力地基在地震作用下的穩(wěn)定性對(duì)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是比較敏感的，因此確保地震時(shí)地基基礎(chǔ)能夠承受上分布是比較敏感的，因此確保地震時(shí)地基基礎(chǔ)能夠承受上部結(jié)構(gòu)傳下來(lái)的豎向和水平地震作用以及傾覆力矩而不發(fā)部結(jié)構(gòu)傳下來(lái)的豎向和水平地震作用以及傾覆力矩而不發(fā)生過(guò)大變形和不均勻沉降是地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的基本要

19、求。生過(guò)大變形和不均勻沉降是地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的基本要求。1.1.高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土在地震高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土在地震 中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞；中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞；2.2.雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟 且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；3.3.溝、坑、古河道、坡地半挖半填等非勻質(zhì)地基在地震溝、坑、古河道、坡地半挖半填等非勻質(zhì)地基在地震 中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。中的不均勻沉降或地裂縫引起

20、上部結(jié)構(gòu)破壞。211.1.軟弱粘性土地基軟弱粘性土地基采用樁基，地基加固；采用樁基，地基加固；2.2.雜填土地基雜填土地基換土夯實(shí)；地基加固；換土夯實(shí)；地基加固；3.3.不均勻地基不均勻地基綜合建筑體型、荷載、烈度、結(jié)構(gòu)類型等采取合理綜合建筑體型、荷載、烈度、結(jié)構(gòu)類型等采取合理的結(jié)構(gòu)布局、地基抗震措施。的結(jié)構(gòu)布局、地基抗震措施。地基加固處理方法地基加固處理方法換土墊層法換土墊層法重錘夯實(shí)法重錘夯實(shí)法擠密樁法擠密樁法沉井預(yù)壓法沉井預(yù)壓法22三、三、 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)1 1）同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土層上；）同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土層上； 地基基礎(chǔ)

21、抗震設(shè)計(jì)是通過(guò)選擇合理的基礎(chǔ)體系和地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是通過(guò)選擇合理的基礎(chǔ)體系和抗震驗(yàn)算來(lái)保證其抗震能力的?？拐痱?yàn)算來(lái)保證其抗震能力的。23抗震規(guī)范抗震規(guī)范第第4.2.14.2.1條規(guī)定：下列建筑可不進(jìn)行天然地條規(guī)定：下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算：基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算： 1 1） 抗震規(guī)范抗震規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。的建筑。 2 2） 地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的下列建筑：下列建筑： （1) -1) -般的單層廠房和單層空曠房屋；般的單層廠房和單層空曠房屋； （2)2)砌體房屋；砌

22、體房屋； （3)3)不超過(guò)不超過(guò)8 8層且高度在層且高度在24m24m以下的一般民用框架和以下的一般民用框架和框架框架- -抗震墻房屋；抗震墻房屋； （4)4)基礎(chǔ)荷載與（基礎(chǔ)荷載與（3 3）項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層）項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋?；炷量拐饓Ψ课?。 24aaaEff式中式中faEaE-調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計(jì)調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計(jì)值值 -地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa a - -深寬修正后的地基承載力特深寬修正后的地基承載力特征值，按征值，按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007GB50007采用采用a2.2.2 地基土

23、抗震承載力地基土抗震承載力專題研討（二）專題研討（二）26aaaEff式中式中 faEaE-調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計(jì)值調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計(jì)值 -地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa a - -深寬修正后的地基承載力特征值，按深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007GB50007采用采用a1.0淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.1稍密的細(xì)、粉砂，lOOkPafak150kPa的黏性土和粉土，可塑黃土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂，150kPa，fak300kPa的

24、黏性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.5巖石，密實(shí)的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂，fak300的黏性土和粉土 巖土名稱和性狀巖土名稱和性狀kPa300kfa表表2-5 2-5 地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)2.2.2 地基土抗震承載力地基土抗震承載力27地基抗震承載力在靜力設(shè)計(jì)承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。地基抗震承載力在靜力設(shè)計(jì)承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。 調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)：調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)： 1 1）地震作用下只考慮地基土的彈性變形地震作用下只考慮地基土的彈性變形而不考慮永久變形而不考慮永久變形 2 2）多數(shù)土在有限次的動(dòng)載下強(qiáng)度較靜載多數(shù)土在有限次的動(dòng)載下強(qiáng)度較靜載下較高下較高。2.2.2 地基土抗震承載力地基土

25、抗震承載力282.2.3 地基抗震驗(yàn)算地基抗震驗(yàn)算采用采用“擬靜力法擬靜力法” 規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求下式要求aEfp aEfp2 . 1max式中式中 p-基礎(chǔ)底面平均壓力（基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa)kPa)pmaxmax基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa)(kPa)faEaE-地基土抗震允許承載力地基土抗震允許承載力 高寬比大于高寬比大于4 4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)脫離區(qū)（零應(yīng)力區(qū)）；其他建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間脫現(xiàn)脫離區(qū)（零應(yīng)力區(qū)）；其他建

26、筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間脫離區(qū)（零應(yīng)力區(qū)）面積不應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面面積的離區(qū)（零應(yīng)力區(qū)）面積不應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面面積的15%15%。292.3 2.3 地基土液化及其防治地基土液化及其防治 地震時(shí)，飽和砂土和粉土顆粒地震時(shí)，飽和砂土和粉土顆粒在強(qiáng)烈振動(dòng)下發(fā)生相對(duì)位移，顆粒在強(qiáng)烈振動(dòng)下發(fā)生相對(duì)位移，顆粒結(jié)構(gòu)趨于壓密，顆粒間孔隙水來(lái)不結(jié)構(gòu)趨于壓密，顆粒間孔隙水來(lái)不及排泄而受到擠壓，因而使孔隙水及排泄而受到擠壓，因而使孔隙水壓力急劇增加。當(dāng)孔隙水壓力上升壓力急劇增加。當(dāng)孔隙水壓力上升到與土顆粒所受到的總的正壓應(yīng)力到與土顆粒所受到的總的正壓應(yīng)力接近或相等時(shí)，土粒之間因摩擦產(chǎn)接近或相等時(shí)，土粒之間因摩擦產(chǎn)生的抗

27、剪能力消失，土顆粒便形同生的抗剪能力消失，土顆粒便形同“液體液體”一樣處于懸浮狀態(tài)，形成一樣處于懸浮狀態(tài)，形成所謂液化現(xiàn)象。所謂液化現(xiàn)象。液化的宏觀標(biāo)志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。液化的宏觀標(biāo)志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。 30液化使建筑物產(chǎn)生下列震害：液化使建筑物產(chǎn)生下列震害： 1. 1.地面開(kāi)裂下沉使建筑物產(chǎn)生過(guò)度下沉或整地面開(kāi)裂下沉使建筑物產(chǎn)生過(guò)度下沉或整體傾斜；體傾斜； 2. 2.不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)破壞，使墻體開(kāi)裂使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)破壞，使墻體開(kāi)裂和建筑物體形變化處開(kāi)裂；和建筑物體形變化處開(kāi)裂； 3. 3.室內(nèi)地坪上鼓

28、、開(kāi)裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。室內(nèi)地坪上鼓、開(kāi)裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。影響場(chǎng)地土液化的主要因素：影響場(chǎng)地土液化的主要因素： 1. 1.土層的地質(zhì)年代；土層的地質(zhì)年代； 2. 2.土層的土粒的組成和密實(shí)程度；土層的土粒的組成和密實(shí)程度； 3. 3.砂土層埋置深度和地下水位深度；砂土層埋置深度和地下水位深度； 4. 4.地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。31 1 1、液化判別和處理的一般原則：、液化判別和處理的一般原則： 抗震規(guī)范第抗震規(guī)范第4.3.14.3.1條規(guī)定：飽和砂土和飽和粉條規(guī)定：飽和砂土和飽和粉土（不含黃土）的液化判別和地基處理，土（不含黃土）的液化判別和地基處理，6 6

29、度時(shí)，一般度時(shí)，一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對(duì)液化沉陷敏感的乙類情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對(duì)液化沉陷敏感的乙類建筑可按建筑可按7 7度的要求進(jìn)行判別和處理，度的要求進(jìn)行判別和處理，7 79 9度時(shí)，乙類度時(shí)，乙類建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求進(jìn)行判別和處理。建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求進(jìn)行判別和處理。 抗震規(guī)范第抗震規(guī)范第4.3.24.3.2條規(guī)定：地面下存在飽和砂條規(guī)定：地面下存在飽和砂土和飽和粉土?xí)r，除土和飽和粉土?xí)r，除6 6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別；存在液度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別；存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化

30、等級(jí)，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施?；燃?jí)，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。 地基土液化判別過(guò)程可以分為初步判別和標(biāo)準(zhǔn)貫地基土液化判別過(guò)程可以分為初步判別和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別兩大步驟入試驗(yàn)判別兩大步驟。3233 對(duì)一般工程項(xiàng)目砂土或粉土液化判別及危害程度估對(duì)一般工程項(xiàng)目砂土或粉土液化判別及危害程度估計(jì)可按以下步驟進(jìn)行：計(jì)可按以下步驟進(jìn)行： 以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。層厚度等作為判斷條件。 飽和的砂土或粉土（不含黃土）飽和的砂土或粉土（不含黃土）) )當(dāng)符合下列條件之當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可初步判別為不液化或可以不考慮液

31、化影響：一時(shí)，可初步判別為不液化或可以不考慮液化影響： (1) (1) 地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世(Q3)(Q3)及其以前且設(shè)及其以前且設(shè)防烈度為防烈度為7 7、8 8度時(shí)可判為不液化。度時(shí)可判為不液化。 (2) (2) 粉土的黏粒（粒徑小于粉土的黏粒（粒徑小于0.005mm0.005mm的顆粒）含量百的顆粒）含量百分率（分率（% %），當(dāng)烈度為），當(dāng)烈度為7 7度、度、8 8度、度、9 9度時(shí)分別大于度時(shí)分別大于1010、1313、 1616時(shí)，可判為不液化。時(shí)，可判為不液化。34（3 3）淺埋天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和淺埋天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚

32、度和地下水位深度符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化影響：地下水位深度符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化影響：20buddd30bwddd5 . 425 . 10bwuddddud-上覆非液化土層厚度（上覆非液化土層厚度（m)m)，計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥，計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥 質(zhì)土層扣除；質(zhì)土層扣除；bd-基礎(chǔ)埋置深度基礎(chǔ)埋置深度(m),(m),不超過(guò)不超過(guò)2m2m時(shí)采用時(shí)采用2m2m；wd-地下水位深度（地下水位深度（m)m)，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最 高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；0d-液化土特征深度（液化土特征深度（m)

33、m)， 按右表采用。按右表采用。9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉土粉土987烈度烈度飽和土飽和土類別類別3520buddd30bwddd5 . 425 . 10bwuddddudbdwd0d-上覆非液化土層厚度；上覆非液化土層厚度；-基礎(chǔ)埋置深度基礎(chǔ)埋置深度(m)(m)；-地下水位深度（地下水位深度（m)m)；-液化土特征深度液化土特征深度(m).(m).上面判別式（上面判別式（d db b=2)=2)亦可用下圖表示：亦可用下圖表示：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910)(mdudw(m)不考慮液化影響區(qū)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土砂土1 2

34、3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910)(mdudw(m)不考慮液化影響區(qū)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)粉土粉土7 7度度9 9度度8 8度度7 7度度8 8度度9 9度度d db b22時(shí)，在時(shí)，在du 、dw中減去（中減去（d db b-2)-2)后再查圖確定。后再查圖確定。36md80查液化土特征深度表查液化土特征深度表解：按判別式確定解：按判別式確定5 . 425 . 10bwudddd9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉土粉土987烈度烈度飽和土飽和土類別類別mddb5 .125 . 425 . 10mddwu5 .11不滿足判別式，需要進(jìn)一步判別是否考

35、慮液化影響。不滿足判別式，需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。例例 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度上覆非液化土層厚度d du u=5.5m=5.5m 其下為沙土，地下水位深度其下為沙土，地下水位深度 為為d dw=6m.=6m.基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深d db b=2.5m,=2.5m, 該場(chǎng)地為該場(chǎng)地為8 8度區(qū)。確定是否考度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。慮液化影響。d dw=6m=6md du u=5.5m=5.5md db b=2.5m=2.5m37例例 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度上覆非液化土層厚度d du u=5.5m=5.5m

36、 其下為沙土，地下水位深度其下為沙土，地下水位深度 為為d dw=6m.=6m.基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深d db b=2.5m,=2.5m, 該場(chǎng)地為該場(chǎng)地為8 8度區(qū)。確定是否考度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定解：按土層液化判別圖確定 需要進(jìn)一步判別是需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。否考慮液化影響。d dw=6m=6md du u=5.5m=5.5md db b=2.5m=2.5mmddbu5)2(mddbw5 . 5)2(1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910)(mdudw(m)不考慮液化影響區(qū)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)

37、砂土砂土7 7度度8 8度度9 9度度38采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別 鉆孔至試驗(yàn)土層上鉆孔至試驗(yàn)土層上15cm15cm處處, ,用用63.563.5公公斤穿心錘，落距為斤穿心錘，落距為76cm76cm，打擊土層，打，打擊土層，打入入30cm30cm所用的錘擊數(shù)記作所用的錘擊數(shù)記作N N63.563.5，稱為標(biāo)，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。用貫擊數(shù)。用N N63.563.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值與規(guī)范規(guī)定的臨界值N Ncrcr比較來(lái)確定是否會(huì)液化。比較來(lái)確定是否會(huì)液化。1-1-穿心錘穿心錘2-2-錘墊錘墊3-3-觸探桿觸探桿4-4-貫入器頭貫入器頭5-5-出水孔出水孔6-6-貫入器身貫入器身7-7-

38、貫入器靴貫入器靴39規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定當(dāng)飽和可液化土的標(biāo)貫擊數(shù)當(dāng)飽和可液化土的標(biāo)貫擊數(shù)N N63.563.5的值小于的值小于N Ncrcr值時(shí)，判為值時(shí)，判為液化，否則判為不液化。液化，否則判為不液化。wd-地下水位深度（地下水位深度（m)m)sd-飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（m)m)0N-液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表采用。液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表采用。c-粘粒含量百分率，當(dāng)小于粘粒含量百分率，當(dāng)小于3 3或是砂土?xí)r，均應(yīng)取或是砂土?xí)r，均應(yīng)取3 3。 設(shè)計(jì)基本地震加速度設(shè)計(jì)基本地震加速度(g)(g)0.100.10 0.150.15 0.200.20

39、0.300.30 0.400.40液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫人錘液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫人錘擊數(shù)基準(zhǔn)值擊數(shù)基準(zhǔn)值7 7101012121616191940采用土層柱狀液化等級(jí)判定。采用土層柱狀液化等級(jí)判定。n-判別深度內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；判別深度內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；criiNN ,-分別為分別為i i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界 值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于臨界值時(shí)取臨界值的取值；值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于臨界值時(shí)取臨界值的取值；id-第第i i點(diǎn)所代表的土層厚度（點(diǎn)所代表的土層厚度（m)m)；可采用與該標(biāo)準(zhǔn)；可采用與該標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)相鄰的上、下兩標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度差的一半，貫入點(diǎn)相鄰的上

40、、下兩標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度。但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度。iW- i- i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值。當(dāng)該土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值。當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于層中點(diǎn)深度不大于5m5m時(shí)應(yīng)采用時(shí)應(yīng)采用1010，等于，等于20m20m時(shí)應(yīng)采用時(shí)應(yīng)采用零值，零值，5 520m20m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值。時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值。iicriinilEWdNNI)1 (1液化指數(shù)液化指數(shù)41由液化指數(shù)，按下表確定液化等級(jí)由液化指數(shù)，按下表確定液化等級(jí)液化等級(jí)與相應(yīng)的震害液化等級(jí)與相應(yīng)的震害液化等級(jí)液化等級(jí) 地面噴水冒砂情況地面噴水冒

41、砂情況 對(duì)建筑物的危害情況對(duì)建筑物的危害情況輕微輕微地面無(wú)噴水冒砂，或僅在洼地、地面無(wú)噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)訶邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)危害性小，一般不致引起明顯的震害危害性小，一般不致引起明顯的震害中等中等噴水冒砂可能性大，從輕微到噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴(yán)重均有，多數(shù)屬中等嚴(yán)重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開(kāi)裂，危害性較大，可造成不均勻沉陷和開(kāi)裂，有時(shí)不均勻沉陷可達(dá)有時(shí)不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重嚴(yán)重一般噴水冒砂都很嚴(yán)重，地面一般噴水冒砂都很嚴(yán)重，地面變形很明顯變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜液化等級(jí)液化等級(jí)輕微輕微中等中等嚴(yán)重嚴(yán)重液化指數(shù)液化指數(shù)I IlElE0 0I IlElE666 6I IlElE1818I IlElE181842專題研討（三）專題研討（三）44【例例2-2】某工程按某工程按8度設(shè)防，其工程地質(zhì)年代屬度設(shè)防，其工程地質(zhì)年代屬Q(mào)4，鉆孔資，鉆孔資料自上向下為：砂土層至料自上向下為：砂土層至2.1m，砂礫層至，砂礫層至4.4m，細(xì)砂層至，細(xì)砂層至8.0m，