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土力学与地基检测土力学与地基检测何开通：15902885159四川省建筑科学研讨院几点领会几点领会n n土力学的学习要着重下面三方面n n 1、学习实际n n 2、积累实际阅历n n 3、数值计算第第1篇篇 土力学根底知识土力学根底知识第第1章章 土的工程特性与分类土的工程特性与分类1.1 土的根本概念土的根本概念 土是地壳岩石经受风化、剥蚀、搬运、沉土是地壳岩石经受风化、剥蚀、搬运、沉 积构成的第四纪松散堆积物积构成的第四纪松散堆积物 1.2 土的组成土的组成 土在天然形状下呈三相体，即固体颗粒、土在天然形状下呈三相体，即固体颗粒、水和空气水和空气 〔一〕土粒的矿物成分〔一〕土粒的矿物成分原生矿物：在物理风化作用下，土粒坚持 与成土原岩一样的矿物成分，如长 石、石英、云母颗粒次生矿物：在化学风化作用下，由于改动了成土原岩的矿物成分，构成了新矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石等 高岭石高岭石 构造单元中硅氧晶体的顶点和铝氧八面体晶片中的原子平面之一共用该硅氧四面体的一切顶点都朝一样方向，即晶胞的中心高岭石水稳性好，可塑性低，紧缩性低，亲水性差。

蒙脱石蒙脱石 是由两个硅氧晶片夹一个八面体晶片组成一切四面体的顶点都指向晶胞中心，构成四面体顶点的氧原子也被八面体晶片所共用蒙脱石中铝离子和硅离子广泛被置换 蒙脱石可塑性高，紧缩性高，强度低，浸透性小，液限可达150%~700%，塑性指数可达100~650伊利石伊利石 n n构造单元是由硅氧晶片—水铝石晶片—硅氧晶片三层相间构成其力学性质介于高岭石和蒙脱石之间〔二〕土的颗粒级配〔二〕土的颗粒级配n n不均匀系数不均匀系数 ：：n n曲率系数曲率系数 ：：= 级配良好的土必需同时满足两个条级配良好的土必需同时满足两个条件件Ｃu≥5，Cc=1～3 土中水土中水 n n天然土体中常含有一定数量固态、液态、气态的水根据吸引力的大小、土中水的形状分为外表结合水和自在水两大类 土的物理性质目的土的物理性质目的n n土的三相图 土的三个实测目的土的三个实测目的 n n土粒相对密度 、土的密度和含水量 土粒相对密度土粒相对密度 n n＝＝ 土的密度土的密度 n n n n ＝ 土的含水量土的含水量 ×100%×100%＝＝计算目的计算目的n n比较多，如干密度、饱和密度、有效密度n n孔隙比 孔隙度 饱和度等土的物理特征土的物理特征n n无粘性土的密实度 ：＝＝Dr 砂土的密实形状划分为砂土的密实形状划分为3种种 1≥Dr>0.67 密实的 0.67≥Dr>0.33中密的 0.0.33≥Dr>0松散的举例举例n n1、知土的天然密度和含水量，求干密度？n n2、知某土样的质量和含水量，求配备成某一含水量时需加多少水？n n3、计算砂的相对密度并判别其密实程度根据规范贯入实验的锤击数根据规范贯入实验的锤击数N 砂土密实度松散稍密中密密实NN≤101030重型圆锥动力触探锤击数N63.5密实度重型圆锥动力触探锤击数N63.5密实度N63.5≤5松散1020密实 碎石土的密实度划分〔碎石土的密实度划分〔GB 50007〕〕 碎石土密实度野外鉴别方法〔碎石土密实度野外鉴别方法〔GB 50007〕〕 密实度骨架颗粒含量和陈列可挖性可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交错陈列，延续接触锹、镐发掘困难，用撬棍方能松动；井壁普通较稳定钻进极困难；冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动猛烈，孔壁较稳定中密骨架颗粒含量大于总重的60%～70%，呈交错陈列，大部分接触锹、镐可发掘，井壁有掉块景象，从井壁取出大颗粒处，能坚持颗粒凹面外形钻进较困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不猛烈，孔壁有坍塌景象稍密骨架颗粒含量大于总重的55%～60%，陈列混乱，大部分接触锹可以发掘；井壁易坍塌；从井壁取出大颗粒后，砂土立刻坍落钻进较容易；冲击钻探时，钻杆稍有跳动；孔壁易坍塌松散骨架颗粒含量小于总重的55%，陈列非常混乱，绝大部分不接触锹易发掘，井壁极易坍塌钻进很容易，冲击钻探时，钻杆无跳动，孔壁极易坍塌粘性土的稠度和可塑性粘性土的稠度和可塑性 液限、塑限、缩限液限、塑限、缩限 在含水量很高时，土呈粘滞液体形状，在这种情况下，它能流动而不能坚持特定的外形。

土呈流动形状的最低含水量称为液限，液限即为流动形状与可塑形状的界限含水量，也是可塑形状的上限含水量，用符号wL表示 液限可采用碟式液限仪或锥式液限液限可采用碟式液限仪或锥式液限仪测定仪测定 塑限塑限 n n所谓可塑性，是指在一定条件下〔指含水量等〕，因受外力作用其外形发生变化，但不产生裂痕，且当外力移去后，仍能坚持既得外形的一种性能可塑性是粘性土区别于无粘性土的重要特征土呈可塑形状的最低含水量为土的塑限，它既是可塑形状与半固态的界限含水量，也是半固态的上限含水量，用符号wp表示wp 塑限的测定塑限的测定n n1、搓条法 n n2、光电式液、塑限仪，进展液、塑限的结合测定 塑性指数，符号为塑性指数，符号为Ip n nIp＝wL-wp 液性指数，用符号液性指数，用符号IL表示表示 IL＝ ＝ 粘性土形状的划分〔粘性土形状的划分〔GB 50007〕〕 形状巩固硬塑可塑软塑流塑液性指数IL≤001.0粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度 饱和粘性土构造遭到破坏其强度减弱的程度，可用灵敏度St表示灵敏度是土在体积不变的条件下，原状土强度与扰动土强度之比。

St＝ 根据灵敏度可将饱和粘性土分为根据灵敏度可将饱和粘性土分为3类类 低灵敏度土 14土的浸透性与浸透变形土的浸透性与浸透变形 n n 1856年，法国学者达西〔Darcy〕首先进展了砂土的浸透实验，实验安装如图1-1-7所示当过水断面1，2之间存在水头差时，水就会从水头高的断面向水头低的断面流动，1断面和2断面之间的总水头差为h1–h2，水流流经的间隔为Ln n 实验结果发现，流过土的横截面积的流量与水力坡度成正比，即达西定律达西定律 q＝kiA 或 v＝＝ki 达西定律达西定律 的适用范围的适用范围n n砂土 n n不完全适用：密实粘土和粗粒土〔如砾石、卵石〕 浸透力和浸透变形浸透力和浸透变形 n n浸透力是指流过土体的水流对土体施加的力浸透力是指流过土体的水流对土体施加的力 n n浸透变形：土体将要被浸透力携动或带走，即濒浸透变形：土体将要被浸透力携动或带走，即濒临浸透破坏的水力坡度称为临界水力坡度当实临浸透破坏的水力坡度称为临界水力坡度当实践水力坡度超越临界水力坡度，土体便会产生严践水力坡度超越临界水力坡度，土体便会产生严重的浸透变形。

浸透变形包括流土和管涌产生重的浸透变形浸透变形包括流土和管涌产生浸透变形的临界水力坡度可由浸透实验或计算确浸透变形的临界水力坡度可由浸透实验或计算确定土的紧缩性及地基沉降计算土的紧缩性及地基沉降计算n n紧缩的缘由：土粒的紧缩、孔隙中水的紧缩以及孔隙中水和气体被挤出研讨阐明，在普通的工程荷载作用下，土粒和孔隙中水的紧缩量与土总的紧缩量相比很微小，可以忽略不计因此，目前在研讨土的紧缩性时，均假定土的紧缩主要是上述第3项缘由引起的，即土在压力作用下，土粒重新陈列，相互挤拢，孔隙中的水和气体被挤出，从而使土的孔隙体积减小紧缩实验与紧缩性目的紧缩实验与紧缩性目的土样紧缩表示土样紧缩表示 侧限紧缩量公式侧限紧缩量公式n nS=(e1-e2)/(1+e1)·h 土的紧缩曲线土的紧缩曲线  紧缩系数紧缩系数 n ne－p曲线上任一点的斜率可用下式表示： a＝– 负号表示随着压力p的添加，e逐渐减少 当压力变化不大时，可近似地用直线〔割线段M1M2〕替代该段紧缩曲线，那么该直线的斜率a称为土的紧缩系数，用下式表示 紧缩系数公式紧缩系数公式 a≈tanα＝– ＝ a的因次为p的倒数，常用kPa-1或MPa-1表示 常以常以p1=100kPa至至p2＝＝200kPa时的时的紧缩系数紧缩系数a1-2作为土的紧缩性的判别作为土的紧缩性的判别目的目的 a1-2<0.1 Mpa-1 低紧缩性土0.1MPa-1≤a1~2<0.5 MPa-1中紧缩性土 a1~2≥0.5 MPa-1 高紧缩性土土的紧缩模量土的紧缩模量Esn n土的紧缩模量Es定义为：在侧限条件下土的竖向附加应力σz与相应竖向应变εz之比，即：Es＝ Es＝ 可根据对应于可根据对应于a1~2的的Es大致评定土大致评定土的紧缩性的紧缩性 Es>15 MPa低紧缩性土 15 MPa>Es≥4 MPa中紧缩性土 Es<4 MPa高紧缩性上回弹与再紧缩曲线回弹与再紧缩曲线地基最终沉降量计算地基最终沉降量计算 1 1、分层总和法、分层总和法 3 3条根本假定：条根本假定： ①①地基土层在荷载作用下只产生地基土层在荷载作用下只产生竖向紧缩，而无侧向膨胀；竖向紧缩，而无侧向膨胀； ②②按根底中心点下的按根底中心点下的附加应力计算土层的紧缩量；附加应力计算土层的紧缩量； ③③根底的平均沉根底的平均沉降量，是由基底下地基变形计算深度范围内，土降量，是由基底下地基变形计算深度范围内，土的紧缩量总和而成。

的紧缩量总和而成2 2、、 < <建筑地基根底设计规范建筑地基根底设计规范>GB 50007—2002>GB 50007—2002引荐引荐的方法的方法 ，其本质也是分层总和法，其本质也是分层总和法 它也采用室内它也采用室内实验的紧缩性目的，运用平均附加应力系数将分实验的紧缩性目的，运用平均附加应力系数将分层厚度扩展到自然土层厚度，并引入沉降计算阅层厚度扩展到自然土层厚度，并引入沉降计算阅历系数，对计算结果进展修正历系数，对计算结果进展修正 举个例子举个例子n n大面积荷载下地基土层的紧缩量计算n nS=ε·h=P/Es·h应力历史对土紧缩性的影响应力历史对土紧缩性的影响 n n固结压力是指使土体产生固结或紧缩的应力前期固结压力是指土层在过去历史上曾经受过的最大固结压力，用pc表示前期固结压力与现有自重应力的比值〔pc / p1〕称为超固结比〔OCR〕根据超固结比〔根据超固结比〔OCR〕分类〕分类 n n ①pc＝p1，称为正常固结土，是指目前土层的自重应力就是该地层在历史上所受过的前期固结压力，即土层是逐渐堆积到如今地面高度，并在其自重作用下曾经达固结稳定状并在其自重作用下曾经达固结稳定形状，即OCR＝l 根据超固结比〔根据超固结比〔OCR〕分类〕分类 n n②pc>p1，称为超固结土，是指土层在历史上所受过的前期固结压力大于目前土层的自重应力，即土层历史上曾有过相当厚的堆积物，并在土的自重应力作用下已达固结稳定形状，后来由于流水或冰川等作用而被冲蚀到如今的地面高度。

其OCR>1，且OCR越大表示超固结作用越大 根据超固结比〔根据超固结比〔OCR〕分类〕分类 n n③pc

滑动摩擦阻力和联锁作用产生的咬合摩擦阻力滑动摩擦阻力的大小与作用于粒间的有效法向应力成正比滑的大小与作用于粒间的有效法向应力成正比滑动摩擦角的大小与颗粒的矿物成分有关咬合摩动摩擦角的大小与颗粒的矿物成分有关咬合摩擦阻力的大小与粒间有效法向应力有亲密关系擦阻力的大小与粒间有效法向应力有亲密关系当土体发生剪切时，相互咬合的颗粒要发生相对当土体发生剪切时，相互咬合的颗粒要发生相对挪动，必需首先向上抬起，才干跨越相邻颗粒而挪动，必需首先向上抬起，才干跨越相邻颗粒而挪动土粒之间的有效法向应力越大，土粒要上挪动土粒之间的有效法向应力越大，土粒要上移就越困难，因此土的抗剪强度随剪切面上的有移就越困难，因此土的抗剪强度随剪切面上的有效法向应力添加而添加效法向应力添加而添加 粘聚力粘聚力 n n粘聚力来自抵抗颗粒间相互滑动的力，它与粘性土颗粒之间的胶结作用，结合水膜以及水分子的引力作用有关粘聚力的大小那么与土的种类、密实度、含水量、构造等要素有亲密关系因此，它是构成粘性土抗剪强度的重要组成部分 土的内摩擦角土的内摩擦角φ和粘聚力和粘聚力c n n土的内摩擦角土的内摩擦角φ φ和粘聚力和粘聚力c c是构成土的抗剪强度的是构成土的抗剪强度的根本要素。

因此，准确测定和合理选用根本要素因此，准确测定和合理选用c c，，φ φ值对值对保证建筑工程的平安运用和获得合理的工程造价保证建筑工程的平安运用和获得合理的工程造价具有非常重要的意义但是具有非常重要的意义但是c c，，φ φ值的测定遭到很值的测定遭到很多要素的影响，如实验时的排水条件、剪切速率、多要素的影响，如实验时的排水条件、剪切速率、加荷方式、仪器类型和操作方法不同，得到的实加荷方式、仪器类型和操作方法不同，得到的实验结果不同，并且不能完全表达土体真正的内摩验结果不同，并且不能完全表达土体真正的内摩擦角和粘聚力库仑定律中的擦角和粘聚力库仑定律中的c c，，φ φ也是对某一特也是对某一特定的详细条件而言因此，要根据工程的详细条定的详细条件而言因此，要根据工程的详细条件，例如地基土是排水条件还是不排水条件，是件，例如地基土是排水条件还是不排水条件，是短期稳定性问题还是长期稳定性问题，选择适当短期稳定性问题还是长期稳定性问题，选择适当的实验方法，确定土的强度目的，尽能够使由实的实验方法，确定土的强度目的，尽能够使由实验测得的验测得的c c，，φ φ值能反映土体的真实情况值能反映土体的真实情况。

土的极限平衡条件土的极限平衡条件 n n 假设土体的抗剪强度曲线和土中某点的应力圆知，假设土体的抗剪强度曲线和土中某点的应力圆知，那么可根据两者在同一坐标图上的关系来确定该那么可根据两者在同一坐标图上的关系来确定该点所处的应力形状〔图点所处的应力形状〔图1-1-191-1-19〕，以判别土体能否〕，以判别土体能否到达破坏到达破坏n n ①①莫尔圆莫尔圆Ⅰ Ⅰ位于抗剪强度曲线之下，表示该点任位于抗剪强度曲线之下，表示该点任一平面上的剪应力都小于土所能发扬的抗剪强度，一平面上的剪应力都小于土所能发扬的抗剪强度，即即τ<τfτ<τf，因此不会发生剪切破坏因此不会发生剪切破坏n n ②②莫尔圆莫尔圆Ⅱ Ⅱ与抗剪强度曲线相切，表示切点与抗剪强度曲线相切，表示切点A A所所代表的平面上剪应力到达了土的抗剪强度，即代表的平面上剪应力到达了土的抗剪强度，即τ τ＝＝τf τf，该点处于极限平衡形状，此时的莫尔圆称为，该点处于极限平衡形状，此时的莫尔圆称为极限应力圆极限应力圆 土的极限平衡条件土的极限平衡条件 n n ③莫尔圆Ⅲ与抗剪强度曲线相割，表示该点某些平面上的剪应力已大于土的抗剪强度，即τ>τf，土体已被剪破。

实践上这种应力形状不能够存在，由于在此之前，该点早已沿某一平面剪破了，剪应力不能够超越土的抗剪强度 土的极限平衡条件土的极限平衡条件 n n根据极限应力圆与抗剪强度曲线相切于一点的几何关系，可建立粘性土和无粘性土的极限平衡条件土中一点的极限平衡条件，是指当该点处于极限平衡形状时，其应力与抗剪强度的关系对于粘性土，由以下图中几何关系可知 n nsinφ＝ 经整理得： sinφ＝ 改写上式： 1〔1–sinφ〕＝3〔1+sinφ〕+2ccosφ 1＝ 举例举例n n1 1、地基中某点大主应力、地基中某点大主应力=450kPa=450kPa，小主应力，小主应力=100kPa=100kPa，，, ,内摩擦角内摩擦角3030度，粘聚力度，粘聚力c=10kPac=10kPa，问，问该点能否会被剪坏？该点能否会被剪坏？n n解法一：比较角度解法一：比较角度n n解法二：比较力〔大、小主应力〕解法二：比较力〔大、小主应力〕坡顶土体的自立高度坡顶土体的自立高度n n由粘性土自动土压力公式=0 推知：n nZ0=2c/(γ·ka½)n n自动土压力系数：Ka=tan(45-φ/2)×tan(45-φ/2)n n利用三角函数公式那么有 :1＝3tan2 +2ctan 又有 3＝1tan2 –2ctan 抗剪强度目的的选择抗剪强度目的的选择 n n粘性土的抗剪强度目的，由于受剪切时的条件、应力历史粘性土的抗剪强度目的，由于受剪切时的条件、应力历史等要素的影响，在选择抗剪强度目的时，要思索地基或土等要素的影响，在选择抗剪强度目的时，要思索地基或土体的排水条件，加荷前土体的固结情况，加荷速度的快慢体的排水条件，加荷前土体的固结情况，加荷速度的快慢等现场工程条件。

例如，在饱和粘性土地基上用较快速度等现场工程条件例如，在饱和粘性土地基上用较快速度建筑建筑物，可采用三轴仪不固结不排水剪或直剪仪快剪建筑建筑物，可采用三轴仪不固结不排水剪或直剪仪快剪实验的强度目的实验的强度目的cucu，即，即φuφu＝＝0 0，以总应力法分析饱和粘性，以总应力法分析饱和粘性土的短期稳定性对建成多年的建筑物地基，由于地基土土的短期稳定性对建成多年的建筑物地基，由于地基土体本身已得到充分固结，需求思索在其上快速加高，或对体本身已得到充分固结，需求思索在其上快速加高，或对于忽然降临的非常荷载，如地震荷载，当地基土体透水性于忽然降临的非常荷载，如地震荷载，当地基土体透水性和排水条件不佳时，那么可采用固结不排水剪或固结慢剪和排水条件不佳时，那么可采用固结不排水剪或固结慢剪的强度目的普通以为，由三轴固结不排水实验确定有效的强度目的普通以为，由三轴固结不排水实验确定有效应力强度目的和宜用于分析地基的长期稳定性应力强度目的和宜用于分析地基的长期稳定性 有效应力法与总应力法有效应力法与总应力法 有效应力法概念明确，可以反映抗剪强度的本质，有效应力法概念明确，可以反映抗剪强度的本质，抗剪强度随有效应力而变化。

但用有效应力法必抗剪强度随有效应力而变化但用有效应力法必需采用三轴仪来测定土体中的孔隙水压力，因此需采用三轴仪来测定土体中的孔隙水压力，因此一些中小工程受限一些中小工程受限总应力法由于实验方法〔如可采用直剪仪测抗剪总应力法由于实验方法〔如可采用直剪仪测抗剪强度〕和分析方法比较简单，对于中、小型工程强度〕和分析方法比较简单，对于中、小型工程可以从三种不同的排水条件的实验方法中，选出可以从三种不同的排水条件的实验方法中，选出最能反映现场条件的一种方法来测定抗剪强度最能反映现场条件的一种方法来测定抗剪强度 地基的临塑荷载和塑性荷载地基的临塑荷载和塑性荷载 Zmax＝ 从上式可知，塑性变形区最大开展深度zmax随基底压力添加而增大使地基刚要出现而还未出现塑性变形区〔即zmax＝0时的荷载称为临塑荷载，用pcr表示 n n假设zmax＝b/4或b/3，即塑性区最大开展深度限制在根底宽度l/4或1/3时，此时相应的界限荷载称为塑性荷载或塑性荷载 土的工程分类土的工程分类n n地基规范将地基土〔岩〕划分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土六大类砂土的分类〔砂土的分类〔GB 50007〕〕 土的称号粗组质量分数/%砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于2mm的颗粒，25～50粒径大于0.5mm的颗粒，50粒径大于0.25mm的颗粒，50粒径大于0.075mm的颗粒，85粒径大于0.075mm的颗粒，50粉土粉土 的特性的特性n n粉土是塑性指数Ip小于或等于10，粒径大于0.075 mm的颗粒的质量分数小于50％的土。

粉土的性质介于砂土或粘性土之间粉土中其粒径为0.05～0.005mm的粉粒占绝大多数，水与土粒之间的作用明显地不同于粘性土和砂，主要表现粉粒的特征粉土常显示出一些粘聚力或粒间引力和吸附力粉土普通不是很好的地基资料，它难以压实，太湿时在压实时易成“橡皮土〞粘性土粘性土 n n粘性土是塑性指数Ip大于10的土地基规范按塑性指数将粘性土进一步划分为：n n 粘土 Ip>17n n 粉质粘土 10< Ip≤17n n 塑性指数中的液限由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定而得 膨胀土膨胀土 n n “具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土〞〔自<膨胀土地域建筑技术规范>〕膨胀土的初判方法膨胀土的初判方法(共共8条条) n n①①多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘；地边缘；②②地形平缓，无明显自然陡坎；地形平缓，无明显自然陡坎；③③ 常见常见浅层滑坡、地裂，新开挖的路堑、边坡、基槽易浅层滑坡、地裂，新开挖的路堑、边坡、基槽易发生坍塌；发生坍塌；④④裂痕发育，方向不规那么，常有光裂痕发育，方向不规那么，常有光滑面和擦痕，裂痕中常充填灰白、灰绿色粘土；滑面和擦痕，裂痕中常充填灰白、灰绿色粘土；⑤⑤平常巩固，遇水软化，自然条件下呈巩固或硬平常巩固，遇水软化，自然条件下呈巩固或硬塑形状；塑形状；⑥⑥自在膨胀率普通大于自在膨胀率普通大于40%40%；；⑦⑦未经处未经处置的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性构置的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性构造较柔性构造严重；造较柔性构造严重；⑧⑧建筑物开裂多发生在旱季，建筑物开裂多发生在旱季，裂痕宽度随季节变化。

裂痕宽度随季节变化⑨⑨简易实验：土块置于电简易实验：土块置于电炉上加热会发出啪啪响声及闪光，枯燥土块放入炉上加热会发出啪啪响声及闪光，枯燥土块放入水中可见迅速崩解水中可见迅速崩解红粘土红粘土n n红粘土是指在湿热气候下碳酸盐系出露区的岩石，经长期的成土化学风化作用〔又称红土化作用〕而构成的高塑性粘土红粘土分为原生红粘土和次生红粘土颜色为棕红或褐黄，覆盖于碳酸盐岩系之上，其液限大于或等于50%的高塑性粘土，称为原生红粘土原生红粘土经搬运、堆积后仍保管其根本特性，且其液限大于45%的粘土称为次生红粘土 冻土分类冻土分类 n n按现行规范，冻土分为多年冻土和季节性冻土多年冻土是指含有固态水，且冻结形状继续二年或二年以上的土季节性冻土是指地表层冬季冻结、夏季全部融化的土根据此定义，甘孜州的绝大部分地域〔除部分年年积雪山坡外〕属季节性冻土季节性冻土区房屋的主要病害季节性冻土区房屋的主要病害n n季节性冻土区房屋的主要病害是由土的冻胀融沉引起的不均匀升降破坏，严重者倾斜甚至倒塌n n 现有的防冻技术处置措施现有的防冻技术处置措施 n n ①地基根底措施n n②构造措施第第2章章 室室 内内 土土 工工 试试 验验n n土工室内实验很多，本节只引见和土的工程性质较为亲密的直接剪切实验、无侧限抗压强度实验、三轴紧缩实验和浸透实验四种 直接剪切实验直接剪切实验 n n对同一种土至少取4个重度和含水量一样的试样，使其在不同的作用下剪坏，做出－τf关系曲线，当变化不大时，－τf关系近似于直线，此即抗剪强度曲线，从图中可得c，φ值。

直剪实验的缺陷直剪实验的缺陷 n n①①由于剪切面是被人为限定在上、下两个剪切盒由于剪切面是被人为限定在上、下两个剪切盒之间的平面，因此实验时土样的剪切破坏面并非之间的平面，因此实验时土样的剪切破坏面并非是最薄弱的面是最薄弱的面n n ②②剪切时上、下盒错开，受剪切面积逐渐减小，剪切时上、下盒错开，受剪切面积逐渐减小，而在计算抗剪强度时仍按原土样横截面积计算而在计算抗剪强度时仍按原土样横截面积计算n n ③③剪破面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏剪破面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开场，在边缘发生应力集中景象时先从边缘开场，在边缘发生应力集中景象n n④④实验时不能严厉控制排水条件和量测孔隙水压实验时不能严厉控制排水条件和量测孔隙水压力值无侧限抗压强度实验无侧限抗压强度实验n n无侧限抗压强度实验实践上是三轴剪切实验的一种特殊情况，试样仍为正圆柱体，实验时只对试样施加轴向压力1，不施加围压，即3＝0的不排水剪切实验当试样剪破时，轴向压力1以qu表示，即表示试样在实验过程中，在侧向不受限制可以恣意变形，因此qu称为无侧限抗压强度由于3＝0，所以只能求得一个过坐标原点的极限应力圆 无侧限抗压强度实验仪无侧限抗压强度实验仪实验结果计算实验结果计算n nτf ＝cu＝ cu——土的不排水抗剪强度 qu——无侧限抗压强度 三轴实验三轴实验 浸透实验浸透实验n n1 1、浸透实验用于测定试样的浸透系数。

分为常水、浸透实验用于测定试样的浸透系数分为常水头浸透实验和变水头浸透实验其中，常水头浸头浸透实验和变水头浸透实验其中，常水头浸透实验适用于粗颗粒土〔如砂土〕，变水头浸透透实验适用于粗颗粒土〔如砂土〕，变水头浸透实验适用于细颗粒土〔粘土和粉土〕实验适用于细颗粒土〔粘土和粉土〕n n2 2、常水头浸透实验中的常水头是靠调理供水管止、常水头浸透实验中的常水头是靠调理供水管止水夹，使进入圆筒的水量多于溢出的水量，溢水水夹，使进入圆筒的水量多于溢出的水量，溢水孔一直有水溢出，从而坚持圆筒内水位不变，即孔一直有水溢出，从而坚持圆筒内水位不变，即试样处于常水头下浸透试样处于常水头下浸透n n3 3、变水头浸透实验前要将试样饱和可用抽气或、变水头浸透实验前要将试样饱和可用抽气或直接用变水头饱和重新变化水位高度实验直接用变水头饱和重新变化水位高度实验5~65~6次，次，其结果在误差范围内即可其结果在误差范围内即可〔常水头〕浸透系数计算〔常水头〕浸透系数计算n nkT---水温为T度时的浸透系数n nQ-----时间t秒内的渗出水量n nL-----两测压管中心间间隔n nA---试样的断面积n nH---平均水位差n nt---时间 第第2篇篇 地地 基基 基基 础础 检检 测测n n地基与根底概念 地基根底工程设计原那么地基根底工程设计原那么 n n1、基底压力小于或等于地基的允许承载力。

n n 2、地基计算变形量小于建筑物允许变形值n n 地基变形特征有沉降量、倾斜、沉降差、相对弯曲和部分倾斜等n n 3、程度力作用时应满足稳定要求 地基承载力地基承载力n n地基接受荷载的才干称为地基的承载力通常区分为两种承载力，一种称为极限承载力，它是指地基即将丧失稳定性时的承载力另一种称为允许承载力，它是指地基稳定有足够的平安度并且变形控制在建筑物允许范围内时的承载力影响地基极限承载力的要素很多，除地基土的性质外，还与根底的埋置深度、宽度、外形有关 几类常用地基处置方法几类常用地基处置方法 n n地基处置根本概念 ：天然地基能否需求进展地基处置取决于地基能否满足建〔构〕筑物对地基的要求〔包括稳定、变形和渗流三个方面的要求〕在土木工程建立中经常遇到的脆弱土和不良土主要包括：软粘土、杂填土、冲填土、饱和粉细沙、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀土、多年冻土、盐渍土、岩溶、山洞、山区地基以及渣滓掩埋土地基等建筑物主要存在的地基问题建筑物主要存在的地基问题 n n1. 地基承载力和稳定性问题n n在建〔构〕筑物荷载〔包括静力荷载和动力荷载〕作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生部分或整体剪切破坏，影响建〔构〕筑物正常运用，甚至引起建〔构〕筑物破坏。

边坡稳定也可归属这一类地基问题建筑物主要存在的地基问题建筑物主要存在的地基问题 n n2. 2. 沉降、程度位移及不均匀沉降问题沉降、程度位移及不均匀沉降问题n n在荷载〔包括静力荷载和动力荷载〕作用下，地在荷载〔包括静力荷载和动力荷载〕作用下，地基产生变形当建〔构〕筑物沉降、或程度位移基产生变形当建〔构〕筑物沉降、或程度位移或不均匀沉降超越相应的允许值时，将会影响建或不均匀沉降超越相应的允许值时，将会影响建〔构〕筑物的正常运用，甚至能够引起破坏建〔构〕筑物的正常运用，甚至能够引起破坏建〔构〕筑物沉降量较大时，不均匀沉降往往也比〔构〕筑物沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大不均匀沉降对建〔构〕筑物的危害较大不均匀沉降对建〔构〕筑物的危害较大湿陷性黄土遇水发生猛烈的变形，膨胀土遇水膨湿陷性黄土遇水发生猛烈的变形，膨胀土遇水膨胀、失水等也可包括在这一类地基问题中胀、失水等也可包括在这一类地基问题中建筑物主要存在的地基问题建筑物主要存在的地基问题 n n3 .渗流问题n n地基的渗流量或水力比降超越允许值时，会发生较大水量损失，或因潜蚀和管涌使地基失稳而致建〔构〕筑物破坏呵斥工程事故n n因原始地基不能满足承载力和变形〔包括浸透〕要求才需进展处置。

处置后的地基必需经过质量检验合格后才干进展根底施工 换填垫层法换填垫层法 n n1 1．适用范围：浅层脆弱地基及不均匀地基．适用范围：浅层脆弱地基及不均匀地基．适用范围：浅层脆弱地基及不均匀地基．适用范围：浅层脆弱地基及不均匀地基n n2 2．层资料：砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿．层资料：砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿．层资料：砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿．层资料：砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、其它工业废料、土工合成资料渣、其它工业废料、土工合成资料渣、其它工业废料、土工合成资料渣、其它工业废料、土工合成资料n n3 3．施工：分层碾压〔平碾、振碾〕，每层虚铺厚．施工：分层碾压〔平碾、振碾〕，每层虚铺厚．施工：分层碾压〔平碾、振碾〕，每层虚铺厚．施工：分层碾压〔平碾、振碾〕，每层虚铺厚度度度度200~300mm200~300mm对粉质粘土、灰土、粉煤灰等还对粉质粘土、灰土、粉煤灰等还对粉质粘土、灰土、粉煤灰等还对粉质粘土、灰土、粉煤灰等还要控制最优含水量要控制最优含水量要控制最优含水量要控制最优含水量n n4 4．质量检验：．质量检验：．质量检验：．质量检验：①①①①压实系数必需满足要求；压实系数必需满足要求；压实系数必需满足要求；压实系数必需满足要求；②②②②载荷载荷载荷载荷实验实验实验实验 水泥粉煤灰碎石桩法〔水泥粉煤灰碎石桩法〔CFG n n1 1．适用范围：粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。

．适用范围：粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基．适用范围：粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基．适用范围：粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基n n2 2．要选择适宜的桩端持力层．要选择适宜的桩端持力层．要选择适宜的桩端持力层．要选择适宜的桩端持力层n n3 3．根据现场条件选择施工工艺：．根据现场条件选择施工工艺：．根据现场条件选择施工工艺：．根据现场条件选择施工工艺：n n①①①①长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中密以上的砂土；中密以上的砂土；中密以上的砂土；中密以上的砂土；②②②②长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注桩：适用于粘长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注桩：适用于粘长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注桩：适用于粘长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注桩：适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染严厉的场地；性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染严厉的场地；性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染严厉的场地；性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染严厉的场地；③③③③振动成管振动成管振动成管振动成管灌注桩：适用于粉土、粘性土和素填土地基。

灌注桩：适用于粉土、粘性土和素填土地基灌注桩：适用于粉土、粘性土和素填土地基灌注桩：适用于粉土、粘性土和素填土地基n n4 4．混合料要进展配合比实验并满足塌落度．混合料要进展配合比实验并满足塌落度．混合料要进展配合比实验并满足塌落度．混合料要进展配合比实验并满足塌落度n n5 5．混合料的泵送量应与拔管速度相匹配．混合料的泵送量应与拔管速度相匹配．混合料的泵送量应与拔管速度相匹配．混合料的泵送量应与拔管速度相匹配n n6 6．质量检测．质量检测．质量检测．质量检测n n在桩身强度满足实验荷载条件并在施工终了在桩身强度满足实验荷载条件并在施工终了在桩身强度满足实验荷载条件并在施工终了在桩身强度满足实验荷载条件并在施工终了2828天后进展复合地基载荷天后进展复合地基载荷天后进展复合地基载荷天后进展复合地基载荷实验实验实验实验 强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法 n n适用范围：强夯法适用于处置碎石土、砂适用范围：强夯法适用于处置碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基强夯置换法土、素填土和杂填土等地基强夯置换法适用于高饱和度粉土与软塑适用于高饱和度粉土与软塑~流塑的粘性土流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程等地基上对变形控制要求不严的工程 2．设计：设计前必需经过．设计：设计前必需经过现场实验确定其适用性和处现场实验确定其适用性和处置效果置效果 〔〔1 1〕．强夯设计：〕．强夯设计：①①处置深度直接查表；处置深度直接查表；②②夯击夯击次数由夯击次数与夯沉量的关系曲线确定；次数由夯击次数与夯沉量的关系曲线确定；③③夯夯击遍数：根据地基土的性质确定，普通采用点夯击遍数：根据地基土的性质确定，普通采用点夯2~32~3遍，最后再满夯遍，最后再满夯2 2遍；遍；④④夯间时间间隔：取决夯间时间间隔：取决于土中超孔隙水压力的散失时间；于土中超孔隙水压力的散失时间；⑤⑤夯点外形：夯点外形：等边〔或等腰〕三角形、正方形等；等边〔或等腰〕三角形、正方形等；⑥⑥处置范围：处置范围：根底边境外加宽处置深度的根底边境外加宽处置深度的1/21/2至至2/32/3，并不小于，并不小于3 3米；米；⑦⑦现场试夯后检测确定强夯参数。

现场试夯后检测确定强夯参数强夯置换设计强夯置换设计n n①①强夯置换墩的深度由土层条件确定，除厚层饱强夯置换墩的深度由土层条件确定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层到达较硬土层上，并不和粉土外，应穿透软土层到达较硬土层上，并不超越超越7 7米；米；②②墩体资料：级配良好的块石、碎石、墩体资料：级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑渣滓等巩固粗颗粒，粒径大于矿渣、建筑渣滓等巩固粗颗粒，粒径大于30mm30mm的的含量不超越全重的含量不超越全重的30%30%；；③③夯击次数由现场试夯夯击次数由现场试夯确定；确定；④④墩位布置：等边三角形或正方形；墩位布置：等边三角形或正方形；⑤⑤墩墩间距：满堂布置时取锤径的间距：满堂布置时取锤径的2~32~3倍，独立或条形根倍，独立或条形根底取锤径的底取锤径的1.5~21.5~2倍；倍；⑥⑥墩顶应铺墩顶应铺500mm500mm厚的褥垫厚的褥垫层；层；⑦⑦试夯确定参数；试夯确定参数；⑧⑧软粘土只思索墩体、饱软粘土只思索墩体、饱和粉土可按复合地基思索和粉土可按复合地基思索 强夯置换设计强夯置换设计n n①当地表土脆弱或地下水位较高，夯前先降水；②夯前先放线定夯点；③当强夯施工所产生的振动对临近建筑物或设备产生有害影响时，应设监测点，并设隔振沟等隔振或防震措施；④每遍夯完后用推土机将夯坑填平，并丈量高程。

质量检测质量检测 n n①强夯后隔规定时间进展承载力检测〔原位实验和室内土工实验〕、强夯置换的承载力检测除采用单墩载荷实验外，还应采用动力触探等查明墩着底情况及承载力与密度随深度的变化〔对饱和粉土地基可按复合地基对待〕；②检测数量满足要求 高压放射注浆法高压放射注浆法 n n1 1．适用范围：适用于处置淤泥、淤泥质土、流塑、．适用范围：适用于处置淤泥、淤泥质土、流塑、．适用范围：适用于处置淤泥、淤泥质土、流塑、．适用范围：适用于处置淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基和碎石土等地基和碎石土等地基和碎石土等地基n n2 2．设计：．设计：．设计：．设计：①①①①计算同计算同计算同计算同CFGCFG桩；桩；桩；桩；②②②②现场实验定参数；现场实验定参数；现场实验定参数；现场实验定参数；n n3 3．施工：．施工：．施工：．施工：①①①①工序为机具就位、贯入放射管、放射工序为机具就位、贯入放射管、放射工序为机具就位、贯入放射管、放射工序为机具就位、贯入放射管、放射注浆、拔管和冲洗；注浆、拔管和冲洗；注浆、拔管和冲洗；注浆、拔管和冲洗；②②②②放射孔与高压注浆泵的间放射孔与高压注浆泵的间放射孔与高压注浆泵的间放射孔与高压注浆泵的间隔不宜大于隔不宜大于隔不宜大于隔不宜大于50m50m；；；；③③③③分段提升的搭接长度不得小分段提升的搭接长度不得小分段提升的搭接长度不得小分段提升的搭接长度不得小于于于于100mm100mm；；；；④④④④合理运用外加剂和复喷措施。

合理运用外加剂和复喷措施合理运用外加剂和复喷措施合理运用外加剂和复喷措施n n4 4．质量检测：．质量检测：．质量检测：．质量检测：①①①①适用开挖、取芯、标贯、载荷实适用开挖、取芯、标贯、载荷实适用开挖、取芯、标贯、载荷实适用开挖、取芯、标贯、载荷实验或围井注水实验；验或围井注水实验；验或围井注水实验；验或围井注水实验；②②②②检测点的位置检测点的位置检测点的位置检测点的位置( (有代表性、有代表性、有代表性、有代表性、出现异常部位、地基复杂部位出现异常部位、地基复杂部位出现异常部位、地基复杂部位出现异常部位、地基复杂部位) )；；；；④④④④满足间隔日期满足间隔日期满足间隔日期满足间隔日期要求〔要求〔要求〔要求〔28d28d〕和检测数量要求〕和检测数量要求〕和检测数量要求〕和检测数量要求十字板剪切实验十字板剪切实验。