[PPT]基礎(chǔ)工程學(xué)_ppt

1、基礎(chǔ)工程學(xué)主要內(nèi)容前言第一講 基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)原則第二講 巖石地基基礎(chǔ)第三講 嵌巖錨桿基礎(chǔ)第四講 嵌巖樁基礎(chǔ)第五講 土巖組合地基第六講 填土地基 EEEEEEE第五講 土巖組合地基 第五講 土巖組合地基 一、土巖組合地基的特點(diǎn) 土巖組合地基過去又稱巖土不均勻地基、巖土混合地基，是山區(qū)常見的地基之一。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在地基的均勻性和場(chǎng)地的穩(wěn)定性兩大問題上，屬復(fù)雜條件下的地基類型。第五講 土巖組合地基國標(biāo)地基規(guī)范定義： 在地基變形計(jì)算深度范圍內(nèi)，遇下列情況之一者為土巖組合地基： 下臥基巖坡度較大者； 石芽密布并有部分出露者； 大塊孤石或個(gè)別石芽出露者。第五講 土巖組合地基重慶地基規(guī)范定義： 在地基變形

2、計(jì)算深度范圍內(nèi)，遇下列情況之一者為土巖組合地基： 一幢單體建筑物的地基，部分為巖石，另一部分為土質(zhì)者； 下臥基巖表面坡度較大者； 基巖起伏多變，覆蓋土層厚度相差較大者； 石芽密布并有部分出露者； 風(fēng)化殘余巖塊與殘積土混雜堆積者； 崩塌體堆積，或崩塌體與坡積土混雜堆積者。第五講 土巖組合特點(diǎn) 特點(diǎn)之一： 地基變形不均勻 與軟土地基相比，一般來說強(qiáng)度方面問題不是很大，關(guān)鍵是下臥巖石起伏不平，土層在平面及空間方向均不均勻，導(dǎo)致地基變形的不均勻。 特點(diǎn)之二： 場(chǎng)地的穩(wěn)定性問題 一般土巖組合地基往往伴隨著邊坡存在，特別是暗藏的下伏基巖，經(jīng)常給地基穩(wěn)定性造成威脅。 第五講 土巖組合實(shí)例工程實(shí)例：重慶鋼鐵公

3、司滑坡第五講 地基變形驗(yàn)算 二、 土巖組合地基的驗(yàn)算 1變形驗(yàn)算 土巖組合地基的變形驗(yàn)算，主要應(yīng)考慮剛性下臥層的存在。對(duì)上軟下硬的雙層地基，在荷載作用下會(huì)在上層土中發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，這會(huì)造成土層變形的增加。如不考慮此因素，則可能出現(xiàn)計(jì)算變形值較實(shí)際變形值小的情況，得出不安全的結(jié)論。第五講 應(yīng)力增大減小第五講 應(yīng)力分布比較第五講 地基專題研究 重慶規(guī)范組進(jìn)行了 “具有剛性下臥層地基的有限元計(jì)算及試驗(yàn)研究”的專題課題研究。 有限元計(jì)算 計(jì)算域深為4150m，其中下臥層為40m，對(duì)下臥層頂面的邊界，采用上下界面應(yīng)變協(xié)調(diào)。 計(jì)算采用9節(jié)點(diǎn)等參元法，計(jì)算網(wǎng)格見圖1，土層及巖層計(jì)算參數(shù)和變化幅度見圖2。

4、第五講 有限元網(wǎng)絡(luò)圖第五講 室外載荷試驗(yàn) 室外載荷試驗(yàn) 為進(jìn)一步分析剛性下臥層深度對(duì)地基中應(yīng)力的影響，課題組進(jìn)行了室外試驗(yàn)坑內(nèi)的壓板試驗(yàn)。壓板面積為0.23m2，在板底不同位置布置了9個(gè)壓力盒測(cè)定基底壓力分布，壓板上的荷載采用鋼塊堆載，荷載分為17級(jí)，最大板底中心處的壓力為451kPa。試驗(yàn)坑的幾何尺寸及土體內(nèi)壓力盒位置見圖3所示。 第五講 試驗(yàn)坑布置圖第五講 試驗(yàn)結(jié)果比較 試驗(yàn)結(jié)果第五講 計(jì)算結(jié)果分析 計(jì)算結(jié)果及分析第五講 應(yīng)力集中分析 從圖5中可見，土中應(yīng)力z的增大量，主要由地基相對(duì)厚度Hb（H為上覆土層厚度，b為基礎(chǔ)寬度）決定，Hb越小，即剛性下臥層越淺，應(yīng)力集中現(xiàn)象越顯著。當(dāng)0.5倍基

5、礎(chǔ)寬度時(shí)，土中附加應(yīng)力不隨深度衰減，猶如無窮分布荷載作用下地基中的應(yīng)力。隨著Hb的增大，應(yīng)力集中程度逐漸減弱。當(dāng)Hb2時(shí)，應(yīng)力分布與均質(zhì)地基中的應(yīng)力相差巳不太大了，當(dāng)Hb=10時(shí)，二者巳非常接近。第五講 沉降增大曲線 第五講 地基沉降分析 地基的沉降亦有相似的規(guī)律，從圖8可見Hb越小，沉降量的增大越顯著。當(dāng)H/b =0.5時(shí)，沉降量約增大30（與E2E1的比值有關(guān)，比值越大，沉降量增大幅度越大，此處考慮中等壓縮性土），當(dāng)Hb2后，沉降的增大量小于10，可以認(rèn)為剛性下臥層對(duì)地基沉降的影響巳經(jīng)很小，即剛性下臥層對(duì)上層土的主要影響深度是在基底下倍基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)。 因此重慶規(guī)范規(guī)定：當(dāng)土層厚度大于2b

6、時(shí)，可按均質(zhì)地基進(jìn)行應(yīng)力和變形的計(jì)算。第五講 應(yīng)力變形計(jì)算 考慮剛性下臥層時(shí)的地基變形計(jì)算方法：先按彈性半無窮體理論計(jì)算出地基中的應(yīng)力和變形，然后根據(jù)剛性下臥層的埋藏深度乘以一增大系數(shù)。 pqz=kqzpz sqz=qzsz式中： pqz 、 sqz - 具有剛性下臥層時(shí)，地基中的應(yīng)力與變形計(jì)算值； kqz - 應(yīng)力增大系數(shù)； qz - 變形增大系數(shù)；第五講 土巖組合地基 為減少計(jì)算工作量，重慶規(guī)范對(duì)可不作變形驗(yàn)算的土巖組合地基，給了一個(gè)具體規(guī)定（第7.2.2條表7.2.2），當(dāng)下臥基巖表面坡度符合表中要求時(shí)，可不作變形驗(yàn)算。第五講 允許坡度值表第五講 地基穩(wěn)定驗(yàn)算 2穩(wěn)定驗(yàn)算 目前地基穩(wěn)定性

7、驗(yàn)算還缺乏統(tǒng)一的模式，重慶地區(qū)在土巖地基上的穩(wěn)定破壞，多發(fā)生在下伏基巖坡度大于30的地區(qū)，坡度大于20 時(shí)有穩(wěn)定破壞的可能。據(jù)此重慶地基規(guī)范規(guī)定：對(duì)一級(jí)建筑物地基，下臥基巖面坡度大于35 19.3；二級(jí)建筑物地基，下臥基巖表面坡度大于5026.6時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算地基的穩(wěn)定性。從而使驗(yàn)算范圍縮小到一定的限制，減小了設(shè)計(jì)工作量。第五講 土巖組合地基 三、 土巖組合地基的利用和處理 1. 加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度； 2. 采用不同的基礎(chǔ)形式； 3. 采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?土巖組合地基的處理原則： 1. 地基土質(zhì)部分所占比例較大時(shí)，改造（處理）土質(zhì)地基； 2. 地基巖石部分所占比例較大時(shí)，改造（處理）巖石地基。第五

8、講 土巖組合地基 巖石地基的處理方法： 重慶最常用的辦法是采用褥墊。 土質(zhì)地基的處理方法： 換填法，梁板跨越法，局部樁基等。第六講 山區(qū)填土地基 第六講 山區(qū)填土地基一、山區(qū)填土地基的特點(diǎn) 山區(qū)填土按其組成可分為素填土和雜填土兩大類。其基本特點(diǎn)是： 1.不均勻性 物質(zhì)成分不均勻， 主要表現(xiàn)在 密實(shí)度不均勻， 平面及空間分布不均勻 2.不穩(wěn)定性 變形不穩(wěn)定 主要表現(xiàn)在 強(qiáng)度不穩(wěn)定第六講 壓實(shí)填土地基 二、山區(qū)填土地基的利用和處理 填土按其堆填方式又可分為壓實(shí)填土和拋擲填土兩大類。 1.壓實(shí)填土 利用壓實(shí)填土作為地基時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物對(duì)地基的具體要求，進(jìn)行填方設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括填料的性質(zhì)、壓實(shí)機(jī)械的

9、選擇、密實(shí)度的要求、質(zhì)量監(jiān)督措施等。對(duì)重大工程，應(yīng)在填方正式施工前，進(jìn)行填方試驗(yàn)，取得必需的填方參數(shù)后再進(jìn)行施工。 第六講 江北機(jī)場(chǎng)實(shí)例 工程實(shí)例：重慶江北機(jī)場(chǎng) 重慶江北機(jī)場(chǎng)場(chǎng)址屬淺丘地貌，自然地表高差近60m，要開挖10個(gè)山頭填平9條深溝。地表及溝內(nèi)覆蓋層為飽和粘性土，最大厚度10m，壓縮性高，承載力低。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道平整度要求不超過30mm。為此進(jìn)行了填方試驗(yàn)。 第六講 機(jī)場(chǎng)填方試驗(yàn) 重慶江北機(jī)場(chǎng)填方試驗(yàn)： 試驗(yàn)場(chǎng)地北端為淺丘，南端為沖溝，相對(duì)高差19m。試驗(yàn)劃分了四個(gè)區(qū)，每區(qū)面積長為82m，寬為12m，中間有6m的隔離帶。每區(qū)均有挖填方，對(duì)各區(qū)分別采用不同的處理方法。 第六講 試驗(yàn)場(chǎng)地劃分I區(qū)

10、：將沖溝底的粘土覆蓋層全部挖除，分 層回填振動(dòng)碾壓至基頂。區(qū)：將沖溝底的粘土覆蓋層表面耕植土挖除，翻松400mm，晾曬到含水量為13.2%時(shí)振動(dòng)壓實(shí)，上面分層填筑，強(qiáng)夯夯實(shí)。區(qū)：將沖溝底的粘土覆蓋層用強(qiáng)夯夯實(shí)后，上面分層填筑，振動(dòng)壓實(shí)。區(qū)：將沖溝底的粘土覆蓋層用強(qiáng)夯夯實(shí)后，上面分層填筑，強(qiáng)夯夯實(shí)。第六講 填方試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果： 1.四個(gè)區(qū)中，除區(qū)土地基頂下1.53m的密實(shí)度只達(dá)到96.1%外，其余三個(gè)區(qū)土地基下0 3m內(nèi)的密實(shí)度均達(dá)到98%； 2.區(qū)的分層振壓和強(qiáng)夯都能滿足土地基下3m內(nèi)的密實(shí)度達(dá)到98%，3m下的密實(shí)度達(dá)到96%； 綜合比較后，最后采用區(qū)的分層重型振動(dòng)碾壓方法，取得了很好的

11、效果。第六講 山區(qū)填土地基 機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道填方完成后，進(jìn)行了大量的靜載荷試驗(yàn)，Es達(dá)3050MPa。為研究填土的變形及蠕變，在20多米厚填土的不同深度，設(shè)置了沉降觀測(cè)裝置，經(jīng)過5年多的觀測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)下沉現(xiàn)象。此外機(jī)場(chǎng)的副場(chǎng)道和其它交通道，其壓實(shí)系數(shù)為0.900.95不等，經(jīng)觀測(cè)壓縮性也很低，均可作建筑物地基。 據(jù)此重慶地基規(guī)范給出了壓實(shí)填土地基的壓實(shí)系數(shù)控制值，見規(guī)范表8.2.6。第六講 山區(qū)填土地基 2.拋擲填土 一般素填土當(dāng)回填年限超過3年（無粘性土）或5年（粘性土）時(shí)，稱為“老填土”，在自重作用下可認(rèn)為其變形已經(jīng)穩(wěn)定。但目前為較快取得效益，常要在新填土中進(jìn)行建筑，這就對(duì)基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)及施工提出

12、了新的要求，稍有不當(dāng)就會(huì)引起建筑物的損壞，造成事故。因此往往需要針對(duì)建筑物的特點(diǎn)和要求進(jìn)行地基處理。第六講 合川涼亭園區(qū) 合川涼亭經(jīng)濟(jì)園區(qū)建筑物 開裂事故 1.基本情況 園區(qū)位于涪江的級(jí)階地上，有一條由北向南流向涪江的大沖溝。沖溝的最大深度為1819m，最小深度為2m，沖溝兩岸的距離為4050m。1995年將沖溝回填，填筑方式為拋擲回填，填料主要為河灘里的砂卵石，局部填有建筑垃圾和生活垃圾，在沖溝里順溝谷鋪設(shè)了一條斷面為4.04.5m的涵洞。第六講 涼亭平面示意第六講 涼亭建筑開裂第六講 涼亭建筑開裂第六講 地基處理方法 地基處理方法： 填土地基的處理方法有多種，通常有：墊層法、重錘夯實(shí)法、浸泡法、振動(dòng)碾壓法、深層密實(shí)法、注漿法等。 1.墊層法的應(yīng)用 墊層法在傳統(tǒng)的地基加固處理中，是利用墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用，解決地基承載力不足的問題。在山區(qū)土巖組合地基和填土地基的處理中，墊層的作用主要調(diào)整應(yīng)力。第六講 墊層法的應(yīng)用 山區(qū)的土體顆粒很不均勻，地基中常有塊石、孤石存在，若基礎(chǔ)直接放置在這種地基上，有塊石、孤石等大顆粒的地方，其彈性模量也高，分配的地基反力也高。當(dāng)基礎(chǔ)下有砂石墊層時(shí)，墊層底部與土體接觸面上，也是彈性模量大的地方受力大，墊層將會(huì)產(chǎn)生側(cè)向位移，實(shí)質(zhì)上是促使應(yīng)力較大部位向應(yīng)力較小部位轉(zhuǎn)移，從而使基底反力趨于均勻。第六講 墊層應(yīng)力分布第六講 紅巖煤礦工程工程實(shí)例：紅巖