2场地、地基和基础教程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地质年月表附,相对年代,绝对年龄,（万年）,生物,宙,代,纪,世,显生宙,新生代,第四纪,全新世（统）Q4,1.112.87325065002250057000250000400000,460000,更新世,晚更新世（统）Q3,中更新世（统）Q2,早更新世（统）Q1,第三纪（系）,中生代（界）,古生代（界）,隐生宙,元古代（界）,太古代（界）,地球天文时期,地质年月是指从最老的地层到最新的地层所代表的时代。分为相对地质年月和确定地质年月。,整个历史时期地质作用在不停息地进展着。各个地质历史阶段，既有岩石、矿物和生物的形成与进展，也有它们的破坏和消亡。把各个地质历史时期形成的岩石，结合埋藏在岩石中能反映生物演化程序的化石和地质构造，按先后挨次确定下来，呈现岩石的新老关系，这就是相对年月。国际上又将地质年月划分为大小不同等级的单位，如宙、代、纪、世等。与此相对应的是地层单位宇、界、系、统等。,工程活动涉及的土体大都是在第四纪形成，第四纪是指约250万年至今这段地质时期。,重点把握,2.1 场地,2.2 自然地基与根底的抗震验算,2.3 液化土,了解内容,2.3 软土地基,2.4 桩基的抗震设计,抗震结构设计,2 场地、地基和根底,地震破坏作用：从破坏性质和工程对策角度，地震对构造的破坏作用可分为两种类型：场地、地基的破坏作用和场地的震惊作用。,场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接缘由是由于场地和地基稳定性引起的。,场地和地基的破坏作用大致有地面裂开、滑坡、坍塌等。,场地,：建筑物的所在地，其在平面上大体相当于厂区、居民区或自然村的区域范围。,2.1 场 地,这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地震灾难的。,场地的地震惊作用是指由于猛烈地面运动引起地面设施振动而产生的破坏作用。,减轻它所产生的地震灾难的主要途径是合理的进展抗震和减震设计和实行减震措施。,地段类别,地质、地形、地貌,有利地段,稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等,不利地段,软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等,危险地段,地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位,建筑地段的选择,工程地质条件对地震破坏的影响很大。,常有地震烈度特殊现象，即,“重灾区里有轻灾，轻灾区里由重灾”,产生的缘由是局部地区的工程地质条件不同。,地段划分,水边地的地下水位较高，土质也较松软，简洁在地震时产生土壤滑动或地层液化。,用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度缺乏情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉陷。,山坡地在地震时会产生土壤滑动,冲积地的土质松软，地震时简洁塌陷，假设此处有地下水层，还简洁发生液化。,接近陡崖，简洁滑落,谷地或低地，这里的建筑物简洁在地震发生时，受土石倒塌破坏。,地震引发了一巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里,地裂,发震断裂的影响,与地下断裂构造直接相关的地裂,与发震断裂间接相关的受应力场把握所产生的地裂,断裂带是地质上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活动有关。,发震断裂带四周地表，在地震时可能产生新的错动，使建筑物患病较大的破坏，属于地震危急地段。,建设时应避开。,发震断裂带上可能发生地表错位的地段主要在高烈度区，全新世以来常常活动的断裂面上。,局部地形的影响,1.高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反响愈大；,2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大，反响相对减小；,3.在同样地形条件下，土质构造的反响比岩质构造大；,4.高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反响明,显减小;,5.边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。,地段选择,1.选择有利地段；,2.避开不利地段，当无法避开时，应实行适当的抗震措施；,3.不在危急地段建设。,2.1.1 场地土及场地掩盖层厚度,1、场地土：场地范围内的地基土。,场地土对建筑物的震害，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。,在同一地震和同一震中距离时，脆弱地基地面的自震周期长，振幅大，震惊持续时间长，震害也重(地基的震害)。,脆弱地基上的建筑物震害比坚硬地基上的严峻(上部构造的震害)。,坚硬土层上的刚性建筑、脆弱土上的柔性建筑破坏严峻。,2、场地土的类型,按土层等效剪切波速，场地土分4类：,2.1.2 场地掩盖层厚度确实定：,一般状况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面；,2.当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切 波速2.5倍 的下卧土层，且下卧土层的剪切波速不小于400m/s时，,可按地面至该下卧土层顶面的距离确定；,3.剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周 围土层；,4.土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从掩盖土层中扣除。,一般震害随掩盖层厚度的增加而加重。,2.1.3 场地类别,标准规定：,建筑场地类别应依据土层等效剪切波速和场地掩盖层厚度划分为四类：,依据场地覆土厚度及土的剪切波速确定建筑物的场地类别，由场地类别和地震分组查表得场地特征周期P35表3.2，最终由特征周期计算地震影响系数。,场地内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进展评价，并应符合以下要求：,对符合以下规定之一的状况，可无视发震断裂错动对地面建筑的影响：,1抗震设防烈度小于8度；,2非全新世活动断裂；,3抗震设防烈度为8度和9度时隐伏断裂，前第四纪基岩以上的土层掩盖厚度分别大于60m和90m。,2.对不符合本条1款规定的状况，应避开主断裂带。其避让距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离的规定。,例：某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。,层底深度(m),土层厚度(m),土的名称,剪切波速m/s,9.5,9.5,砂,170,37.8,28.3,淤泥质粘土,130,43.6,5.8,砂,240,60.1,16.5,淤泥质粘土,200,63,2.9,细砂,310,69.5,6.5,砾混粗砂,520,解：,1确定地面下20m表层土的场地土类型,2确定掩盖层厚度,3确定建筑场地类别,属于中软土,属于,类场地,补充：自然地基的震害特点及其抗震措施,由于地基一旦发生破坏，震后修复加固很难，有时甚至不行能加固修复。,一、自然地基的震害特点,高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震中产生不同程度的震陷，从而造成或加剧了上部构造的倾斜或破坏。,杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，由于多为旧水坑、凹地等，土质稀散且强度较低，地震中易产生沉陷，使构造开裂。,沟、坑、故河道，坡地中半挖半填等非均质地基，在地基中的不均匀沉陷或地裂缝上会引起上部构造破坏。,2.2 自然地基与根底的抗震验算,抗震结构设计,二、自然地基的抗震措施,1、脆弱粘性土地基,特点：压缩性较大，抗剪强度小，承载力气低。,震害特点：使建筑物产生较大的附加沉降和不均匀沉降。,处理措施：桩基；地基加固处理；以及类似减轻液化影响的根底处理措施和上部构造的处理措施。,2、杂填土地基一般是人类任意堆填而成),特点：组成物质杂乱，构造疏散，厚薄不一，均匀性很差，强度低，压缩性高。,震害特点：不均匀沉降导致上部构造开裂。,处理：当杂填土的上层较薄时，可全部挖除换土；杂填土较厚时，承受地基加固的方法如挤密桩等。,二、自然地基的抗震措施,3、不均匀地基,一般位于旧故河道边，暗藏沟坑边缘，半挖半填的地带，以及土质明显不均匀的其他地段。,震害特点：易引起地基失效，加剧上部构造的破坏。处理措施：地基加固处理,4、地基加固处理方法,A、换土垫层法,换土厚度3m,适用：各种脆弱地基但换土深度有限，处理后仍有变形,上部荷载较小，沉降要求不严时用这种方法。,B、重锤夯实法,适用：压实各种稍湿粘土、砂土、杂填土地基在最优含水量时下锤，假设含水量过大，可换土；假设含水量过小，可洒水，使之变为最优含水量。,C、挤密装法运用广泛,适用：松散土、杂填土、可液化土，对饱和软粘土不适用。,D、强夯振冲法,适用：浅层饱和砂土可防止液化,E、砂井预压法是一种深层加固方法,适用：深厚的粉土层，淤泥质粘土层，淤泥质薄软土地基加固。,F、振冲法用振冲设备，常用水冲,工作时，先启动电击带动偏心块高速旋转，同时喷射高压水，使形成孔洞，到确定深度后，填5-40mm碎石边振实，形成碎石桩。,、可不进展自然地基及根底抗震验算的建筑,标准规定：,1、砌体房屋,2、地基主要受力层范围内不存在脆弱粘性土层的以下建筑：,一般的单层厂房；单层空旷房屋；不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋及根底荷载相当的多层框架厂房。,3、可不进展上部构造抗震验算的建筑,2.2 自然地基与根底的抗震验算,抗震结构设计,2.2.2 自然地基在地震作用下的抗震承载力验算,1、地基土的抗震承载力,：调整后的地基土抗震承载力,：地基土抗震承载力调整系数,：深度修正后的地基土静承载力特征值,国内外争论资料说明：,除特殊脆弱土之外，多数土在有限次的动载下，地震作用下一般土的动承载力皆比静承载力高。,考虑地震作用的偶然性、短暂性及工程经济等因素，地基在地震作用下的牢靠性应比静力作用下的牢靠性有所降低。,2、自然地基的抗震验算,认为基底压应力呈直线分布，则：,：地震作用效应标准组合的根底底面的平均压应力,：地震作用效应组合的根底边缘的最大压应力。,高宽比大于4的高层建筑，基底不宜消逝拉应力,其他根底底面与地基土之间零应力区面积不应超过基底面积的15%。,、地基土的液化,2 液化土与软土地基,抗震结构设计,液化的宏观标志是在地表,消逝喷砂冒水。,处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时简洁消逝液化现象,处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒构造受到地震作用时将趋于密实，使空隙水压力急剧上升，而在地震作用的短临时间内，这种急剧上升的空隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消逝时，土颗粒处于悬浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。,唐山地震时，严,重液化地区喷水高度,可达8米，厂房沉降,可达1米。,天津地震时，海,河故道及新近沉积土,地区有近3000个喷水,冒砂口成群消逝，一,般冒砂量0.1-1立方,米，最多可达5立方,米。有时地面运动停,止后，喷水现象可持,续30分钟。,液化的震害：喷水冒砂漂移农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸消逝裂缝、滑移，造成桥梁破坏，等等。,2、场地土液化产生的震害,地面开裂、下沉使建筑物产生过度下沉或整体倾斜。,不均匀沉降引起建筑物上部构造破坏，使梁、板等水平构件及节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂。,地室内地坪上鼓、开裂，设备根底上浮或下沉,3、影响场地土液化的因素,土层的地质年月和组成：地质年月越古老，越不易液化；细砂较粗砂易液化等。,土层的相对密度：土的密实程度越大，越不易液化；土的粘性颗粒含量越高，越不易液化。,土层的埋深和地下水位的深度：土的埋深越大，地下水位越深，越不易液化。,地震烈度和地震持续时间：地震烈度越高，持续时间越长，饱和砂土越易液化。,、液化的判别,液化判别和处理的一般原则：,1对存在饱和砂土和粉土不含黄土的地基，,除6度外，应进展液化判别。对6度区一般状况,下可不进展判别和处理，但对液化敏感的乙类,建筑应按7度的要求进展判别和处理。,2存在液化土层的地基，应依据建筑的抗震设防 类别、地基的液化等级结合具体状况实行相应的措,施。,1、初步判别,标准规定：对饱和砂土或粉土，当符合以下条件之一，可不考虑液化的影响。,地质年月为第四纪晚更新世及其以前时，冲洪积形成的密实饱和砂土或粉土。,粉土的粘粒含量不小于7度10%；8度13%；9度16%。,自然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位的深度符合以下条件之一：,9m,8m,7m,砂