土力學(xué)與基礎(chǔ)工程摘要

1、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程土力學(xué)、地基、基礎(chǔ)的基本概念是其中的重點(diǎn)，應(yīng)牢記地基、基礎(chǔ)，以及持力層、下臥層等的定義。地基、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，與上部結(jié)構(gòu)一樣，必須滿足變形、強(qiáng)度、穩(wěn)定的要求，地基中的巖、土是自然產(chǎn)物，對于巖土的性能必須根據(jù)場地的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查研究，認(rèn)真分析土的組成：土是由固體顆粒、水和空氣組成的，稱為土的三相體系。其中固相包括礦物顆粒和有機(jī)物，構(gòu)成土的骨架。土粒的礦物成分對粒徑大小影響較大，一般原生礦物粒徑較大，次生礦物粒徑較小，根據(jù)粒徑大小可對巖土進(jìn)行分類。土粒的級(jí)配對土的性質(zhì)影響較大，工程中用不均勻系數(shù)來定量反映土的級(jí)配，土的級(jí)配一般用篩分法和比重計(jì)法來測定。土中水分為結(jié)合水與自由水，

2、結(jié)合水不能傳遞靜水壓力也不能作液體流動(dòng)，自由水可傳遞靜水壓力，可流動(dòng)，其中毛細(xì)水還能存在于地下水位以上的透水層中。土中的氣體影響土體的壓縮性。土的性質(zhì)包括它的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、水理性質(zhì)以及工程性質(zhì)等。土中顆粒的大小、成分及三相之間的比例關(guān)系，反映出土的不同物理性質(zhì)，如干濕、輕重、松密及軟硬等。土的這些物理性質(zhì)又與力學(xué)性質(zhì)（強(qiáng)度、壓縮性、滲透性等）有著密切的聯(lián)系。如土濕軟、松散則強(qiáng)度低，壓縮性大；土顆粒大則滲透性好，土粒大小不均勻（級(jí)配好），則在動(dòng)荷載作用下，易于壓實(shí)等。在進(jìn)行土力學(xué)計(jì)算及處理地基基礎(chǔ)問題時(shí)，不僅要知道土的物理性質(zhì)特征及其變化規(guī)律，了解各類土的特性，還必須熟練掌握反映土三相組成

3、比例和狀態(tài)的各指標(biāo)的定義、試驗(yàn)或計(jì)算方法，以及按土的有關(guān)特征和指標(biāo)確定地基土的分類方法。土的物理狀態(tài)指標(biāo)：土的物理狀態(tài)是指土的松密和軟硬狀況。無粘土中砂土常用相對密度和標(biāo)準(zhǔn)貫人度來確定密實(shí)度，碎石土用綜合指標(biāo)確定密實(shí)度。粘性土的稠度用塑性指數(shù)與液性指數(shù)來表示。擾動(dòng)土的性質(zhì)與原樣土有差別，與土的靈敏度和觸變性有關(guān)。滲透定律和壓實(shí)原理是土力學(xué)中常用的原理，掌握其基本概念及應(yīng)用有助于對全書的理解和工程實(shí)踐。巖土的分類：巖土按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500072002)分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土六大類。土的自重應(yīng)力可分為不再引起和會(huì)引起土體變形的兩種情況;地基附加應(yīng)力是引起地基變

4、形的主要原因，地基附加應(yīng)力是由建筑基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力產(chǎn)生的，而基底附加壓力為基底壓力與基底處建前土中自重應(yīng)力之差值，地基附加應(yīng)力的計(jì)算公式都是只考慮柔性荷載作用下導(dǎo)得的。土是由固體顆粒、水和氣組成的三相分散體系。在工程實(shí)踐中，要計(jì)算土中應(yīng)力，需建立某種理想化的計(jì)算模型。這種模型既要可能準(zhǔn)確地模擬天然土體的主要力學(xué)性狀，同時(shí)又要便于利用已有的力學(xué)、數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析。為此，把天然土體簡化為線彈性體，即假設(shè)地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無限彈性體，而采用彈性理論來求解土中應(yīng)力。在計(jì)算地基的自重應(yīng)力時(shí)，將地基視為半無限體，因而在任一鉛直面和水平面上只有正應(yīng)力而無剪應(yīng)力。由土體自重引起的豎向有效正應(yīng)力

5、即為土的自重應(yīng)力。土中一點(diǎn)的自重應(yīng)力，等于該點(diǎn)以上土柱體的重量。土的自重應(yīng)力分布曲線有以下規(guī)律：1、土的自重應(yīng)力分布曲線是一條折線，拐點(diǎn)在土層分界處及地下水位處；2、同一土層的自重應(yīng)力按直線分布；3、自重應(yīng)力隨深度的增加而增大。地基中附加應(yīng)力的計(jì)算是本章重要內(nèi)容。計(jì)算土中附加應(yīng)力時(shí)，通常采用布辛奈斯克解答垂直集中力作用下地基附加應(yīng)力。如果為分布荷載，可用等代荷載法求出地基中任意點(diǎn)的附加應(yīng)力。工程實(shí)用中，如果計(jì)算太復(fù)雜，不方便。因此采用角點(diǎn)法計(jì)算附加應(yīng)力，并制定一些附加應(yīng)力系數(shù)表格供查取。均布條形荷載作用下地基中附加應(yīng)力z的分布規(guī)律：1、z不僅分布在荷載面積范圍之內(nèi)，而且還分布到荷載面積范圍以外

6、，這就是地基中附加應(yīng)力的擴(kuò)散現(xiàn)象；2、在荷載面積范圍之內(nèi)，z在豎直方向上隨深度增加逐漸減少。在荷載面積范圍之外，在基底處z為零，然后隨深度增加而逐漸增大，z達(dá)某一值時(shí)，又隨深度增加而逐漸減少;3、在基礎(chǔ)底面下不同深度z處的各個(gè)水平面上，基底中心軸線處z最大，距離軸線越遠(yuǎn)處z越小。土中附加應(yīng)力的計(jì)算，是建立在將地基作為均質(zhì)的、連續(xù)的各向同性的半無限直線變形體這一假定的基礎(chǔ)上，采用彈性理論推導(dǎo)求解。而實(shí)際情況并非如此，大多數(shù)地基并不是各向同性和均質(zhì)的。例如，天然地基常由不同地質(zhì)時(shí)期沉積的土層組成，不同的土層具有不同的物理力學(xué)特征和結(jié)構(gòu)特征；另外地基中土的變形模量常隨深度而增大。因此，使得前述計(jì)算附

7、加應(yīng)力的理論和方法與實(shí)測結(jié)果存在差別。有效應(yīng)力原理是土力學(xué)最重要的原理之一，掌握其基本概念及應(yīng)用有助于對全書的理解和工程實(shí)踐。本章主要討論土的壓縮性、土的壓縮性指標(biāo)的確定方法以及計(jì)算基礎(chǔ)沉降的分層總和法和規(guī)范方法，應(yīng)力歷史對地基沉降的影響及地基變形與時(shí)間的關(guān)系。在建筑物荷載作用下，地基變形的根本原因是土具有壓縮性。而土壓縮性的大小及其特征，是土變形性能研究中最重要的內(nèi)容。由于土是由土粒、水和氣所組成的非連續(xù)介質(zhì)，受力后的壓縮變形性能比鋼材、混凝土等其它建筑材料要復(fù)雜得多，不僅變形量大，在受力的不同時(shí)期其壓縮性亦不相同。而且變形穩(wěn)定也有一個(gè)時(shí)間過程，并隨荷載大小等條件的不同，不同種類的土所需的時(shí)

8、間也不相同。因此，研究地基變形與時(shí)間關(guān)系亦是土力學(xué)的重要內(nèi)容之一。土的孔隙比與壓力之間的關(guān)系，可通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)來確定。測得土樣在各級(jí)壓力pi作用下的穩(wěn)定壓縮量si后，就可算出相應(yīng)的孔隙比ei，從而建立壓力與孔隙比的關(guān)系曲線，稱為土的壓縮曲線。壓縮曲線反映了土的壓縮特性，不同的土，壓縮曲線的形狀不同。曲線陡者表示壓力變化時(shí)孔隙比變化大，即土的壓縮性大；反之，壓縮性小。因此，可用曲線的斜率來衡量土的壓縮性，ep曲線上任一點(diǎn)的斜率稱為土的壓縮系數(shù)。半對數(shù)壓縮曲線elogp曲線的后段，對于軟土近似于直線，其斜率Cc稱為壓縮指數(shù)。土的壓縮模量Es定義為：在側(cè)限條件下土的豎向附加應(yīng)力z與相應(yīng)豎向應(yīng)變z之

9、比。根據(jù)側(cè)限壓縮試驗(yàn)結(jié)果，可推導(dǎo)出壓縮模量Es與壓縮系數(shù)a之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，Es與其它建筑材料的彈性模量相似，都是受力方向的應(yīng)力與應(yīng)變之比。但土在壓縮試驗(yàn)時(shí)不能側(cè)向膨脹，所以土的壓縮模量Es與其它材料在無側(cè)限條件下的彈性模量E有本質(zhì)區(qū)別。在室內(nèi)壓縮試驗(yàn)時(shí)，如果在加載后，逐級(jí)進(jìn)行卸載，可得土的回彈曲線。為更確切地評(píng)定土在天然狀態(tài)下的壓縮性，可在現(xiàn)場進(jìn)行原位載荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)一般在現(xiàn)場試坑內(nèi)進(jìn)行。試坑通常布置在取土樣的勘察點(diǎn)附近，并設(shè)在所要求試驗(yàn)土層的標(biāo)高上，同時(shí)注意保持土的原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度，宜在擬壓表面用不超過20mm厚的粗、中砂找平。試坑的寬度一般規(guī)定不小于承壓板寬度或直徑的三倍，以滿足

10、半空間地基表面受荷邊界條件的要求。試驗(yàn)設(shè)備由加荷穩(wěn)壓裝置、反力裝置和量測裝置三部分組成。土的變形模量E0是指土在無側(cè)限條件下豎向壓力z與相應(yīng)應(yīng)變z之比。土的變形模量和壓縮模量都是衡量土壓縮性和計(jì)算地基變形量的重要指標(biāo)，不同之處在于兩者在壓縮時(shí)的側(cè)限條件不同。變形模量是在現(xiàn)場無側(cè)限條件下求得的，能較真實(shí)地反映地基的變形性質(zhì)，而土的壓縮模量則是在側(cè)限條件下求得的。二者之間在理論上是可以換算的。從土的回彈和再壓縮曲線中可以看出，再壓縮曲線比壓縮曲線要平緩得多，這表明土經(jīng)歷的應(yīng)力歷史不同將使它具有不同的壓縮性，根據(jù)這一性質(zhì)可以將士分為三種類型正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土。分層總和法假定地基土層在荷載

11、作用下只產(chǎn)生豎向壓縮，而無側(cè)向膨脹；按基礎(chǔ)中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算土層的壓縮量；（3）基礎(chǔ)的平均沉降量，是由基底下地基變形計(jì)算深度范圍內(nèi)，土的壓縮量總和而成。分層總和法的計(jì)算是建立在側(cè)限壓縮試驗(yàn)所得的壓縮曲線（ep曲線）的基礎(chǔ)上的。計(jì)算時(shí)，假定土在自重應(yīng)力下已完成固結(jié)，壓縮變形主要是由附加應(yīng)力引起的。分層總和法確定zn采用應(yīng)力比控制。沉降計(jì)算分層的原則天然土層的交界面和地下水位面應(yīng)為分層面，因?yàn)椴煌耐翆訅嚎s性不同，地下水位上下土的重度不同。（2）同一類土層中分層厚度hi0b，（b基礎(chǔ)底面的寬度），因?yàn)閦沿深度是非線性變化的，為避免較大的誤差，故計(jì)算分層不宜過大。規(guī)范法是另一種形式的分層總和法。

12、它也采用室內(nèi)試驗(yàn)的壓縮性指標(biāo)，運(yùn)用平均附加應(yīng)力系數(shù)將分層厚度擴(kuò)大到自然土層厚度，并引入沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。規(guī)范法在總結(jié)我國工程建設(shè)中大量建筑物沉降觀測資料的基礎(chǔ)上，引入修正系數(shù)s來反映沉降計(jì)算值與實(shí)測值的差別。地基沉降按其發(fā)生的次序，通?？梢苑譃樗矔r(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。瞬時(shí)沉降是加荷后立即發(fā)生的沉降，此時(shí)土中水還來不及排出，是地基在無體積應(yīng)變狀態(tài)下由土體形變（或畸變）引起的。固結(jié)沉降是由于地基中孔隙水排出而引土體體積減小所造成的，占沉降量的主要部分。次固結(jié)沉降則是固結(jié)后期孔隙水排出之后土骨架的蠕變而產(chǎn)生的。關(guān)于沉降與時(shí)間的關(guān)系，目前均以飽和土體單向固結(jié)理論為基礎(chǔ)

13、。飽和粘性土在壓力作用下，只有排出孔隙中的自由水，才能使其體積減少，產(chǎn)生壓縮變形，這一過程稱為飽和土的滲透固結(jié)。單向固結(jié)理論是以土體受到單向加荷，從而產(chǎn)生同向的滲透固結(jié)壓縮這一基本力學(xué)模型為基礎(chǔ)的。固結(jié)理論的目的在于求解土體中某點(diǎn)的孔隙水壓力隨時(shí)間和深度變化的規(guī)律，即（，t）。當(dāng)?shù)鼗墓探Y(jié)情況為已知時(shí)，就可根據(jù)地基中應(yīng)力的分布和排水條件，解決下面兩類問題：（1）給定某固結(jié)歷時(shí)t，求該歷時(shí)的沉降量st。（2）給定固結(jié)度U，求達(dá)到該固結(jié)度所需的時(shí)間t。許多高層建筑和重要工程，一般都需要進(jìn)行長期的沉降觀測，以分析研究建筑物的沉降規(guī)律及發(fā)展趨勢，推算最終沉降量。由于單向固結(jié)理論在很多情況下與實(shí)際情況有

14、出入，因此，利用沉降觀測資料推算后期沉降量，有其重要的現(xiàn)實(shí)意義。在積累實(shí)測資料的基礎(chǔ)上，認(rèn)為大多數(shù)情況下，沉降與時(shí)間的關(guān)系可用雙曲線式或?qū)?shù)式表示。本章主要討論庫侖公式和莫爾-庫侖強(qiáng)度理論，土的剪切破壞，極限平衡狀態(tài)及條件，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定方法，飽和粘性土在不同固結(jié)和排水條件下的土的抗剪強(qiáng)度，無粘性土的抗剪強(qiáng)度及土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇。土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)之一，在土木工程中的地基承載力，擋土墻側(cè)土壓力，土坡穩(wěn)定等問題都與土的抗剪強(qiáng)度直接有關(guān)。庫侖公式和莫爾-庫侖強(qiáng)度理論是土力學(xué)中廣泛采用的抗剪強(qiáng)度理論。土的抗剪強(qiáng)度有兩種表達(dá)方法，即抗剪強(qiáng)度總應(yīng)力法，抗

15、剪強(qiáng)度有效應(yīng)力法，相應(yīng)的C，卬和C，卬分別稱為總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。試驗(yàn)研究表明，土的抗剪強(qiáng)度取決于土粒間的有效應(yīng)力，然而，由于實(shí)際工程中的孔隙水壓力很難準(zhǔn)確計(jì)算和量測，因而有許多土工問題仍采用總應(yīng)力分析計(jì)算方法。當(dāng)土體中任意一點(diǎn)在某一平面發(fā)生的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，該點(diǎn)即瀕于破壞的臨界狀態(tài)，稱為極限平衡狀態(tài)。根據(jù)莫爾-庫倫強(qiáng)度理論，可得到土體中一點(diǎn)剪切破壞的條件，即土的極限平衡條件。在公丁直角坐標(biāo)系中，代表土中一點(diǎn)的莫爾應(yīng)力圓與莫爾-庫倫抗剪強(qiáng)度包線相切，說明切點(diǎn)所代表的平面上的剪應(yīng)力正好等于抗剪強(qiáng)度，該點(diǎn)就處于極限平衡狀態(tài)，該莫爾圓稱為極限應(yīng)力圓。根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包

16、線的幾何關(guān)系可推得土體的各種極限平衡條件的解析表達(dá)式。土的抗剪強(qiáng)度是決定建筑物地基和土工建筑物穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，因而正確測定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)對工程實(shí)踐具有重要的意義?？辜魪?qiáng)度的測定方法有室內(nèi)常用的直接剪切試驗(yàn)，三軸壓縮試驗(yàn)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，現(xiàn)場十字板剪切試驗(yàn)。為了近似模擬土體在現(xiàn)場受剪的排水條件，直接剪切試驗(yàn)可分為快剪，固結(jié)快剪和慢剪三種方法。三軸壓縮試驗(yàn)按剪切前受到周圍壓力的固結(jié)狀態(tài)和剪切時(shí)的排水條件可分為不固結(jié)不排水試驗(yàn)，固結(jié)不排水試驗(yàn)，固結(jié)排水試驗(yàn)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)如同在三軸儀中進(jìn)行周圍壓力為零的不排水試驗(yàn)，試件剪切破壞時(shí)，試樣所能承受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。十字板剪切試

17、驗(yàn)時(shí)土的排水條件，受力狀態(tài)與土所處的天然狀態(tài)比較接近，測定的土的抗剪強(qiáng)度，屬于不排水剪切的試驗(yàn)條件，因此其結(jié)果一般與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果相近。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)剪切前的固結(jié)狀態(tài)和剪切時(shí)的排水條件，通過三軸壓縮不固結(jié)不排水試驗(yàn)，固結(jié)不排水試驗(yàn)，固結(jié)排水試驗(yàn)可分別測出飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度，固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度和排水抗剪強(qiáng)度。無粘性土的抗剪強(qiáng)度決定于有效法向應(yīng)力和內(nèi)摩擦角。不同初始孔隙比的同一種砂土在相同周圍壓力下受剪，密砂應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變軟化型，將產(chǎn)生剪脹現(xiàn)象，松砂呈應(yīng)變硬化型，將發(fā)生剪縮現(xiàn)象?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)的選擇應(yīng)根據(jù)工程問題的性質(zhì)確定分析方法，進(jìn)而決定采用總應(yīng)力或有效應(yīng)力

18、強(qiáng)度指標(biāo)，然后選擇測試方法，使實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)條件和現(xiàn)場條件盡可能相同。土壓力是土坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和擋土墻設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，其計(jì)算的理論根據(jù)是土的抗剪強(qiáng)度理論和土的極限平衡原理。根據(jù)擋土墻位移的方向和土體所處的力學(xué)性態(tài)的差異，土壓力可分為主動(dòng)土壓力、靜止土壓力和被動(dòng)土壓力。朗金土壓力理論和庫侖土壓力理論是目前土壓力計(jì)算的基本理論，工程中常用土壓力的計(jì)算均建立在這兩個(gè)土壓力理論的基礎(chǔ)上。重力式擋土墻是目前應(yīng)用較為廣泛的擋土形式，其設(shè)計(jì)核心是墻身斷面形式及尺寸的確定，設(shè)計(jì)要點(diǎn)是墻體穩(wěn)定性驗(yàn)算、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和排水措施。載衛(wèi)，4、”是按塑性區(qū)開展的深度確定的地基載力，但臨塑荷載幾，偏于保守，一般用作為地基的承載力。

19、地基的極限承載力是根據(jù)地基的整體剪切破壞形式建立的公式，工程中常采用太沙基公式。邊坡穩(wěn)定分析即是確定最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面。各穩(wěn)定驗(yàn)算的計(jì)算公式都是建立在一假定的滑動(dòng)面上。條分法是粘性土坡穩(wěn)定分析的較常用方法，需通過假定若干滑動(dòng)面的計(jì)算得到最小的安全系數(shù)。無粘性土坡穩(wěn)定性僅與土的內(nèi)摩擦角和土坡的坡角有關(guān)。1、了解地基基礎(chǔ)的作用，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的兩大部分內(nèi)容，主要的步驟，理解地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分級(jí)和設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。2、掌握各種淺基礎(chǔ)的定義，力學(xué)特點(diǎn)和適用范圍，熟練掌握無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造特點(diǎn)。3、理解基礎(chǔ)埋深的概念，掌握在不同的建筑結(jié)構(gòu)條件，工程地質(zhì)條件，水文地質(zhì)條件，地基凍融條件下，確定適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)

20、埋深的方法。4、理解不同的地基承載力確定的方法，理解地基承載力特征值的概念。熟練掌握地基承載力深寬修正公式和承載力計(jì)算的判別標(biāo)準(zhǔn)。5、掌握根據(jù)地基承載力確定合理基底尺寸的方法。掌握軟弱下臥層的驗(yàn)算方法。6、理解地基變形的四個(gè)特征：沉降量，沉降差，傾斜和局部傾斜。復(fù)習(xí)地基變形計(jì)算的分層總和法和規(guī)范推薦方法。7、熟練掌握擴(kuò)展基礎(chǔ)的計(jì)算方法，構(gòu)造要求。8、理解地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念。在柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法中，應(yīng)了解彈性地基梁法，掌握倒梁法和靜定分析法。9、了解筏形基礎(chǔ)的概念，了解倒樓蓋法的原理。10、熟悉減輕不均勻沉降損害的建筑措施、結(jié)構(gòu)措施和施工措施。1、本章主要討論樁基礎(chǔ)的

21、設(shè)計(jì)計(jì)算。樁基礎(chǔ)是通過樁身與樁周巖土的相互作用，將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到地基深部土層中，因此具有較高的承載力和較強(qiáng)的穩(wěn)定性。2、樁基礎(chǔ)的類型按傳力方式可分為摩擦型樁、端承型樁；按施工方法可分為預(yù)制樁和灌注樁；按成樁效應(yīng)可分為擠土樁、部分?jǐn)D土樁和非擠土樁。3、在某些原因下樁周土可能相對于樁身發(fā)生向下的位移，此時(shí)會(huì)在樁周產(chǎn)生向下的摩阻力，即負(fù)摩阻力，它將使樁身軸力和樁的沉降增大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視。4、單樁承載力的確定是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，是本章的重點(diǎn)。單樁承載力取決于巖土對樁的支承力和樁身材料強(qiáng)度兩個(gè)方面，設(shè)計(jì)時(shí)二者應(yīng)同時(shí)兼顧。根據(jù)巖土的支承力確定單樁承載力的方法很多，目前以靜載荷試驗(yàn)方法最為

22、可靠。5、群樁的工作特性，由于樁一土一承臺(tái)的共同工作而較單樁更為復(fù)雜。對于摩擦型群樁，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮群樁效應(yīng)的影響。6、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則上與其它基礎(chǔ)一樣，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)情況、場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況、材料供應(yīng)以及施工條件等資料，初步擬定設(shè)計(jì)方案，即選擇樁的類型、樁長和樁的截面尺寸，確定單樁承載力并據(jù)此確定樁的數(shù)量，進(jìn)行樁的布置和確定承臺(tái)位置及尺寸，然后進(jìn)行樁基礎(chǔ)的各項(xiàng)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對方案作必要的修改，最后進(jìn)行承臺(tái)設(shè)計(jì)、單樁設(shè)計(jì)并繪制施工圖。本章主要討論基坑工程的特點(diǎn)、基坑工程設(shè)計(jì)原則、作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載及土壓力計(jì)算、排樁、水泥土樁墻、土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理、基坑穩(wěn)定性分析和地下水控制方

23、法?；庸こ叹哂泻軓?qiáng)地域性特征，較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)，對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響，支護(hù)結(jié)構(gòu)通常是臨時(shí)性的結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備小，風(fēng)險(xiǎn)較大，它涉及結(jié)構(gòu)、巖土、工程地質(zhì)及環(huán)境多門學(xué)科，而且設(shè)計(jì)、施工、檢測等工作緊密相連，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)的基本原則是確?；A(chǔ)施工和周圍環(huán)境安全的前提下，為基礎(chǔ)施工提供最大限度的施工方便，同時(shí)基坑支護(hù)工程應(yīng)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)。作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上最重要的荷載是土壓力和水壓力。其計(jì)算方法有水土分算法和水土合算法兩種。對砂性土和粉土，可按水土分算法，即分別計(jì)算土、水壓力，然后疊加；對粘性土可根據(jù)現(xiàn)場情況和經(jīng)驗(yàn)，按水土分算或水土合算法進(jìn)行，水土合算法則是采用

24、土的飽和重度計(jì)算總的水土壓力，該法能較好計(jì)算滲透性較差的土側(cè)壓力。懸臂式排樁的設(shè)計(jì)常采用極限平衡法。作用在懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力采用三角形分布模式，當(dāng)單位計(jì)算寬度樁兩側(cè)所受的凈土壓力相平衡時(shí)，樁則處于穩(wěn)定狀態(tài)，相應(yīng)的樁的入土深度即為保證穩(wěn)定所需的最小入土深度，可根據(jù)靜力平衡條件求出。水泥土樁墻的設(shè)計(jì)可采用重力式擋土墻的方法對水泥土樁墻進(jìn)行抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算，采用圓弧滑動(dòng)面法驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)參數(shù)確定、土釘拉力設(shè)計(jì)以及土釘墻內(nèi)、外穩(wěn)定性分析等內(nèi)容。根據(jù)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)土壓力分布圖形，可算出土釘抗拔力，根據(jù)土釘筋材抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算可得到土釘所需直徑，根據(jù)土釘拔出驗(yàn)算可得出各排土釘

25、長度。土釘支護(hù)的內(nèi)部穩(wěn)定性分析可采用圓弧破裂面條分法，外部整體穩(wěn)定性分析可采用重力式擋土墻的方法驗(yàn)算抗滑動(dòng)、抗傾覆穩(wěn)定性?；臃€(wěn)定性分析主要包括整體穩(wěn)定性分析、基坑抗隆起穩(wěn)定性分析、抗?jié)B流穩(wěn)定性分析?；诱w穩(wěn)定性采用圓弧滑動(dòng)面簡單條分法，按總應(yīng)力法計(jì)算?；涌孤∑鸱€(wěn)定性分析可采用太沙基的抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算方法?；訚B流穩(wěn)定性驗(yàn)算包括坑底流砂穩(wěn)定性驗(yàn)算和抗承壓水驗(yàn)算。地下水控制方法有集水明排法、降水法、截水和回灌技術(shù)。降水的方法通常有輕型井點(diǎn)法、噴射井點(diǎn)法、管井井點(diǎn)法和深井泵井點(diǎn)法。當(dāng)因降水危及基坑及周邊環(huán)境安全時(shí)，宜采用截水或回灌方法。截水后，基坑中的水量或水壓較大時(shí)，宜采用基坑內(nèi)降水。本章主

26、要介紹了濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土、凍土、鹽漬土等寺殊土地基和山區(qū)發(fā)育不良地質(zhì)現(xiàn)象：巖溶和土洞的山區(qū)地基。這兩種地基由于所處地理環(huán)境、氣候條件和各自地質(zhì)成因不同，與一般土的工程性質(zhì)有顯著區(qū)別，通常帶有一定的區(qū)域性。介紹的主要內(nèi)容集中在該類區(qū)域性地基土的特征和分布、特殊的工程性質(zhì)和產(chǎn)生原因以及它們給工程建設(shè)帶來的影響和危害、各自的工程評(píng)價(jià)方法和處理措施上。黃土濕陷現(xiàn)象的產(chǎn)生可用公認(rèn)能比較合理解釋濕陷現(xiàn)象的欠壓密理論，溶鹽假說和結(jié)構(gòu)學(xué)說。盡管黃土濕陷原因的觀點(diǎn)各異，歸納起來黃土的結(jié)構(gòu)特征及物質(zhì)成分是產(chǎn)生濕陷性的內(nèi)在原因，黃土受水浸濕和荷載作用是發(fā)生濕陷的外因。黃土的濕陷性主要通過測定濕陷系數(shù)不，和

27、濕陷起始?jí)毫σ訫判定，建筑場地的濕陷類型，即自重濕陷類型場地和非自重濕陷類型場地是按實(shí)測自重濕陷量GF或按室內(nèi)壓縮試驗(yàn)累計(jì)計(jì)算的自重濕陷量A身判定，黃土地基的濕陷等級(jí)則據(jù)總濕陷量d和計(jì)算自重濕陷量4,判定。濕陷性黃土地基主要通過采取地基處理、防水和結(jié)構(gòu)措施處理。膨脹土濕脹干縮的內(nèi)在機(jī)制是膨脹土含有大量蒙脫石、伊利石等親水性粘土礦物和普遍具有粘土礦物顆粒聚集體之間面-面接觸的分散結(jié)構(gòu)。而外在因素則是水的作用。判別膨脹土的主要依據(jù)是工程地質(zhì)特征與自由膨脹率，判別膨脹土的膨脹潛勢同樣依據(jù)自由膨脹率自守，膨脹土的脹縮等級(jí)按規(guī)范規(guī)定以50kPa壓力下測定土的膨脹率%計(jì)算出地基分級(jí)變形量必判定。膨脹土地基

28、采取的工程措施是在設(shè)計(jì)上場地盡量布置在地形條件比較簡單、土質(zhì)較均勻、脹縮性較弱的場地、建筑體系力求簡單、加強(qiáng)隔水和排水、地基處理、基礎(chǔ)形式選擇恰當(dāng)、加強(qiáng)建筑物的整體剛度等；在施工上則盡量減少地基含水量變化。巖溶和土洞是在巖溶地區(qū)，易溶巖層和其上覆蓋的紅粘土中分別發(fā)育的不良地質(zhì)現(xiàn)象。巖溶發(fā)育的條件是可溶性巖層具有足夠溶解能力和足夠流量的水、地表水下滲、地下水流動(dòng)有途徑。土洞發(fā)育的條件是可溶性巖層上覆蓋土層受地表水沖蝕或地下水潛蝕。在掌握巖溶和土洞發(fā)育規(guī)律、評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，地基處理的措施分別是換填、梁板跨越、洞底支撐、水流排導(dǎo)、采用樁基或沉井、處理地表水和地下水、挖填夯實(shí)、灌填處理、梁板跨越、采用深基礎(chǔ)。紅粘土是碳酸鹽巖在濕、熱氣候下經(jīng)紅土化化學(xué)風(fēng)化作用形成。其工程地質(zhì)特征主要表現(xiàn)在具有較高的力學(xué)強(qiáng)度；較低的壓縮性和從地表向下由硬變軟，頂部存在一承載力較高的硬殼層。紅粘土的地基處理可采用寬基淺埋、做褥墊、低壓縮材料置換、基坑開挖保溫保濕、采用大直徑嵌巖樁或墩基等措施。凍脹和融陷下沉與融化壓縮是凍土地基對建筑物產(chǎn)生危害的三種不良物理力學(xué)性能。土的凍脹作用常以凍脹量、凍脹強(qiáng)度、凍脹力和凍結(jié)力等凍土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)來衡量。而凍脹作用、融陷下沉、融化壓縮的強(qiáng)弱又與凍土的含冰量和未冰凍水含量有關(guān)