土木基礎(chǔ)工程-第九章抗震地基基礎(chǔ)課件

第九章抗震地基基礎(chǔ)9.1概述9.2地震和地震效應(yīng)9.3震級(jí)和烈度9.4場(chǎng)地與地震危害9.5地基抗震驗(yàn)算3/23/2023基礎(chǔ)工程課件9.1概述地震定義：

由內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用引起的地殼振動(dòng)現(xiàn)象的總稱。我國(guó)地震災(zāi)害極為嚴(yán)重，原因有三:(1)地震活動(dòng)區(qū)域的分布范圍廣。基本烈度在7度和7度以上地區(qū)的面積達(dá)312萬(wàn)km2，占全部國(guó)土面積32.5%，如果包括6度的地震區(qū)，則達(dá)到60%。(2)地震的震源淺。我國(guó)地震總數(shù)的2/3發(fā)生在大陸地區(qū)，這些地震絕大多數(shù)屬于二三十公里深的淺源地震，因此地面振動(dòng)的強(qiáng)度大，對(duì)建筑物的破壞比較嚴(yán)重。(3)地震區(qū)內(nèi)的大中城市數(shù)量多。我國(guó)三百多個(gè)城市中有一半位于基本烈度為7度或7度以上的地區(qū)。特別是一批重要城市，像北京、銀川、西安、蘭州、太原、拉薩、呼和浩特、烏魯木齊、包頭、汕頭、?？诘瘸鞘卸嘉挥诨玖叶葹?度的高烈度地震區(qū)。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件世界上發(fā)生過(guò)的大地震汶川地震2008.5.12，14：28，四川省汶川縣發(fā)生里氏8.0級(jí)強(qiáng)烈地震，死69197人，失蹤18222人，傷374176人，直接經(jīng)濟(jì)損失約8451億元。震區(qū)房屋大面積倒塌、交通、通訊中斷數(shù)千萬(wàn)人無(wú)家可歸。地震誘發(fā)嚴(yán)重的次生地質(zhì)災(zāi)害。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地震波的傳播3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地震波體波：在地球內(nèi)傳播縱波：又稱壓縮波或P波，破壞力小，速度快

橫波：又稱剪切波或S波，破壞力大，速度慢面波：在只限于在地球表面?zhèn)鞑?，由體波反射所形成的次生波。振幅大，破壞力大

瑞利波：又稱R波，在地表作橢圓運(yùn)動(dòng)

樂(lè)甫波：又稱L波，在地表作蛇行擺動(dòng)傳播速度：縱波>橫波>面波3/23/2023基礎(chǔ)工程課件面波x:向x方向傳播y:在xy平面內(nèi)蛇形擺動(dòng)z:z方向無(wú)振動(dòng)x:向x方向傳播y:y方向無(wú)振動(dòng)z:在xz平面內(nèi)滾動(dòng)3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地震烈度烈度：地面及建筑物受地震影響的強(qiáng)烈的程度。烈度大?。?2度（中國(guó)）?比震中烈度低一度：近震?比震中烈度低2度及以上：遠(yuǎn)震與震級(jí)震源深度等有關(guān)震中距場(chǎng)地巖土情況3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地震烈度表3/23/2023基礎(chǔ)工程課件烈度分類基本烈度：一個(gè)地區(qū)今后一定時(shí)期內(nèi)，一般場(chǎng)地條件下可能遭遇的最大地震烈度。目前我國(guó)基本上取50年超越概率為10％的烈度值作為基本烈度。抗震設(shè)防烈度：一個(gè)地區(qū)作為抗震設(shè)防依據(jù)的烈度。設(shè)計(jì)烈度：各類不同建筑物抗震設(shè)計(jì)所采用的烈度。?甲類構(gòu)造物：專門設(shè)計(jì)，采用特殊抗震措施。?乙類構(gòu)造物：烈度提高一度?丙類構(gòu)造物：按設(shè)防烈度?丁類構(gòu)造物：降低一度（6度時(shí)不降）一般6度以下可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件1957年和1985年兩次墨西哥地震，附近自振周期短的老舊建筑完好無(wú)損，距震中400km外的墨西哥城中軟土層中的高層建筑遭到巨大破壞。

受地震而破壞的建筑物，可能遭受直接破壞，也可能是地基液化、軟土震陷而引起地基失穩(wěn)或過(guò)量沉陷。作為基礎(chǔ)工程師，主要是避免后者的發(fā)生。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地基震害的主要形式3/23/2023基礎(chǔ)工程課件場(chǎng)地抗震性評(píng)價(jià)-剪切波速法3/23/2023基礎(chǔ)工程課件場(chǎng)地(或地基)的液化地震液化：對(duì)于飽和松砂、細(xì)砂，在振動(dòng)荷載下(剪切力)土有由松變密的趨勢(shì)。這個(gè)過(guò)程中，由于水來(lái)不及排走，顆粒在一段時(shí)間內(nèi)處于懸浮狀態(tài)。有效應(yīng)力變?yōu)榱悖辜魪?qiáng)度喪失——液化液化條件：飽和；松散；細(xì)砂或粉土

注意：?粘土有粘聚力c,不易液化?密砂,不液化?埋深15m以下，一般不液化3/23/2023基礎(chǔ)工程課件液化機(jī)理3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地基液化可能性判斷方法1)規(guī)范法2)抗液化剪應(yīng)力法（H.B.Seed）3)動(dòng)力反應(yīng)分析法4)概率統(tǒng)計(jì)法（谷本喜一）3/23/2023基礎(chǔ)工程課件初步判別：以下情況判定為非液化土①土層的地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）或其以前時(shí)，應(yīng)判為非液化土；②粉土中粘粒含量（粒徑小于0.005mm）不少于下表所列百分率時(shí)，應(yīng)判為非液化土；3/23/2023基礎(chǔ)工程課件初步判別：以下情況判定為非液化土d0-液化土特征深度，即經(jīng)常發(fā)生液化的深度。規(guī)范對(duì)近年來(lái)邢臺(tái)、海城、唐山等地震液化的現(xiàn)象資料統(tǒng)計(jì)分析，提出表9-11的特征深度。d-基礎(chǔ)埋置深度（m），不超過(guò)2m時(shí)采用2m；hu-上覆非液化土厚度（m），若上覆土層內(nèi)有淤泥和淤泥質(zhì)土?xí)r，應(yīng)扣除；式中：dw-地下水位深度（m），宜按建筑物使用期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)最高水位采用；3/23/2023基礎(chǔ)工程課件表9-11液化特征深度(m)初步判別：以下情況判定為非液化土3/23/2023基礎(chǔ)工程課件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別3/23/2023基礎(chǔ)工程課件2)抗液化剪應(yīng)力法這一方法是由美國(guó)學(xué)者西特(H.B.Seed)等人提出的地基液化可能性評(píng)定方法。它的基本出發(fā)點(diǎn)是把地震作用看成是一種由基巖垂直向上傳播的水平剪切波，剪切波在土層內(nèi)引起地震剪應(yīng)力。另一方面，對(duì)地基土進(jìn)行振動(dòng)液化試驗(yàn)，測(cè)出引起液化所需的震動(dòng)剪應(yīng)力，稱為抗液化剪應(yīng)力。當(dāng)作用于地基土上的地震剪應(yīng)力大于土的抗液化剪應(yīng)力時(shí)，土即發(fā)生液化;反之，則不液化。因此這一方法的關(guān)鍵在于計(jì)算地震剪應(yīng)力和測(cè)定土的抗液化剪應(yīng)力。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件抗液化剪應(yīng)力理論上講，地基土液化。反之不液化。但由于飽和松散砂土和粉土的原狀土難以取得或模擬，故由概念明確，卻難以操作。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件抗液化剪應(yīng)力不同震級(jí)的純砂抗液化剪應(yīng)力曲線7.5震級(jí)的粉砂抗液化剪應(yīng)力曲線3/23/2023基礎(chǔ)工程課件抗液化剪應(yīng)力3/23/2023基礎(chǔ)工程課件3)動(dòng)力反應(yīng)分析法原理：將土看作是粘彈性體，通過(guò)振動(dòng)疊加法，求得動(dòng)剪應(yīng)力的時(shí)程曲線，并與實(shí)驗(yàn)室中的等幅值周期動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，將不規(guī)則的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程曲線等價(jià)為均勻周期應(yīng)力和振次。假定某種材料在某一應(yīng)力循環(huán)下發(fā)生破壞，循環(huán)次數(shù)與施加的能量大小有關(guān)。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件4)概率統(tǒng)計(jì)法日本谷本喜一基于35個(gè)地震事例提出。該法具有地區(qū)性，在臨界液化靈敏性指標(biāo)的確定上需修正。判據(jù)

場(chǎng)地液化判別結(jié)論的可信性：判別成功率78.5%，誤判率21.5%

3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地基液化等級(jí)劃分已判斷為液化土的地基，要進(jìn)一步判斷地基的液化等級(jí)。3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地基液化等級(jí)劃分3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地基震陷3/23/2023基礎(chǔ)工程課件9.5地基抗震驗(yàn)算3/23/2023基礎(chǔ)工程課件9.5.1建筑物抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)3/23/2023基礎(chǔ)工程課件9.5.2地基抗震強(qiáng)度驗(yàn)算3/23/2023基礎(chǔ)工程課件地基抗震強(qiáng)度驗(yàn)算3/23/2023基礎(chǔ)工程課件9.5.3樁基的抗震驗(yàn)算?樁基具有明顯的抗震作用，唐山地震中樁基的破壞僅占3%。?樁身震害的類型：–樁頭破壞。因過(guò)大的剪、壓、拉、彎而破壞。–