第7章地基及基礎(chǔ)

1、第第7 7章章 地基及基礎(chǔ)地基及基礎(chǔ)基本問題： “剛性底盤”的假設(shè)是否成立？若存在較大誤差會(huì)有什么后果？ 地震作用下地基承載力有何變化？ 什么是地基液化現(xiàn)象？關(guān)于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，抗震規(guī)范有如下規(guī)定： 同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上。 同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。 軟弱地基上的基礎(chǔ)應(yīng)加強(qiáng)其整體性和剛性。7.1 地基與上部結(jié)構(gòu)的相互作用一般來說，考慮地基與結(jié)構(gòu)的相互作用后結(jié)構(gòu)的地震作用將減小，但結(jié)構(gòu)的位移和由P-效應(yīng)引起的附加內(nèi)力將增加。一般情況下可不考慮。烈度較高，場地較軟，結(jié)構(gòu)基本周期較長的情況下可予以考慮。7-2 地基承載力抗震驗(yàn)算地震災(zāi)害（二）地基

2、失效一般情況下，一般情況下，地基發(fā)生震害的情況很少。但 高壓縮性飽和軟粘土和強(qiáng)度較低的淤泥質(zhì)土，在地震中發(fā)生不同程度的震陷、傾斜。雜填土、回填土，在地震中也會(huì)發(fā)生震陷。還有較嚴(yán)重的是地基的液化?？拐鸫胧簩浫跽承酝敛捎脴痘偷鼗庸獭?一、不須驗(yàn)算的場合抗震規(guī)范建議了不需進(jìn)行抗震驗(yàn)算的范圍。（1）可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。（2）地基主要持力層內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑一般單層廠房和單層空曠房屋砌體房屋不超過8層且高度在24m以下的民用框架和框架-抗震墻房屋基礎(chǔ)荷載與相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋抗震驗(yàn)算的范圍 軟弱地基上采用天然地基的單廠、單層空曠房屋、7層及以上的民用框

3、架及荷載相應(yīng)的多層廠房，超過規(guī)范規(guī)定的不驗(yàn)算范圍的建筑均需進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算。二、驗(yàn)算方法天然地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)采用地震作用效天然地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)采用地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，且地基抗震承載力應(yīng)取地基承載力特應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，且地基抗震承載力應(yīng)取地基承載力特征值乘以地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)計(jì)算。征值乘以地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)計(jì)算。 除十分軟弱土之外，地震作用下一般土的動(dòng)強(qiáng)度皆比靜強(qiáng)度高。 地基抗震承載力:faE=sfa s 抗震承載力調(diào)整系數(shù) 1.0 根據(jù)巖土的性質(zhì)不同， s 在1-1.5之間fa深寬修正后的地基承載力特征值。地基平均壓力 P faE地基最大壓力 Pmax 1.2 faE

4、一般建筑零應(yīng)力區(qū)不大于底面積的15%。存在飽和沙土和飽和粉土（不含黃土）存在飽和沙土和飽和粉土（不含黃土）的地基，除的地基，除6 6度設(shè)防外，應(yīng)進(jìn)行液化判別；存度設(shè)防外，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、地基的液化等級，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)別、地基的液化等級，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。的措施。7.3 地基液化現(xiàn)象一、一、液化現(xiàn)象及危害液化現(xiàn)象及危害A.A.場地土的液化現(xiàn)象場地土的液化現(xiàn)象 處于地下水位以下的飽和砂土和粉土，在地震時(shí)容易發(fā)生液化現(xiàn)象。 砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)將趨于密實(shí)。這種趨于密實(shí)的作用使孔隙水壓

5、力急劇上升，在地震作用的短暫時(shí)間內(nèi)，孔隙水壓力來不及消散，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)。 當(dāng)砂土和粉土液化時(shí)，其強(qiáng)度完全喪失從而導(dǎo)致地基失效。 場地液化將使建筑整體傾斜，下沉，墻體開裂，地面噴水、冒砂、裂縫等。阪神地震淡路島砂土液化砂土液化試驗(yàn)B.液化導(dǎo)致地基失效的條件1 .砂土或粉土的密實(shí)度低2 .地振動(dòng)劇烈3 .土的微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差4 .地下水位高5 .高壓水不易滲透6 .上覆非液化土層較薄，或者有薄弱部位（前5條是導(dǎo)致液化的條件，后一條是導(dǎo)致地基失效的條件）C.影響液化的因素1.土層的地質(zhì)年代：古老的不易液化，新近的易液化。2.土層土粒的組成和密實(shí)度，細(xì)砂比粗砂易液化，松散的比密實(shí)的易液化。3

6、.可液化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。4.地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。二、液化判別分兩步：“初判”和“標(biāo)貫” 1 1、初步判別初步判別1 1） 土的年代：早于第四紀(jì)晚更新世以前土的年代：早于第四紀(jì)晚更新世以前 沉積的土，沉積的土，7 7、8 8度時(shí)可判為不液化。度時(shí)可判為不液化。2 2）粉土的粘粒含量。）粉土的粘粒含量。7 7度、度、8 8度、度、9 9度分別度分別 不小于不小于10%10%、13%13%、16%16%時(shí)不液化。時(shí)不液化。 3 3）上覆非液化土層厚度和地下水位深度滿）上覆非液化土層厚度和地下水位深度滿足下列條件之一時(shí)，可不考慮液化。足下列條件之一時(shí)，可不考

7、慮液化。 du d0+ db-2 （上覆土越厚越不易液化） dw d0+ db-3 （地下水位越深越不易液化） du+dw1.5 d0+2 db-4.5 du 上覆非液化土層厚度 d0 液化土特征深度 dw 地下水位深度 db 基礎(chǔ)埋置深度，小于2m時(shí)取2mdo-液化土特征深度表以基礎(chǔ)埋置深度為2m時(shí)可不考慮液化影響的上覆非液化土層厚度值為基準(zhǔn)值（此值稱為液化土特征深度），地下水位深度判別再減一，再加上基礎(chǔ)埋深不等于2m時(shí)的相對差值。以上的公式和表格為建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的表達(dá)方式，與公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的圖2.2.2是完全等效的。當(dāng)不滿足上述所有條件時(shí)，需進(jìn)一步判別。（若滿足上述判別條件，無須進(jìn)

8、行下述工作。）砂土粉土須進(jìn)一步判別液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別液化影響區(qū)7度8度9度7度8度9度不考慮液化影響區(qū)不考慮液化影響區(qū)判別式返回2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別貫入試驗(yàn)判別：在地面以下20m(15m)深度范圍內(nèi)，飽和砂土或粉土液化的標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)判別公式：（滿足該式可液化）N63.5 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測值（未經(jīng)桿長修正）N0 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值ds 飽和砂土或粉土的標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度dw 地下水位深度rc 粘粒含量的百分率，小于3時(shí)取3b 調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)地震第一、二、三組分別取0.8、0.95、1.05。cwscrcrddNNNNrb/31 . 0)5 . 16 . 0ln(05 .63 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基

9、準(zhǔn)值No關(guān)于上次課的問題 地基抗震承載力驗(yàn)算時(shí)，地基承載力與靜荷載作用下相比是高還是低？ 發(fā)生地基液化的條件是什么？ 液化導(dǎo)致地基失效的條件是什么？ 液化“初判”包括哪幾方面？ “標(biāo)貫”試驗(yàn)的目的？ 2、液化指數(shù)液化指數(shù) n 15m深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù) Ni，Ncri 實(shí)測值與臨界值 di i點(diǎn)代表的土層厚度（m）。 wi 第i層土的影響權(quán)函數(shù)值wdNNIiinicriiLE)1(1三、液化場地的危害性分析與抗液化措施 1、用相對貫入錘擊數(shù)之比F來表示液化的沉降比： NNNNNcrcrcrF5 .635 .631 液化等級的判別： I IlE lE 6 6 輕微液化輕微液化

10、 66I IlElE 18 18 中度液化中度液化 I IlElE 18 18 嚴(yán)重液化嚴(yán)重液化 0W Wi i 10 105m5m15m3 3、抗液化措施、抗液化措施規(guī)范將處理措施分為三個(gè)檔次，根據(jù)液化等級和建筑類別選取。這三個(gè)檔次為：全部消除地基液化沉降的措施樁基、深基礎(chǔ)、加密法、挖除液化層等。部分消除地基液化沉降的措施一定深度范圍內(nèi)處理，使錘擊數(shù)大于臨界值通過對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，減輕液化沉降的影響?？挂夯胧┑倪x?。嚎挂夯胧┑倪x?。寒?dāng)液化土層較平坦且均勻時(shí)，可按規(guī)范中表4.3.6選用；不應(yīng)將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基的持力層。抗液化措施 表4.3.6 地基的液化等級建筑類別 輕微

11、 中等 嚴(yán)重 乙類 或 或+ 丙類 或無 或更高 或+ 丁類 可不采取措施 可不采取措施 或其他1、樁基可不進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算的條件：承受豎向荷載為主的低承臺(tái)樁基，當(dāng)?shù)孛嫦聼o液化土層，且樁承臺(tái)周圍無淤泥、淤泥質(zhì)土和地基承載力特征值不大于100kPa的填土?xí)r，下列建筑可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗(yàn)算：砌體房屋和可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。7度和8度時(shí)，一般單層廠房、單層空曠房屋和不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋及與其基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（構(gòu)筑物的要求稍有不同）2.4 樁基的抗震設(shè)計(jì)2、非液化土中低承臺(tái)樁基的抗震驗(yàn)算：單樁的豎向和水平向抗震承載力特征值可均比非抗震設(shè)計(jì)時(shí)提高25

12、%。當(dāng)承臺(tái)周圍的回填土夯實(shí)至干密度不小于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范對填土的要求時(shí)，可由承臺(tái)正面填土與樁共同承擔(dān)水平地震作用；但不應(yīng)計(jì)入承臺(tái)底面與地基土間的摩擦力。3、存在液化土層的低承臺(tái)樁基抗震驗(yàn)算當(dāng)樁承臺(tái)底面上、下分別有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土層或非軟弱土層時(shí)，可按兩種情況分別進(jìn)行抗震驗(yàn)算，并按不利情況設(shè)計(jì)：A、樁承受全部地震作用，樁承載力按無液化土的方法確定，但液化土的樁周摩阻力及樁水平抗力，均應(yīng)乘以液化影響折減系數(shù)，其值按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范表4.4.3采用。B、地震作用按水平地震影響系數(shù)最大值的10%采用，樁承載力仍按無液化土的方法確定，但應(yīng)扣除液化土層的全部摩阻力及樁承臺(tái)下2m深度范圍內(nèi)非液化土層的樁周摩阻力。新規(guī)范的補(bǔ)充條款：*對一般淺基礎(chǔ)，不宜計(jì)入承臺(tái)周圍土的抗力或剛性地坪對水平地震作用的分擔(dān)作用。*打入式預(yù)制樁及其他擠土樁，當(dāng)平均樁距為2.54倍樁徑且樁數(shù)不少于5*5時(shí)，可計(jì)入打樁對土的加密作用及樁身對液化土變形限制的有利影響。當(dāng)打樁后樁間土的標(biāo)準(zhǔn)