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东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第一章第一章主讲教师主讲教师 童小童小东1本课程的教材本课程的教材高等学校推荐教材高等学校推荐教材地基及基地基及基础（第三版）（第三版）华南理工大学、南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学南大学、浙江大学、湖南大学编，，中国建筑工中国建筑工业出版社，出版社，19982本课程的主要内容本课程的主要内容第第1章章 绪论；；第第2章章 土的物理性土的物理性质及分及分类；；第第3章章 地基的地基的应力和沉降；力和沉降；第第4章章 土的抗剪土的抗剪强度；度；第第5章章 土土压力、地基承力、地基承载力和土坡力和土坡稳定性；定性；第第6章章 地基勘察；地基勘察；第第7章章 浅基浅基础常常规设计；；第第8章章 桩基基础；；第第9章章 软弱土地基弱土地基处理理3第第1章章 绪绪 论论一、地基及基一、地基及基础的概念的概念二、本学科的二、本学科的发展概况展概况三、本三、本课程的特点和学程的特点和学习要求要求4一、地基及基础的概念一、地基及基础的概念￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿建建筑筑物物的的全全部部荷荷载均均由由其其下下的的地地层来来承承担担。

受受建建筑筑物物影影响响的的那那一一部部分分地地层称称为地地基基；；建建筑筑物物向向地地基基传递荷荷载的的下下部部结构构称称为基基础建筑物建筑物上部上部结构构基基￿￿￿￿础地地￿￿￿￿基基5基基￿ ￿础上部上部结构构地地￿ ￿基基建筑物三部分示意图建筑物三部分示意图6￿￿￿￿￿￿￿￿建筑物的上部建筑物的上部结构、基构、基础和和地基三部分，功能不同，研究方地基三部分，功能不同，研究方法法各各异异，，但但它它们又又是是建建筑筑物物的的有有机机组成成部部分分，，缺缺一一不不可可、、彼彼此此联系系、、相相互互制制约所所以以，，科科学学的的、、理理想想的的方方法法是是将将三三部部分分统一一起起来来进行行设计计算 依依目目前前的的理理论水水平平，，还很很难做做到到这一一点点尽尽管管如如此此，，我我们在在处理理地地基基基基础问题时，，头脑里里一一定定要要有有地地基基-基基础-上上部部结构构相相互互作作用用的整体概念的整体概念，尽可能全面地加以考，尽可能全面地加以考虑7￿￿￿￿￿￿￿￿建筑物的地基和基建筑物的地基和基础是建筑物是建筑物的根本，它的根本，它们一旦出一旦出现问题，建筑，建筑物物的的安安全全和和正正常常使使用用必必然然受受到到影影响响。

建建筑筑物物的事故，的事故，绝大多数都与大多数都与地基地基和和基基础有关￿ ￿￿ ￿￿ ￿组成成地地层的的土土或或岩岩石石是是自自然然界界的的产物物建建筑筑物物建建造造在在地地层上上面面，，所所以以建建筑筑物物场地地的的工工程程地地质条条件件是是决决定定地地基基基基础设计和和施施工工的的先决条件先决条件8￿￿￿￿￿￿￿￿研究土体的研究土体的应力、力、变形、形、强度、度、渗流及渗流及稳定性的一定性的一门力学分支学科力学分支学科称称为土力学土力学￿￿￿￿￿￿￿￿土力学是本土力学是本课程的理程的理论基基础￿￿￿￿￿￿￿￿土力学所要研究的两大基本土力学所要研究的两大基本问题是土体是土体的的变形形和和强度度9※ 地基基础设计必须满足地基基础设计必须满足 的基本条件的基本条件￿￿￿￿建建筑筑物物的的建建造造使使地地基基中中原原有有的的应力力状状态发生生变化，所以地基基化，所以地基基础的的设计必必须满足：足：￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿a.a.作作用用于于地地基基的的荷荷载不不超超过地地基基的的承承载能力（能力（地基土的地基土的强度度问题）；）；￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿b.b.控控制制基基础沉沉降降使使之之不不超超过允允许值（（地地基土的基土的变形形问题）。

10基基础浅基浅基础深基深基础地基地基天然地基天然地基人工地基人工地基11 二、本学科发展概况二、本学科发展概况￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿作作为工工程程技技术，，基基础工工程程是是一一项古古老老的的工工艺如如前前所所述述，，只只要要建建造造建建筑筑物物，，注注定定离离不不开开地地基基和和基基础，，因因此此，，作作为一一项工工程程技技术，，基基础工工程程的的历史史源源远流流长但但人人们只只能能依依赖于于实践践经验的的不不断断积累累和和能能工工巧巧匠匠的的技技艺更更新新来来发展展这项技技术，，囿囿于于当当时生生产力力发展展水水平平，，基基础工工程程还未未能能提提炼成成为系系统的的科科学学理理论12￿￿￿￿￿￿￿￿作作为应用科学用科学，基，基础工程工程又是一又是一门年年轻的学科￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿作作为本本学学科科理理论基基础的的土土力力学学的的发展展历史史可可以以划划分分为古古典典土土力力学学和和现代代土土力力学学两两个个阶段13土力学土力学古典土力学古典土力学现代土力学代土力学一个原理一个原理两个理两个理论一个模型一个模型三个理三个理论四个分支四个分支(1923~1960)(1963~ ? )14￿￿￿￿￿￿￿￿在土建、水利、在土建、水利、桥隧、道路、隧、道路、港口等有关工程中，以岩土体的港口等有关工程中，以岩土体的利利用用、、改改造造与与整整治治问题为研研究究对象象的的科科技技领域域，，因因其其区区别于于结构构工工程程的的特特殊殊性性和和各各专业岩岩土土问题的的共共同同性性，，已已发展展融融合合成成为一一个个自自成成体体系系的的专业——“岩岩土土工工程程”。

它它的的研研究究方方法法是是由由三三种种基基本本手手段段（（数数学学模模拟、、物物理理模模拟和和原位原位观测））综合而成￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿所所谓岩岩土土工工程程，，即即为土土力力学学、、工工程程地地质学学、、水文地水文地质学学和和岩体力学岩体力学的的结合15三、本课程的特点和三、本课程的特点和 学习要求学习要求￿ ￿￿ ￿1.1.特特点点：：本本课程程涉涉及及水水文文地地质学学、、工工程程地地质学学、、土土力力学学等等几几个个学学科科领域域，，内内容容广广泛泛、、综合性合性强￿ ￿￿ ￿2.2.学学习要要求求：：牢牢固固掌掌握握土土力力学学中中的的基基本本概概念念和和基基本本原原理理，，做做到到能能够应用用这些些基基本本概概念念和和基基本本原原理理，，结合合有有关关建建筑筑结构构理理论和和施施工工知知识，分析和解决地基基，分析和解决地基基础问题16童小童小东南京东南大学土木工程学院南京东南大学土木工程学院P.C.P.C.：：210096210096TelTel：：025-3792461(O)025-3792461(O)，，3791829(O)3791829(O)，， 025-3794969(H) 025-3794969(H)E-mailE-mail：：17东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第二章第二章主讲教师主讲教师 童小童小东18第第2章章 土的物理性质及土的物理性质及 分类分类第第1节 概述概述第第2节 土的土的组成成第第3节 土的三相比例指土的三相比例指标第第4节 无粘性土的密无粘性土的密实度度第第5节 粘性土的物理特征粘性土的物理特征第第6节 土的渗透性土的渗透性第第7节 地基土（岩）的分地基土（岩）的分类19第第1节节 概述概述※￿￿￿￿土是岩石土是岩石风化的化的产物。

物风化化作作用用物理作用：岩石物理作用：岩石产生生量量的的变化化化学作用化学作用生物作用生物作用岩石岩石产生生质的的变化化20※￿￿￿￿土是三相体土是三相体土土液相液相（水）（水）气相气相（气）（气）固相固相（土（土颗粒）粒）土土残残积土土运运积土土风成沉成沉积土土水成沉水成沉积土土冰川沉冰川沉积土土21※￿￿￿￿饱和土中的孔隙均被水所充填，和土中的孔隙均被水所充填，所以所以饱和土和土为二相体22第第2节节 土的组成土的组成一、土的固相一、土的固相（一）土的（一）土的颗粒粒级配配※￿ ￿￿ ￿按按土土颗粒粒粒粒径径（（d））大大小小将将土土颗粒粒分分组，，称称为粒粒组划划分分粒粒组的的分分界界尺尺寸寸称称为界界限限粒径粒径巨粒巨粒：：>60mm粗粒粗粒：：~60mm细粒粒：：≤mm土的粒土的粒组23※￿￿￿￿土土颗粒的大小及其粒的大小及其组成情况，成情况，通常以土中土通常以土中土颗粒各个粒粒各个粒组的相的相对含含量量（（各各粒粒组占占土土粒粒总量量的的百百分分数数））来来表表示，称示，称为土的土的颗粒粒级配配※￿ ￿￿ ￿土土的的颗粒粒级配配可可由由土土的的颗粒粒大大小小分分析析试验（（简称称颗分分试验））测定定。

筛析法析法密度密度计法法d移液管法移液管法d颗分分试验24 根据根据颗粒大小分析粒大小分析试验结果，果，可以可以绘制制颗粒粒级配累配累积曲曲线（横（横坐坐标为粒粒径径，，用用对数数坐坐标表表示示；；纵坐坐标为小小于某粒径的土重含量于某粒径的土重含量，用，用常数坐常数坐标表示） 颗粒粒级配配曲曲线的的坡坡度度可可以以大大致致反反映映土土的的均匀程度均匀程度 曲曲线陡陡，，表表示示粒粒径径大大小小相相差差不不多多，，土土颗粒粒比比较均均匀匀；；曲曲线缓，，表表示示粒粒径径大大小小相相差差悬殊，土殊，土颗粒不均匀，粒不均匀，级配良好25※￿￿几个特殊粒径：几个特殊粒径：d10,￿,￿d30￿ ￿,￿,￿d60￿￿￿￿￿￿￿￿小于某粒径的土小于某粒径的土颗粒粒质量累量累积百分数百分数为10%时，相，相应的粒径称的粒径称为有效粒径有效粒径d10与之与之类似可以得到似可以得到d30和和d60（（限定粒径限定粒径）※ 土土颗粒的粒的级配指配指标：：￿￿￿￿￿￿￿￿不均匀系数不均匀系数Cu= d60/ d10￿￿￿￿￿￿￿￿曲率系数曲率系数Cc=(d30)2/(d60× d10)￿￿￿￿26￿￿￿￿￿￿￿￿Cu反映大小不同粒反映大小不同粒组的分布情况。

的分布情况 Cu越大，表示土越大，表示土颗粒大小的分布范粒大小的分布范围越大，其越大，其级配良好￿￿￿￿￿￿￿￿Cc描写累描写累积曲曲线的分布范的分布范围，反映曲，反映曲线的整体形状的整体形状在一般情况下，在一般情况下，Cu<5，，均粒土，均粒土，为级配不良配不良>10，，级配良好配良好27Cu≥5Cc=1~3级配良好配良好砾类土土或或砂砂类土土￿￿￿￿￿￿￿￿单独用独用Cu来确定土的来确定土的级配情况是配情况是不不够的，需同的，需同时参考参考Cc28（二）土粒的（二）土粒的矿物成分物成分￿￿￿￿￿￿￿￿矿物成分物成分对土的性土的性质有着重要有着重要影响，其中以影响，其中以细粒粒组的的矿物成分最物成分最为重要 原生原生矿物物：包括石英、：包括石英、长石和云母等石和云母等为岩石物理岩石物理风化的化的产物，化学性物，化学性质稳定或定或较为稳定 次生次生矿物物：：为原生原生矿物化学物化学风化的化的产物土土颗粒的粒的矿物成分物成分原生原生矿物物次生次生矿物物29￿￿￿￿￿￿￿￿次生次生矿物主要是物主要是粘土粘土矿物物 由由于于晶晶片片结合合的的情情况况不不同同，，便便形形成成了了具具有有不不同同性性质的的各各种种粘粘土土矿物物，，主主要要有有蒙蒙脱脱石石、、伊里石和高岭石。

伊里石和高岭石硅氧四面体硅氧四面体硅氧晶片硅氧晶片铝氢氧八面体氧八面体铝氢氧晶片氧晶片的的基基本本单元元粘粘土土矿物物结构构30蒙脱石：蒙脱石：亲水性水性强（吸水膨（吸水膨胀、脱水收、脱水收缩））伊里石：伊里石：亲水性中等水性中等高岭石：高岭石：亲水性差水性差31二、土的液相二、土的液相￿ ￿土中水土中水结合水合水自由水自由水强结合水合水弱弱结合水合水重力水重力水毛毛细水水※ 土的含水量土的含水量试验所所测定的定的为土中的土中的自由自由水水和和弱弱结合水合水32三、土的气相三、土的气相￿￿￿￿￿￿￿￿土孔隙中未被水所占据的部位土孔隙中未被水所占据的部位由气体充填由气体充填￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿土土中中的的气气体体若若与与大大气气相相通通，，则对土土的的力力学学性性质影影响响不不大大;若若与与大大气气隔隔绝，，使使土土的的压缩性提高，透水性减小性提高，透水性减小33四、土的四、土的结构和构造构和构造￿￿￿￿￿￿￿￿土的土的结构是指由土粒构是指由土粒单元的元的大大小小、、形形状状、、相相互互排排列列及及其其联结关关系系等等因因素素形成的形成的综合特征土土的的结构构絮状絮状结构构：：d（粘粒在海水中）（粘粒在海水中）蜂蜂窝结构构：：d（粉粒）（粉粒）单粒粒结构构：：d分散分散结构构：：d（粘粒在淡水中）（粘粒在淡水中）紧密密疏松疏松34第第3节节 土的三相比例指标土的三相比例指标※￿￿￿￿土的三相比例指土的三相比例指标定量反映了土的三定量反映了土的三相的相的组成情况，有助于理解土的基本物理成情况，有助于理解土的基本物理性性质。

土土液相液相（水）（水）气相气相（气）（气）固相固相（土（土颗粒）粒）※￿￿￿￿土是三相体土是三相体35￿￿￿￿￿￿￿￿为了了对土的基本物理性土的基本物理性质有所有所了解，需要了解，需要对土的三相的土的三相的组成情况成情况进行行定定量量研研究究表表示示土土的的三三相相组成成比比例例关关系系的的指指标，，称称为土土的的三三相相比比例例指指标，，包包括括土土粒粒比比重重ds、、含含水水量量w、、密密度度ρρ、、孔孔隙隙比比e、、孔孔隙隙率率n和和饱和度和度Sr￿ ￿※￿ ￿土土粒粒比比重重ds：：土土粒粒质量量与与同同体体积的的4℃4℃时纯水水的的质量量之之比比在在数数值上上等等于于土土粒粒密密度度，，但但无无量量纲在在试验室室用用““比比重重瓶瓶法法””测定定，，一般土粒比重的一般土粒比重的变化幅度不大化幅度不大36※￿ ￿土的含水量土的含水量w：：土中水的土中水的质量量与土粒与土粒质量之比在量之比在试验室一般用室一般用““烘烘干干法法””测定定一一般般来来说，，同同一一类土土，，当当含水量增大含水量增大时，其，其强度就降低度就降低土土的的密密度度干密度干密度饱和密度和密度有效密度有效密度干重度干重度饱和重度和重度有效重度有效重度※￿ ￿土土的的密密度度ρρ：：土土单位位体体积的的质量量。

在在试验室一般用室一般用““环刀法刀法””测定37※ 土的孔隙比土的孔隙比e：：土中孔隙体土中孔隙体积与土粒体与土粒体积之比可以用来之比可以用来评价价天然土天然土层的密的密实程度※￿ ￿土的孔隙率土的孔隙率n：：土中孔隙体土中孔隙体积与土体与土体总体体积之比※￿ ￿土的土的饱和度和度Sr：：土中被水充土中被水充满的孔隙体的孔隙体积与孔隙与孔隙总体体积之比38第第4节节 无粘性土的密实度无粘性土的密实度※￿ ￿无无粘粘性性土土的的密密实度度与与其其工工程程性性质有有着着密密切切的的关关系系呈呈密密实状状态时，，为良良好好地地基基；；呈疏松状呈疏松状态时，，为不良地基不良地基※￿ ￿无无粘粘性性土土的的最最小小孔孔隙隙比比emin：：处于于最最紧密密状状态的的孔孔隙隙比比在在试验室室可可用用““振振击法法””测定※￿ ￿无无粘粘性性土土的的最最大大孔孔隙隙比比emax：：处于于最最疏疏松松状状态的的孔孔隙隙比比在在试验室室可可用用““漏漏斗斗法法””或或““量筒法量筒法””测定￿￿￿￿39无粘性土的相无粘性土的相对密密实度度Dr：：￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿无无粘粘性性土土的的最最大大孔孔隙隙比比与与天天然然孔孔隙隙比比之之差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。

Dr=(emax-e)/( emax - emin )￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿相相对密密实度度的的值介介于于0~1之之间，，值越越大大，，表示越密表示越密实40第第5节节 粘性土的物理特征粘性土的物理特征一、粘性土的界限含水量一、粘性土的界限含水量￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿同同一一种种粘粘性性土土随随着着含含水水量量的的不不同同，，可可分分别处于于固固态、、半半固固态、、可可塑塑状状态和和流流动状状态粘粘性性土土由由一一种种状状态转到到另另一一种种状状态的分界含水量，称的分界含水量，称为界限含水量界限含水量0固态固态半固态半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态缩限缩限ws塑限塑限wp液限液限wlw41液液限限仪锥式液限式液限仪碟式液限碟式液限仪塑限塑限：搓条法：搓条法液限液限塑限塑限液限液限：：液塑限液塑限联合合测定定仪横坐横坐标：土：土样含水量含水量纵坐坐标：：圆锥入土深度入土深度42二、粘性土的塑性指数和液性指数二、粘性土的塑性指数和液性指数￿￿￿￿￿￿￿￿塑性指数塑性指数Ip为液限和塑限的差液限和塑限的差值，表示土，表示土处于可塑状于可塑状态的含水量的含水量变化范化范围￿￿￿￿￿￿￿￿塑性指数在一定程度上塑性指数在一定程度上综合反映了影响合反映了影响粘性土特征的各种重要因素粘性土特征的各种重要因素( (土的土的颗粒粒组成，成，土的土的矿物成分以及土中水的离子成分和物成分以及土中水的离子成分和浓度度等等) )。

￿￿￿￿￿￿￿￿液性指数液性指数Il为粘性土的天然含水量和塑粘性土的天然含水量和塑限的差限的差值与塑性指数的比与塑性指数的比值43￿￿￿￿￿￿￿￿液性指数可以表示粘性土液性指数可以表示粘性土所所处的的软硬状硬状态液性指数的液性指数的值越大，表示土越大，表示土质越越软三、粘性土的灵敏度和触三、粘性土的灵敏度和触变性性￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿土土的的灵灵敏敏度度：：原原状状土土的的强度度与与同同一一土土经重重塑塑（（含含水水量量不不变，，土土的的结构构被被彻底底破破坏坏））后的后的强度之比￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿土土的的灵灵敏敏度度越越高高，，其其结构构性性越越强，，受受扰动后后土土的的强度度降降低低就就越越多多施施工工中中要要尽尽量量减减少少对土土结构的构的扰动44￿￿￿￿￿￿￿￿土的触土的触变性性：粘性土的：粘性土的结构构遭到破坏，其遭到破坏，其强度就会降低，但度就会降低，但随随着着时间发展展土土体体的的强度度会会逐逐渐恢恢复复，，这种种胶体化学性胶体化学性质称称为土的触土的触变性45第第6节节 土的渗透性土的渗透性￿￿￿￿￿￿￿￿土的渗透性土的渗透性：水流通：水流通过土中孔隙土中孔隙难易易程度的土体性程度的土体性质。

￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿达达西西定定律律：：土土中中渗渗流流速速度度v与与水水力力梯梯度度i之之间呈呈线性性比比例例关关系系（（比比例例常常数数k称称为渗渗透系数）公式表示透系数）公式表示为：：￿ ￿v=ki 在砂性土中水的流在砂性土中水的流动满足达西定律足达西定律46 在粘性土中只有当水在粘性土中只有当水头梯度梯度超超过起始梯度（起始梯度（临界梯度，梯度界梯度，梯度阈值）才开始）才开始发生渗流47第第7节节 地基土（岩）地基土（岩） 的分类的分类一、岩石的工程分一、岩石的工程分类（一）岩石按（一）岩石按坚硬程度分硬程度分类1. .硬硬质岩石（岩石（qu≥ ≥30MPa））2. .软质岩石（岩石（qu < 30MPa））（二）岩石的（二）岩石的风化程度化程度1. .微微风化化2. .中等中等风化化3. .强风化化48 二、土的工程分二、土的工程分类一般土一般土粗粒土粗粒土细粒土粒土砾类土：土：2~60mm砂砂类土：土：0.075~2mm粉土：粉土：mm粘土：粘土：mm巨粒土：巨粒土：>60mm特殊土：特殊土：软土、黄土、膨土、黄土、膨胀土等土等工工程程用用土土49※￿ ￿土按有机土按有机质含量（含量（Wu））的分的分类￿￿￿￿￿￿￿￿土土无机土：无机土： Wu <5%有机有机质土：土：10% ≥ Wu ≥ 5%泥炭泥炭质土：土： 60%≥ Wu > 10%泥炭：泥炭： Wu > 60%注：有机注：有机质含量含量Wu按按烧失量失量试验确定。

确定引自引自 中中华人民共和国国家人民共和国国家标准《岩土工程勘察准《岩土工程勘察规范》（范》（GB 50021-94））】】50※￿ ￿软土：指在静水或非常土：指在静水或非常缓慢慢的流水的流水环境中沉境中沉积，，经生物化学生物化学作用下形成的作用下形成的软弱土物物理理力力学学特特性性软土土的的天然孔隙比大天然孔隙比大：： e>1天然含水量高天然含水量高：：w≥wl压缩系数高系数高渗透系数小渗透系数小抗剪抗剪强度低度低灵敏度高灵敏度高51淤泥：淤泥：e淤泥淤泥质土：土：1.5 > e软土土52三、三、细粒土按塑性粒土按塑性图分分类※￿￿￿￿粗、粗、细粒粒组的分界粒径：的分界粒径：mm￿￿￿￿￿￿￿￿土土粗粒土：粗粒土：按按颗粒大小及粒大小及级配分配分类细粒土：粒土：按塑性按塑性图分分类￿￿￿￿￿￿￿￿土的塑性指数土的塑性指数虽然是划分然是划分细粒土的良好粒土的良好指指标，但是塑性指数反映的只是一个相，但是塑性指数反映的只是一个相对的的含水量范含水量范围，具有相同的塑性指数，液、塑，具有相同的塑性指数，液、塑限却可能完全不同，土性也可能很不相同限却可能完全不同，土性也可能很不相同。

53细粒土的科学合理的分粒土的科学合理的分类，，应综合合考考虑塑性指数和液限（或塑限）塑性指数和液限（或塑限）0IpwlⅢⅠMLMHCHCL40Ⅰ : Ip=0.63(wl-20)Ⅱ : Ip=10Ⅲ : wl=40% Ⅱ54￿￿￿￿￿￿￿￿有机有机质土可在相土可在相应的土的土类代号之后代号之后缀以代号以代号O，如，如CHO，，MHO等《土的分《土的分类标准》：准》：￿￿￿￿￿￿￿￿1.粗粒土粗粒土（（试样中粗粒中粗粒组质量量≥总质量的量的50%）；）；￿￿￿￿￿￿￿￿2.细粒土粒土（（试样中中细粒粒组质量量≥总质量的量的50%）；）；￿￿￿￿￿￿￿￿3.含粗粒的含粗粒的细粒土粒土（（试样中粗粒中粗粒组质量量为总质量的量的25~50%）55※￿￿￿￿关于几个关于几个问题的的讨论1.1.““含水量含水量””的名称：的名称：￿￿￿￿￿￿￿￿一个指一个指标的名称的名称应能准确地反映其所表能准确地反映其所表示的内容和意示的内容和意义用中国传统的的词语习惯，，““量量””应为一量一量词，是有量，是有量纲（或（或单位）位）的，如的，如““质量量””（（单位位为g g或或kgkg）、）、““重量重量””（（单位位为N N或或kNkN））等。

等￿￿￿￿￿￿￿￿而从而从““含水量含水量””的定的定义看，它是两个看，它是两个质量之比，是无量量之比，是无量纲的56￿￿￿￿￿￿￿￿所以从名称的科学化、所以从名称的科学化、规范范化的角度，从不至于造成混淆、化的角度，从不至于造成混淆、便于理解的意便于理解的意义上，本人上，本人认为““含水量含水量””的的名称需更改名称需更改￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿现有有学学者者将将含含水水量量改改称称为““含含水水率率””，，从从无无量量纲上上与与定定义是是符符合合了了，，但但本本人人认为似似乎乎还不不确确切切，，因因为““率率””一一般般反反映映某某相相关关部部分分占占整整体体的的比比例例（（与与时间有有关关的的名名词排排除除在在外外，，如如速速率率）），，如如““升升学学率率””、、““效效率率””、、““孔孔隙隙率率””等等；；而而““含含水水量量””的的定定义却却是是整整体中部分与部分的比体中部分与部分的比值，所以称，所以称““含水率含水率””57似也不妥，建似也不妥，建议称称为““含水比含水比””或或““水比水比””水比水比””似更好似更好一些，亦可与一些，亦可与““孔隙比孔隙比””相比照。

相比照2.“2.“液性指数液性指数””的名称：的名称：￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿““塑塑性性指指数数””为两两个个含含水水量量（（液液限限和和塑塑限限））之之差差，，而而““液液性性指指数数””却却为两两个个含含水水量量之之差差的的比比值，，完完全全不不同同的的概概念念名名称称却却都都用用““指指数数””的的称称谓，，似似欠欠妥妥，，不不便便于于理理解解可可否否改改为““相相对可可塑塑度度””，，与与““液液性性指指数数””的的定定义相相符符，，也也可可与与无无粘粘性性土土的的““相相对密密实度度””相比照583.3.有机有机质含量与含量与烧失量：失量：￿￿￿￿￿￿￿￿现行的中行的中华人民共和国人民共和国国国家家标准准《《岩岩土土工工程程勘勘察察规范范》》（（GB 50021-94））在在按按““有有机机质含含量量””对土土进行行分分类时注注明明““有有机机质含含量量Wu按按烧失失量量试验确确定定””￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿《《中中国国国国家家标准准汇编》》（（GB 7876-87））中中是是这样定定义““烧失失量量””的的：：烧失失量量不不包包括括吸吸湿湿水水，，仅包包括括有有机机质和和水水合合水水，，石石灰灰性性土土壤中壤中还包括二氧化碳。

包括二氧化碳￿￿￿￿￿￿￿￿59￿￿￿￿￿￿￿￿由由烧失量的定失量的定义可知：有可知：有机机质含量高，含量高，烧失量就高；失量就高；烧失量高，有机失量高，有机质含量却并不一定高也就是含量却并不一定高也就是说，，烧失量的高低并不一定能准确地反映土失量的高低并不一定能准确地反映土中的有机中的有机质含量水平含量水平因此，烧失量与有机失量与有机质含量是两个不能相等同的概念，二者之含量是两个不能相等同的概念，二者之间既有既有联系又存在着区系又存在着区别￿￿￿￿￿￿￿￿而而现行的行的规范却把两个不同的概念混同范却把两个不同的概念混同了60￿￿￿￿￿￿￿￿由此可由此可见，，以与有机以与有机质含量含量不同概念的不同概念的烧失量作失量作为判定是否判定是否为有机土的指有机土的指标，是不科学的、有失偏，是不科学的、有失偏颇的本人建本人建议应当及当及时地修地修订现行行规范中的有关范中的有关条款和内容，制定以真正的有机条款和内容，制定以真正的有机质含量作含量作为衡量指衡量指标的科学的判定的科学的判定标准4.“4.“孔隙率孔隙率””：：￿￿￿￿￿￿￿￿从从实用价用价值上看，在土力学中，上看，在土力学中，““孔隙孔隙率率””这个指个指标的的实用意用意义不大，况且与不大，况且与““孔孔隙比隙比””的关系的关系过于于简单，两者保留一个即可。

两者保留一个即可这不是原不是原则问题61第第2章章 内容勘误内容勘误1.p24：从上向下第：从上向下第8行行“单位土体位土体积……扣除同体扣除同体积水的水的质量后量后”2.p27：：从从上上向向下下第第5行行“是是因因为它它所所具具有有的的单粘粘结构决定的构决定的”3.p33：：表表1-18从从上上向向下下第第3行行“粒粒径径大大于于20mm的的颗粒超粒超过全重全重50%”4.p35：表：表1-21第第1行行“粉粉质粘粘上上”土粒土粒粒粒60mm土土62第第2章章 重点内容重点内容1.土的土的颗粒粒级配，配，级配指配指标2.土中水的分土中水的分类3.土的土的结构构4.土的三相比例指土的三相比例指标的定的定义5.相相对密密实度度6.粘性土的灵敏度和触粘性土的灵敏度和触变性性7.土的工程分土的工程分类原原则8.软土的物理力学特性土的物理力学特性63第第2章章 作业作业p39：：1-2，，1-4，，1-6，，1-764东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第三章第三章主讲教师主讲教师 童小童小东65第第3章章 地基的应力和沉降地基的应力和沉降第第1节 概述概述第第2节 土中自重土中自重应力力第第3节 基底基底压力力第第4节 地基附加地基附加应力力第第5节 地基沉降的地基沉降的弹性力学公式性力学公式第第6节 土的土的压缩性性第第7节 地基的最地基的最终沉降量沉降量66第第8节 应力力历史史对地基沉降的影响地基沉降的影响第第9节 地基最地基最终沉降沉降计算算问题综述述第第10节 饱和土的有效和土的有效应力和渗透固力和渗透固结第第11节 地基沉降地基沉降发展三分量展三分量 67第第1节节 概述概述※￿ ￿￿ ￿自自重重应力力：：地地基基中中源源于于土土体体自自身身重重量量的的应力。

力※￿ ￿￿ ￿基基底底压力力：：建建筑筑物物的的荷荷载通通过基基础传递给地地基基，，在在基基础底底面面与与地地基基之之间产生生的的接触接触应力※￿ ￿￿ ￿附附加加应力力：：建建筑筑物物的的荷荷载在在土土体体中中产生的在原有生的在原有应力基力基础上的上的应力的增量力的增量68￿￿￿￿￿￿￿￿附加附加应力造成了地基土的力造成了地基土的变形形（（处于欠固于欠固结状状态的土，的土，自自重重应力力也也是是变形形产生生的的因因素素之之一一）） ，，从从而而导致了地基中各点的致了地基中各点的竖向和向和侧向位移￿￿￿￿￿￿￿￿本章主要本章主要讨论地基中的地基中的应力力和和竖向位移向位移（（沉降沉降）￿￿￿￿￿￿￿￿要保要保证建筑物的安全和正常使用必建筑物的安全和正常使用必须控控制其制其沉降量沉降量和和不均匀沉降差不均匀沉降差值（（差异沉降量差异沉降量））不超不超过一定范一定范围，，对软粘土地基上的建筑物粘土地基上的建筑物尤尤为重要沉降分析是土力学的基本重要沉降分析是土力学的基本课题之之一69￿￿￿￿￿￿￿￿沉降量的大小主要取决于沉降量的大小主要取决于土体土体产生生变形的原因形的原因和和土体本土体本身的性状身的性状两个方面。

两个方面￿￿￿￿￿￿￿￿土体土体产生生变形的原因主要是土体中形的原因主要是土体中应力力状状态的改的改变（如地面荷（如地面荷载引起地基中引起地基中应力力场的改的改变，在地基中，在地基中产生附加生附加应力）￿￿￿￿￿￿￿￿土体本身的性状主要指土体本身的性状主要指土的土的压缩性性（或（或应力力~应变关系关系），是指土体在附加），是指土体在附加应力作力作用下用下产生的效生的效应70￿￿￿￿￿￿￿￿土体的土体的应力力~应变关系十分关系十分复复杂，常呈，常呈弹、粘、塑性、粘、塑性，并且，并且呈呈非非线性、各向异性性、各向异性，，还受受应力力历史史的影响￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿地地基基土土中中附附加加应力力的的正正确确计算算和和地地基基土土体体性性状状的的正正确确描描述述是是提提高高沉沉降降计算算精精度度的的两两个关个关键问题￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿经典典的的沉沉降降计算算方方法法对上上述述两两个个问题是是这样处理理的的：：在在荷荷载作作用用下下地地基基中中附附加加应力力场是根据是根据半无限空半无限空间各向同性、均各向同性、均质、、线弹71性性体体理理论计算算的的，，土土体体压缩性性是是根根据据一一维压缩试验测定定的的，，并并采采用用分分层总和和法法来来计算算沉沉降降。

显然然，，沉沉降降计算算模模型型与与地地基基沉沉降降的的真真实性状存在不少差距性状存在不少差距72第第2节节 土中自重应力土中自重应力￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿在在荷荷载作作用用之之前前，，地地基基中中存存在在初初始始应力力场初初始始应力力场常常与与土土体体自自重重、、地地基基土土地地质历史史以以及及地地下下水水位位有有关关在在工工程程应用用上上，，计算算初初始始应力力场时常常假假设天天然然地地基基为水水平平、、均均质、、各各向向同同性性的的半半无无限限空空间，，土土层界界面面为水水平平面面于于是是在在任任意意竖直直面面和和水水平面上均平面上均无剪无剪应力力存在73￿￿￿￿￿￿￿￿地基中的初始地基中的初始应力，即地基力，即地基中任一点的中任一点的自重自重应力力，只需用，只需用竖向向应力力和和水水平平向向应力力表表示示天天然然地地面面下下任任意深度意深度z处水平面上的水平面上的竖向自重向自重应力力为 cz=  z￿￿￿￿￿￿￿￿竖直面上的水平向自重直面上的水平向自重应力力为 cx=K0  cz = K0   z K0 为静止静止侧压力系数74￿￿￿￿￿￿￿￿土中土中竖向和向和侧向的自重向的自重应力力一般均指一般均指有效自重有效自重应力力，，计算算时，，对地地下下水水位位以以下下土土层必必须以以有有效效重重度度  ' 代代替替天天然然重重度度。

为简便便起起见，，常常把把竖向向有有效效自自重重应力力 cz简称称为自自重重应力力，，并并以以符符号号 c表表示￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿成成层地地基基中中第第n层土土底底面面的的自自重重应力力的的计算公式算公式为75第第3节节 基底压力基底压力￿￿￿￿￿￿￿￿建筑物荷建筑物荷载通通过基基础传递给地地基基，，在在基基础底底面面与与地地基基之之间必必然然产生生接接触触应力力基基底底压力力分分布布与与基基础的的大大小小和和刚度度、、作作用用于于基基础上上荷荷载的的大大小小和和分分布布、、地地基基土土的的力力学学性性质以以及及基基础的的埋埋深深等等因因素素有关76￿￿￿￿￿￿￿￿根据根据圣圣维南原理南原理，基，基础下下与其底面距离大于基底尺寸的与其底面距离大于基底尺寸的土中土中应力分布主要取决于荷力分布主要取决于荷载合力的大小合力的大小和和作用点位置作用点位置，基本上不受基底，基本上不受基底压力分布形式力分布形式的影响￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿因因此此，，对于于具具有有一一定定刚度度以以及及尺尺寸寸较小小的的柱柱下下单独独基基础和和墙下下条条形形基基础，，其其基基底底压力可近似按直力可近似按直线分布的分布的图形形计算。

算77一、基底一、基底压力的力的简化化计算算￿￿￿￿￿￿￿￿1.中心荷中心荷载下的基底下的基底压力力￿￿￿￿￿￿￿￿2.偏心荷偏心荷载下的基底下的基底压力力二、基底附加二、基底附加压力力￿￿￿￿￿￿￿￿建筑物建造之前，地基土中已存在自重建筑物建造之前，地基土中已存在自重应力一般天然土力一般天然土层在自重作用下的在自重作用下的变形早形早已已结束，因此只有束，因此只有基底附加基底附加压力力才能引起地才能引起地基的基的附加附加应力力和和变形形￿￿￿￿￿￿￿￿基底附加基底附加压力力为建筑物建造后的建筑物建造后的基底基底压力力与基底与基底标高高处原有的原有的自重自重应力力之差78第第4节节 地基附加应力地基附加应力￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿地地基基附附加加应力力是是指指建建筑筑物物荷荷重重在在土土体体中引起的附加于原有中引起的附加于原有应力之上的力之上的应力其其计算算方方法法一一般般假假定定地地基基土土是是半半无无限限空空间内内的的各各向向同同性性、、均均质、、线弹性性变形形体体，，采采用用弹性力学中关于性力学中关于弹性半空性半空间的理的理论解答79一、一、竖向集中力下的地基附加向集中力下的地基附加应力力￿￿￿￿￿￿￿￿采用采用Boussinesq解答解答，，竖向正向正应力力 z和和竖向位移向位移w最最为常用。

如果地基中常用如果地基中某点与局部荷某点与局部荷载的距离比局部荷的距离比局部荷载的荷的荷载面面尺寸大很多尺寸大很多时，就可以用一个集中力代替局，就可以用一个集中力代替局部荷部荷载，采用，采用Boussinesq解答二、矩形荷二、矩形荷载和和圆形荷形荷载下的地基附加下的地基附加应力力￿￿￿￿￿￿￿￿1.均布的矩形荷均布的矩形荷载￿￿￿￿￿￿￿￿先以先以积分法求矩形荷分法求矩形荷载面角点下的地基面角点下的地基附加附加应力，然后运用力，然后运用角点法角点法求得矩形荷求得矩形荷载下下任意点的地基附加任意点的地基附加应力80￿￿￿￿￿￿￿￿2.三角形分布的矩形荷三角形分布的矩形荷载￿￿￿￿￿￿￿￿以以积分法求三角形分布的分法求三角形分布的矩形荷矩形荷载面角点下的地基附加面角点下的地基附加应力￿￿￿￿￿￿￿￿注意注意b是沿三角形分布荷是沿三角形分布荷载方向的方向的边长￿￿￿￿￿￿￿￿3.梯形分布的矩形荷梯形分布的矩形荷载￿￿￿￿￿￿￿￿已知均布和三角形分布的矩形荷已知均布和三角形分布的矩形荷载角点角点下的附加下的附加应力系数，即可用角点法求算梯形力系数，即可用角点法求算梯形分布的矩形荷分布的矩形荷载下地基中任一点的地基附加下地基中任一点的地基附加应力力。

81￿￿￿￿￿￿￿￿4.均布的均布的圆形荷形荷载￿￿￿￿￿￿￿￿可以可以积分法求得均布分法求得均布圆形形荷荷载面中点下任意深度的地基附加面中点下任意深度的地基附加应力三、三、线荷荷载和条形荷和条形荷载下的地基附加下的地基附加应力力￿￿￿￿￿￿￿￿属平面属平面应力力问题四、非均四、非均质地基中的附加地基中的附加应力力￿￿1.￿￿1.变形模量随深度增大的地基（形模量随深度增大的地基（应力集中力集中））￿￿2.￿￿2.双双层地基地基￿￿￿￿a.￿￿￿￿a.上上软下硬下硬（（应力集中力集中））￿￿￿￿b.￿￿￿￿b.上硬下上硬下软（（应力力扩散散））82第第5节节 地基沉降的弹性地基沉降的弹性 力学公式力学公式￿￿￿￿￿￿￿￿柔性荷柔性荷载下的地基沉降（下的地基沉降（Boussinesq解答）解答）83第第6节节 土的压缩性土的压缩性※￿ ￿土土的的压缩性性：：土土在在压力力作作用用下下体体积缩小小的特性￿￿￿￿￿￿￿￿由于在一般的由于在一般的压力作用下，土粒（土力作用下，土粒（土的固相）和水（土的液相）的的固相）和水（土的液相）的压缩量与土量与土的的总压缩量相比十分微小，故可近似量相比十分微小，故可近似认为土粒和水是不可土粒和水是不可压缩的。

的84￿￿￿￿￿￿￿￿土的土的压缩源于土中孔隙体源于土中孔隙体积的减少（的减少（气体气体压缩、、气体排出气体排出、、孔隙水的排出孔隙水的排出）￿￿￿￿￿￿￿￿饱和土由土粒和水和土由土粒和水组成，当其被成，当其被压缩时，，随着孔隙体随着孔隙体积的减少，土中孔隙水被排出的减少，土中孔隙水被排出￿￿￿￿￿￿￿￿在荷在荷载作用下，作用下，饱和土体中和土体中产生生超静孔超静孔隙水隙水压力力，在排水条件下，随着，在排水条件下，随着时间发展，展，土体中水被排出，超静孔隙水土体中水被排出，超静孔隙水压力逐步消散，力逐步消散，土体中土体中有效有效应力力逐步增大，直至超静孔隙水逐步增大，直至超静孔隙水压力完全消散，力完全消散，这一一过程称程称为固固结85一、土的一、土的压缩曲曲线和和压缩性指性指标￿￿￿￿￿￿￿￿1.土的土的压缩曲曲线是室内土的是室内土的压缩试验得出的成果，是土的得出的成果，是土的孔隙比孔隙比与土所与土所受受压力力的关系曲的关系曲线压缩曲曲线可按两种方式可按两种方式绘制，一种制，一种为e~p曲曲线；一种；一种为e~lgp曲曲线￿￿￿￿￿￿￿￿2.土的土的压缩性指性指标￿￿￿￿￿￿￿￿(1)土的土的压缩系数系数a￿￿￿￿￿￿￿￿由由e~p曲曲线得到。

得到￿￿￿￿￿￿￿￿a.切切线斜率斜率的的绝对值（理（理论上的，反映上的，反映某某压力下土的力下土的压缩性）86￿￿￿￿￿￿￿￿b.割割线斜率斜率的的绝对值（（实用上用上的，反映某一的，反映某一压力范力范围内土的内土的压缩性）为了便于了便于应用，通常采用用，通常采用压力由力由p1=100kPa增加到增加到p2=200kPa时所得到的所得到的压缩系数系数a1-2※￿ ￿压缩系数越大，反映土的系数越大，反映土的压缩性越高￿￿￿￿￿￿￿￿(2)土的土的压缩指数指数Cc￿￿￿￿￿￿￿￿由由e~lgp曲曲线得到￿￿￿￿￿￿￿￿土的土的e~lgp曲曲线的后段接近直的后段接近直线，直，直线的的斜率的斜率的绝对值87※￿ ￿压缩指数越大，反映土的指数越大，反映土的压缩性越高￿￿￿￿￿￿￿￿3.压缩模量模量Es￿￿￿￿￿￿￿￿压缩模量模量：土在：土在完全完全侧限条件限条件下的下的竖向向附加附加应力增量力增量与相与相应的的应变增量增量之比※￿ ￿Es越小，表示土的越小，表示土的压缩性越高88￿￿￿￿￿￿￿￿4.回回弹曲曲线和再和再压缩曲曲线￿￿￿￿￿￿￿￿在室内在室内压缩试验过程中，程中，如加如加压到某一到某一值pi后，逐后，逐级进行卸行卸压 ，，则可可观察到土察到土样的回的回弹。

若若测得其回得其回弹稳定后的定后的孔隙比，孔隙比，则可可绘制相制相应的孔隙比与的孔隙比与压力的关力的关系曲系曲线，即，即回回弹曲曲线由于回弹曲曲线与原来与原来的的压缩曲曲线并不重合，并不重合，说明土的明土的压缩变形是形是由可以恢复的由可以恢复的弹性性变形形和不可恢复的和不可恢复的塑性塑性变形形两部分两部分组成的，并以塑性成的，并以塑性变形形为主89￿￿￿￿￿￿￿￿如重新逐如重新逐级加加压，，则可可测得得土土样在各在各级荷荷载下再下再压缩稳定后定后的孔隙比，从而的孔隙比，从而绘制制再再压缩曲曲线90东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第七讲第七讲主讲教师主讲教师 童小童小东91二、土的二、土的变形模量形模量￿￿￿￿￿￿￿￿1.以以载荷荷试验测定土的定土的 变形模量形模量E0￿￿￿￿￿￿￿￿根据根据载荷荷试验的的观测数据，数据，绘制荷制荷载与与稳定沉降的关系曲定沉降的关系曲线（（p~s曲曲线）曲线的的开始部分往往接近于直开始部分往往接近于直线，与直，与直线段段终点点对应的荷的荷载称称为地基的地基的比例界限荷比例界限荷载92￿￿￿￿￿￿￿￿一般的一般的地基承地基承载力力设计值取接近于或稍超取接近于或稍超过此比例界限此比例界限值，，所所以以通通常常地地基基的的变形形处于于直直线变形形阶段段，，因因而而可可以以利利用用弹性性力力学学公公式式来来反反求求地地基基土土的的变形模量。

形模量￿￿￿￿￿￿￿￿用用载荷荷试验来来测定土的定土的变形模量，形模量，费时、、费力，且力，且费用用较高，高，对于深于深层土的土的试验结果果可靠性可靠性较差现应着重着重发展展现场快速快速测定定变形模量的方法（旁形模量的方法（旁压试验、触探、触探试验等）93￿￿￿￿￿￿￿￿2.变形模量与形模量与压缩模量模量※￿ ￿土的土的变形模量形模量E0是土体在是土体在无无侧限条件下限条件下的的应力与相力与相应的的应变的比的比值※￿ ￿土土的的压缩模模量量Es是是土土体体在在完完全全侧限限条条件件下下的有效的有效应力与相力与相应的的应变的比的比值￿￿￿￿￿￿￿￿由由侧向不允向不允许膨膨胀的条件，可以得到土的条件，可以得到土的静止的静止侧压力系数力系数K0与泊松比与泊松比 的关系的关系94￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿由由竖向向的的应力力、、应变关关系系以以及及压缩模模量量的的定定义可可得得到到土土的的变形形模模量量与与压缩模模量量换算算的的理理论关系公式关系公式95第第7节节 地基的最终沉降量地基的最终沉降量￿￿￿￿￿￿￿￿在荷在荷载作用下，地基土体作用下，地基土体发生生变形，形，地基地基产生沉降。

地基沉降是随生沉降地基沉降是随时间而而发展展的主要介的主要介绍两种两种计算地基最算地基最终沉降量的沉降量的方法：方法：传统的分的分层总和法和法和和规范推荐的分范推荐的分层总和法和法如果沉降如果沉降计算的分算的分层总和法所和法所采用的土的采用的土的压缩性指性指标源自源自压缩仪的的测定定成果，成果，则可称可称为单向向压缩分分层总和法和法96一、一、传统的分的分层总和法和法￿￿￿￿￿￿￿￿采用分采用分层总和法和法计算地基的算地基的最最终沉降量沉降量时，将，将压缩层范范围内的土内的土层分成分成n个分个分层，，应用用弹性理性理论计算在荷算在荷载作用下作用下各分各分层中的附加中的附加应力，采用力，采用单向向压缩条件下条件下的的压缩性指性指标，分，分别计算各分算各分层的的压缩量，量，然后求和得到然后求和得到总沉降￿￿￿￿￿￿￿￿各分各分层压缩量的量的计算方法与薄算方法与薄压缩层地地基的沉降基的沉降计算方法相同算方法相同97单向分向分层总和法假和法假设：： 1.基底附加基底附加压力力为局部柔性荷局部柔性荷载，，对非非均均质地地基基，，由由其其引引起起的的附附加加应力力分分布布可可按均按均质地基地基计算；算； 2.只只须计算算竖向附加向附加应力作用下的土力作用下的土层压缩变形形导致的地基沉降，剪致的地基沉降，剪应力可忽略不力可忽略不计；； 3.土土层压缩时不不发生生侧向向变形。

形￿￿￿￿￿￿￿￿由于以上假由于以上假设，各分，各分层的土就的土就处于于单向向压缩状状态，，应采用采用侧限条件限条件下得到的下得到的压缩性性指指标来来计算各分算各分层的的压缩量98￿￿￿￿￿￿￿￿地基土的地基土的压缩性随着深度的性随着深度的增大而降低，局部荷增大而降低，局部荷载引起的附引起的附加加应力又随深度的增大而减少，所以超力又随深度的增大而减少，所以超过一一定深度的土，其定深度的土，其变形形对沉降量的沉降量的贡献小到可献小到可忽略不忽略不计沉降时应考考虑其土体其土体变形的深度形的深度范范围内的土内的土层称称为地基地基压缩层，，该深度称深度称为地基沉降地基沉降计算深度算深度（（地基地基压缩层厚度厚度）99￿￿￿￿￿￿￿￿地基沉降地基沉降计算深度的下限，算深度的下限，一般取在地基附加一般取在地基附加应力等于自力等于自重重应力的力的20%处，如在，如在该深度以下有高深度以下有高压缩性土性土层，，则计算深度下限取在一般取在地基算深度下限取在一般取在地基附加附加应力等于自重力等于自重应力的力的10%处￿￿￿￿￿￿￿￿这种确定沉降种确定沉降计算深度的算深度的传统方法称方法称为应力比法力比法。

100￿￿￿￿￿￿￿￿地基地基压缩层厚度范厚度范围内的内的分分层厚度一般取厚度一般取b（（b为基底基底宽度）或度）或1~2m，不同土，不同土层之之间的分界面和地的分界面和地下水面是当然的分下水面是当然的分层面￿￿￿￿￿￿￿￿计算地基最算地基最终沉降量沉降量s的分的分层总和法的公和法的公式如下：式如下：101二、二、规范推荐的分范推荐的分层总和法和法￿￿￿￿￿￿￿￿与与传统的分的分层总和法和法相同相同之之处：也采用：也采用单向向压缩条件下的条件下的压缩性指性指标; ;￿￿￿￿￿￿￿￿与与传统的分的分层总和法和法不同之不同之处：： 1.采用平均附加采用平均附加应力系数；力系数； 2.规定了地基沉降定了地基沉降计算深度的算深度的标准，考准，考虑了基了基础大小大小这一因素，比一因素，比应力比法更力比法更为合理；合理； 3.提出了地基的沉降提出了地基的沉降计算算经验系数，使得系数，使得计算算结果接近于果接近于实测值102￿￿￿￿￿￿￿￿地基沉降地基沉降计算深度就是第算深度就是第n分分层层底深度底深度zn，确定，确定zn的的规范范方法称方法称为变形比法形比法￿￿￿￿￿￿￿￿规范范规定定须将地基将地基计算沉降量算沉降量s′乘以沉乘以沉降降计算算经验系数系数 s加以修正，沉降加以修正，沉降计算算经验系数根据地区沉降系数根据地区沉降观测资料及料及经验确定。

确定103第第8节节 应力历史对应力历史对 地基沉降的影响地基沉降的影响一、沉一、沉积土土层的的应力力历史史￿￿￿￿￿￿￿￿天然土天然土层在在历史上所史上所经受受过的包括自的包括自重重压力和其他荷力和其他荷载作用形成的最大作用形成的最大竖向有向有效固效固结压力，称力，称为先期（前期）固先期（前期）固结压力力，，常用常用pc表示￿￿￿￿￿￿￿￿通常将地基中土体的先期固通常将地基中土体的先期固结压力与力与现有上覆土有上覆土层压力之比定力之比定义为超固超固结比比OCR104根根据据OCR的的大大小小，，可可对土土所所处的的不不同同固固结状状态进行划分OCR>1 超固超固结状状态=1 正常固正常固结状状态<1 欠固欠固结状状态105￿￿￿￿￿￿￿￿将室内将室内压缩曲曲线修正后得到修正后得到原始原始压缩曲曲线，并可确定土的，并可确定土的压缩性指性指标只要在地基沉降只要在地基沉降计算通常采用的算通常采用的分分层总和法中，将土的和法中，将土的压缩性指性指标改从原始改从原始压缩曲曲线确定，就可考确定，就可考虑应力力历史史对地基沉地基沉降的影响降的影响106￿￿￿￿￿￿￿￿正常固正常固结状状态的土其原始的的土其原始的e~lgp曲曲线为一条直一条直线（（压缩指数指数为Cc）；）；￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿超超固固结状状态的的土土其其原原始始的的e~lgp曲曲线由由两两条条斜斜率率不不同同的的直直线构构成成（（压缩指指数数分分别为Ce和和 Cc ）；）；￿￿￿￿￿￿￿￿欠固欠固结状状态的土其原始的的土其原始的e~lgp曲曲线为一一条直条直线（（压缩指数指数为Cc ））107第第9节节 地基最终沉降地基最终沉降 计算问题综述计算问题综述一、各种分一、各种分层总和法的共同假和法的共同假设￿￿￿￿￿￿￿￿共同假共同假设：荷：荷载作用下的非均作用下的非均质地基地基中的附加中的附加应力分布，可以用均力分布，可以用均质弹性半空性半空间的理的理论解答来代替。

解答来代替￿￿￿￿￿￿￿￿分分层总和法以均和法以均质弹性半空性半空间的的应力力来来计算非均算非均质地基的地基的变形，在理形，在理论上上显然然不不协调108￿￿￿￿￿￿￿￿但是，但是，实践表明，地基沉降践表明，地基沉降计算的准确与否，更直接地取决算的准确与否，更直接地取决于方法本身能否反映地基的成于方法本身能否反映地基的成层性和非均性和非均质性、能否考性、能否考虑到土的到土的应力力- -应变关系的非关系的非线性，性，应力力计算精确度的影响算精确度的影响毕竟竟还居其次109第第10节节 饱和土的有效饱和土的有效 应力和渗透固结应力和渗透固结一、一、饱和土中的有效和土中的有效应力力￿￿￿￿￿￿￿￿有效有效应力原理：力原理：对于于饱和土和土二、太沙基一二、太沙基一维固固结理理论￿￿￿￿￿￿￿￿土的固土的固结是土力学学科中最根本的是土力学学科中最根本的课题之一110￿￿￿￿￿￿￿￿土的固土的固结过程的两种特性程的两种特性：：￿￿￿￿￿￿￿￿1.随着土中水的排出，土体随着土中水的排出，土体孔隙比减小，土体孔隙比减小，土体产生生压缩，体，体积变小；小；￿￿￿￿￿￿￿￿2.随着超静孔隙水随着超静孔隙水压力的消散，有效力的消散，有效应力逐力逐渐增大，土体的抗剪增大，土体的抗剪强度得到提高。

度得到提高￿￿￿￿￿￿￿￿工程中常工程中常应用固用固结过程的程的这两种特性，两种特性，通通过排水固排水固结法法对软粘土地基粘土地基进行改良，达行改良，达到减小工后沉降、提高地基承到减小工后沉降、提高地基承载力的目的力的目的111※￿ ￿固固结模型：模型：弹簧代表土簧代表土颗粒粒骨架，水代表孔隙水，活塞骨架，水代表孔隙水，活塞上的小孔象征土的渗透性和排水条件（孔的上的小孔象征土的渗透性和排水条件（孔的大小代表渗透性的大小代表渗透性的强弱）112￿￿￿￿￿￿￿￿一一维固固结理理论研究土体在研究土体在荷荷载作用下土中水的流作用下土中水的流动和土和土体的体的变形形仅发生在一个方向的土体固生在一个方向的土体固结问题￿￿￿￿￿￿￿￿一一维固固结理理论的基本假的基本假设：： 1.土是均土是均质、各向同性和完全、各向同性和完全饱和的；和的； 2.土粒和孔隙水都是不可土粒和孔隙水都是不可压缩的；的； 3.土土层的的压缩和土中水的渗流都是一和土中水的渗流都是一维的；的； 4.土中水的渗流服从达西定律；土中水的渗流服从达西定律；113 5.在渗透固在渗透固结中，土的渗透中，土的渗透系数系数k和和压缩系数系数a都是不都是不变的常数；的常数； 6.外荷外荷载是一次瞬是一次瞬时施加的，且在固施加的，且在固结过程中保持不程中保持不变；； 7.土体的固土体的固结变形是微小形是微小变形。

形114￿￿￿￿￿￿￿￿根据根据达西定律达西定律、、固固结渗流渗流的的连续条件条件、、应力力- -应变关系关系的的侧限条件限条件和和有效有效应力原理力原理，可推，可推导出出饱和和土的一土的一维固固结微分方程微分方程￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿结合合初始条件初始条件和和边界条件界条件，可求得上述，可求得上述方程的解答方程的解答115￿￿￿￿￿￿￿￿理理论上可以根据孔隙水上可以根据孔隙水压力力的解答，求得相的解答，求得相应的有效的有效应力的力的大小和分布，再算出任意大小和分布，再算出任意时刻基刻基础的沉降量的沉降量但是但是这样求解不甚方便所以引入固求解不甚方便所以引入固结度的度的概念，使概念，使问题得到得到简化￿￿￿￿￿￿￿￿所所谓固固结度，是指在某一固度，是指在某一固结应力作用力作用下，下，经某一某一时间t后，土体后，土体发生固生固结或孔隙水或孔隙水应力消散的程度力消散的程度116东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第九讲第九讲主讲教师主讲教师 童小童小东117第第11节节 地基沉降发展地基沉降发展 三分量三分量一、三一、三维应力状力状态下土的下土的变形和地基沉降形和地基沉降的的发展展￿￿￿￿￿￿￿￿地表局部荷地表局部荷载作用下，地基土作用下，地基土处于三于三维应力状力状态，土中孔隙水的排出也是三，土中孔隙水的排出也是三维的。

的￿￿￿￿￿￿￿￿饱和土和土单元体在受荷一瞬元体在受荷一瞬间，孔隙水，孔隙水来不及排出，故土的体来不及排出，故土的体积不会不会发生生变化118￿￿￿￿￿￿￿￿但是剪但是剪应力增量却使力增量却使单元元体体发生生剪切畸剪切畸变随着时间的的消逝，土中孔隙水排出使土体消逝，土中孔隙水排出使土体产生生固固结变形形当孔隙水当孔隙水压力完全消散，固力完全消散，固结过程完成之后，程完成之后，土体在不土体在不变的有效的有效应力作用下，力作用下，产生生蠕蠕变变形形￿￿￿￿￿￿￿￿三三维应力状力状态下，按下，按变形机理，地基土形机理，地基土体的体的总沉降可以分成三部分：沉降可以分成三部分：瞬瞬时沉降沉降，，固固结沉降沉降，，次固次固结沉降沉降119￿￿￿￿￿￿￿￿目前关于目前关于瞬瞬时沉降沉降、、固固结沉降沉降和和次固次固结沉降沉降的的计算算结果，果，与与实际情况尚存在情况尚存在较大差距￿￿￿￿￿￿￿￿从从实用上看，可采用信息化施工，利用用上看，可采用信息化施工，利用沉降沉降观测资料来推算后期沉降量（料来推算后期沉降量（双曲双曲线法法、、对数曲数曲线法法等）120第第3章章 内容勘误内容勘误1.p42：：图2-3中中第第2层土土的的竖向向自自重重应力力计算公式算公式“ 1h1-  2h2”+：从上向下第：从上向下第3行式（行式（2-4））应为1213.p51：：从上向下第从上向下第1行行“为P0”：倒数第：倒数第1行式（行式（2-26）中）中“ z”p0 x5.p72：倒数第：倒数第5行行“限条件下的限条件下的竖向附加向附加应力与相力与相应的的应变增量之比增量之比值。

增量增量1226.p76：：倒数第倒数第4行行“土的土的测压力力….”侧7.p82：从上向下第：从上向下第4行行“可以引入一个系数可以引入一个系数a，，….”，式（，式（2-73b））也做相也做相应改正 8.p93：：从上向下第从上向下第9行式（行式（2-88）中的）中的“pei”应为“pci”：：从上向下第从上向下第14行行“…上作用着法向力上作用着法向力p（（图2-48），），…”P12310.p102：倒数第：倒数第6行式（行式（2-107）） “ ”应为 “ ”124第第3章章 重点内容重点内容1.土中自重土中自重应力的力的计算算2.地基附加地基附加应力的力的计算方法算方法3.土的土的压缩性指性指标4.计算算地地基基最最终沉沉降降的的传统的的分分层总和和法法和和规范推荐的分范推荐的分层总和法和法125第第3章章 作业作业p111：：2-1，，2-5，，2-6，，2-8126东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第四章第四章主讲教师主讲教师 童小童小东127第第4章章 土的抗剪强度土的抗剪强度第第1节 概述概述第第2节 库伦公式和莫公式和莫尔-库伦强度理度理论第第3节 抗剪抗剪强度的度的测定方法定方法第第4节 饱和粘性土的抗剪和粘性土的抗剪强度度第第5节 无粘性土的抗剪无粘性土的抗剪强度度128第第1节节 概述概述￿￿￿￿￿￿￿￿土的抗剪土的抗剪强度度是土体抵抗是土体抵抗剪切剪切破坏的破坏的极限能力极限能力。

￿￿￿￿￿￿￿￿土的抗剪土的抗剪强度度对地基承地基承载力、力、挡土土墙土土压力和土坡力和土坡稳定等定等问题产生直接影响生直接影响129￿￿￿￿￿￿￿￿土的抗剪土的抗剪强度一般可分度一般可分为两部分：一部分与两部分：一部分与颗粒粒间的法的法向向应力有关，通常呈正比例关系，其本力有关，通常呈正比例关系，其本质是是摩擦力摩擦力；另一部分是与法向；另一部分是与法向应力无关的土粒力无关的土粒之之间的粘的粘结力，通常称力，通常称为粘聚力粘聚力130第第2节节 库伦公式和莫尔库伦公式和莫尔- 库伦强度理论库伦强度理论一、一、库伦公式公式131c和和 称称为抗剪抗剪强度指度指标影影响响因因素素土土的的抗抗剪剪强度度的的内在因素内在因素外在因素：外在因素：试验时的排水条件等因素的排水条件等因素颗粒粒间的有效法向的有效法向应力力土的孔隙比土的孔隙比132表表达达方方法法土土的的抗抗剪剪强度度的的总应力法：力法：总应力力强度指度指标有效有效应力法：力法：有效有效应力力强度指度指标133二、莫二、莫尔-库伦强度理度理论￿￿￿￿￿￿￿￿莫莫尔提出：材料的破坏提出：材料的破坏为剪切破坏剪切破坏，当任一平面上的，当任一平面上的剪剪应力力等于材料等于材料的的抗剪抗剪强度度时该点就点就发生破坏，破坏面上的生破坏，破坏面上的剪剪应力力 f是是该面上法向面上法向应力力 的函数的函数￿￿￿￿￿￿￿￿此函数在此函数在 f-  坐坐标中是一条曲中是一条曲线，称，称为莫莫尔包包线（抗剪（抗剪强度包度包线））,如下如下图实线所所示。

示134￿￿￿￿￿￿￿￿莫莫尔包包线表示材料在不同表示材料在不同应力作用下达力作用下达到到极限状极限状态时，滑，滑动面上法向面上法向应力力 与剪与剪应力力 f 的关系莫莫尔包包线135￿￿￿￿￿￿￿￿理理论分析和分析和实践都践都证明，明，莫莫尔理理论对土比土比较合适，土合适，土的莫的莫尔包包线通常可以近似地用通常可以近似地用直直线代替（如代替（如上上图的虚的虚线所示），所示），该直直线的方程就是的方程就是库伦公式公式表示的方程表示的方程￿￿￿￿￿￿￿￿用用库伦公式表示莫公式表示莫尔包包线的的强度理度理论称称为莫莫尔-库伦强度理度理论￿￿￿￿￿￿￿￿当土体中任意一点在某一平面上的剪当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪力达到土的抗剪强度度时，就，就发生剪切破坏生剪切破坏1360A￿￿￿￿￿￿￿￿莫莫尔圆可以表示土体中一点的可以表示土体中一点的应力状力状态，莫，莫尔圆圆周上各点的坐周上各点的坐标就表示就表示该点点在相在相应平面上的平面上的正正应力力和和剪剪应力力137￿￿￿￿￿￿￿￿如果如果给定了土的抗剪定了土的抗剪强度度指指标c和和 以及土中某点的以及土中某点的应力力状状态，，则可将可将抗剪抗剪强度包度包线与与莫莫尔应力力圆画画在同一在同一张坐坐标图上，抗剪上，抗剪强度包度包线与莫与莫尔应力力圆的关系可能有：的关系可能有：￿￿￿￿￿￿￿￿1.整个莫整个莫尔圆位于抗剪位于抗剪强度包度包线的下方。

的下方说明明该点在任何平面上的剪点在任何平面上的剪应力都小于土的力都小于土的抗剪抗剪强度，所以不会度，所以不会发生剪切破坏；生剪切破坏；138￿￿￿￿￿￿￿￿2.莫莫尔圆与抗剪与抗剪强度包度包线相切，切点相切，切点为A说明在明在A点点所代表的平面上，剪所代表的平面上，剪应力正好达到抗剪力正好达到抗剪强度，度，该点就点就处于于极限平衡状极限平衡状态这时的莫的莫尔圆称称为极限极限应力力圆￿￿￿￿￿￿￿￿3.抗剪抗剪强度包度包线是莫是莫尔圆的一条的一条割割线，，实际上上这种情况是不可能出种情况是不可能出现的，因的，因为该点点任何方向上的剪任何方向上的剪应力都不可能超力都不可能超过土的抗剪土的抗剪强度因为土的抗剪土的抗剪强度是土体抵抗剪切破度是土体抵抗剪切破坏的坏的极限能力极限能力1390Ac莫莫尔圆与抗剪与抗剪强度之度之间的关系的关系140￿￿￿￿￿￿￿￿由极限由极限应力力圆当中的几何当中的几何关系，可以推关系，可以推导得出：得出：￿￿￿￿￿￿￿￿1.粘性土的极限平衡条件粘性土的极限平衡条件为141￿￿￿￿￿￿￿￿2.无粘性土的极限平衡条件无粘性土的极限平衡条件为142￿￿￿￿￿￿￿￿3.破坏面与大主破坏面与大主应力面的力面的夹角角为 。

143第第3节节 抗剪强度的抗剪强度的 测定方法测定方法※ 测定土的抗剪定土的抗剪强度的方法有多种度的方法有多种的的室室内内方方法法测定定土土抗抗剪剪强度度直接剪切直接剪切试验三三轴压缩试验无无侧限抗限抗压强度度试验144一、直接剪切一、直接剪切试验￿￿￿￿￿￿￿￿应变控制式直剪控制式直剪仪的的试验原理：原理：对同一种土至少取同一种土至少取4个平行个平行试样，分，分别在不在不同垂直同垂直压力力 下剪切破坏，将下剪切破坏，将试验结果果绘制制抗剪抗剪强度度 f与相与相应垂直垂直压力力 的关系的关系图试验结果表明，果表明，对于粘性土于粘性土 f ~  基本上呈直基本上呈直线关关系，直系，直线方程可用方程可用库伦公式表示；公式表示；对于无粘于无粘性土，性土，  f ~  则是通是通过原点的直原点的直线145直接剪切直接剪切仪的的优点点构造构造简单操作方便操作方便限定剪切面不一定是最薄弱面限定剪切面不一定是最薄弱面剪切面上剪剪切面上剪应力分布不均匀力分布不均匀的的缺缺点点直直接接剪剪切切仪剪切面在剪切剪切面在剪切过程中是逐程中是逐渐缩小的小的不能不能严格控制排水条件，不能量格控制排水条件，不能量测孔隙水孔隙水压力力146二、三二、三轴压缩试验￿￿￿￿￿￿￿￿三三轴压缩仪的的试验原理：原理：对同一种土至少取同一种土至少取3个平行个平行试样，分，分别在不在不同周同周围压力力 3下剪切破坏，将下剪切破坏，将试验结果果绘制制为若干个若干个极限极限应力力圆。

根据莫根据莫尔-库伦理理论，，这一一组极限极限应力力圆的公共切的公共切线即即为土的土的抗剪抗剪强度包度包线，可近似取，可近似取为一条直一条直线，直，直线的方的方程即程即为库伦公式公式所表示的方程所表示的方程1470c三三轴压缩试验原理原理148的的优点点三三轴压缩仪能能较严格地控制排水条件格地控制排水条件能量能量测试样中孔隙水中孔隙水压力的力的变化化剪切破坏面剪切破坏面为最薄弱面最薄弱面的的缺缺点点三三轴压缩仪试验设备、、试验过程相程相对复复杂试样的受力状的受力状态为轴对称情况，称情况，与与实际土体的受力状土体的受力状态未必相符未必相符149￿￿￿￿￿￿￿￿直接剪切直接剪切试验和三和三轴压缩试验按按剪切前剪切前的的固固结程度程度和和剪剪切切时的的排水条件排水条件，可以分，可以分为三种三种试验方法：方法：￿￿￿￿￿￿￿￿1.不固不固结不排水不排水试验；；￿￿￿￿￿￿￿￿2.固固结不排水不排水试验；；￿￿￿￿￿￿￿￿3.固固结排水排水试验；；150三、无三、无侧限抗限抗压强度度试验￿￿￿￿￿￿￿￿无无侧限抗限抗压强度度试验可以可以看作看作围压 3=0的三的三轴不排水剪切不排水剪切试验，，试件件剪切破坏剪切破坏时试样所能承受的最大所能承受的最大轴向向压力力qu称称为无无侧限抗限抗压强度度。

根据根据试验结果，只能果，只能作一个极限作一个极限应力力圆（（  1= qu 、、 3=0），），对于于一般粘性土就无法作出破坏包一般粘性土就无法作出破坏包线151￿￿￿￿￿￿￿￿而而对于于饱和粘性土，根据和粘性土，根据三三轴不固不固结不排水不排水试验的的结果，果，其破坏包其破坏包线接近于一条接近于一条水平水平线，即，即 u=0如如仅需需测定定饱和粘性土的不排水抗剪和粘性土的不排水抗剪强度，就度，就可以利用比可以利用比较简单的无的无侧限抗限抗压强度度试验代代替三替三轴试验1520cu无无侧限抗限抗压强度度试验qu153￿￿￿￿￿￿￿￿无无侧限抗限抗压强度度试验所得的所得的极限极限应力力圆的的水平切水平切线就是破坏包就是破坏包线154第第4节节 饱和粘性土的饱和粘性土的 抗剪强度抗剪强度一、不固一、不固结不排水抗剪不排水抗剪强度度￿￿￿￿￿￿￿￿不固不固结不排水不排水试验（（UU试验）是在）是在施施加周加周围压力力时不排水不排水（不固（不固结），且在），且在施施加加轴向向压力直至剪切破坏的整个力直至剪切破坏的整个试验过程程中中也也不允不允许排水排水（不排水）。

不排水）155￿￿￿￿￿￿￿￿如果有一如果有一组饱和粘性土和粘性土试件，件，都先在某一周都先在某一周围压力下固力下固结至至稳定，定，试件中的初始孔隙水件中的初始孔隙水压力力为零，然后分零，然后分别在不排水条件下施加周在不排水条件下施加周围压力和力和轴向向压力力直至剪切破坏直至剪切破坏试验结果果见下下图1560cu饱和粘性土的不固和粘性土的不固结不排水不排水试验157￿￿￿￿￿￿￿￿图中三个中三个实线圆分分别表示表示三个三个试件在不同的件在不同的围压作用下作用下破坏破坏时的的总应力力圆，虚，虚线表示有效表示有效应力力圆试验结果表明，果表明，虽然三个然三个试件的件的围压不同，不同，但破坏但破坏时的的主主应力差相等力差相等，所以三个，所以三个总应力力圆的直径相同，所以破坏包的直径相同，所以破坏包线是一条是一条水平水平线，，可得可得158￿￿￿￿￿￿￿￿由于在不排水条件下，由于在不排水条件下，试样在在试验过程中程中含水量含水量不不变，，体体积不不变，改，改变周周围压力增量只能引起力增量只能引起孔隙水孔隙水压力力的的变化，并不会改化，并不会改变试样中的中的有效有效应力力，，各各试件在剪切前的有效件在剪切前的有效应力相等，因此抗剪力相等，因此抗剪强度不度不变。

￿￿￿￿￿￿￿￿如果在如果在较高的剪前固高的剪前固结压力下力下进行不固行不固结不排水不排水试验，就会得到，就会得到较大的不排水抗剪大的不排水抗剪强度159￿￿￿￿￿￿￿￿由于只能得到一个有效由于只能得到一个有效应力力圆，所以不能得到有效，所以不能得到有效应力破坏力破坏包包线，不固，不固结不排水不排水试验只用于只用于测定定饱和土和土的不排水的不排水强度，所以可以用无度，所以可以用无侧限抗限抗压强度度试验代替三代替三轴压缩试验来来测定定饱和土的不排和土的不排水抗剪水抗剪强度 160※ 不固不固结不排水不排水试验的的“不固不固结”是在保持是在保持试样原来有效原来有效应力不力不变的情况下，在三的情况下，在三轴压力室的周力室的周围压力力下不再排水固下不再排水固结如果饱和粘性土从未固和粘性土从未固结过，，则其中的有效其中的有效应力力为零（先期固零（先期固结压力力也也为零），表零），表现为一种泥一种泥浆状土，其抗剪状土，其抗剪强度必然也等于零度必然也等于零161二、固二、固结不排水抗剪不排水抗剪强度度￿￿￿￿￿￿￿￿固固结不排水不排水试验（（CU试验））是在是在施加周施加周围压力力时充分排水充分排水（固（固结），而），而在在施加施加轴向向压力直至剪切破坏的整个力直至剪切破坏的整个试验过程中程中不允不允许排水排水（不排水）。

不排水）￿￿￿￿￿￿￿￿饱和粘性土的固和粘性土的固结不排水抗剪不排水抗剪强度受度受应力力历史史的影响，所以首先要区分的影响，所以首先要区分试样是是处于于什么什么样的的固固结状状态162￿￿￿￿￿￿￿￿如果如果试样所受到的周所受到的周围固固结压力力 3大于它所曾受到的最大固大于它所曾受到的最大固结压力力pc（（先期固先期固结压力力），），则称称试样处于于正常固正常固结状状态；而如果；而如果 3 < pc ，，则称称试样处于于超固超固结状状态￿￿￿￿￿￿￿￿不同固不同固结状状态的的试样，其抗剪，其抗剪强度性状度性状是不同的是不同的163￿￿￿￿￿￿￿￿正常固正常固结状状态的的试样在在剪切剪切过程中体程中体积有减小的有减小的趋势（（剪剪缩），但由于不允），但由于不允许排水，故排水，故产生生正正的孔隙水的孔隙水压力力；而；而强超固超固结状状态的的试样在剪在剪切切过程中，先表程中，先表现为剪剪缩（（产生正的孔隙水生正的孔隙水压力），然后力），然后转为剪剪胀（（产生生负的孔隙水的孔隙水压力）164东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第十二讲第十二讲主讲教师主讲教师 童小童小东165￿￿￿￿￿￿￿￿1.正常固正常固结状状态的土的土样￿￿￿￿￿￿￿￿下下图表示正常固表示正常固结状状态的的饱和粘性土的固和粘性土的固结不排水不排水试验结果，果，图中用中用实线表示的表示的为总应力力圆和和总应力破坏包力破坏包线，，用用虚虚线表示的表示的为有效有效应力力圆和有效和有效应力破坏力破坏包包线，，uf为剪切破坏剪切破坏时的孔隙水的孔隙水压力。

因力因为剪切剪切过程中不排水，根据有效程中不排水，根据有效应力原理可知，力原理可知，有效有效应力力圆与与总应力力圆直径相等直径相等，，位置不同位置不同1660正常固正常固结状状态饱和粘性土和粘性土固固结不排水不排水试验结果果167￿￿￿￿￿￿￿￿因因为正常固正常固结状状态的的试样在在剪切破坏剪切破坏时产生生正的孔隙水正的孔隙水压力力，，故有效故有效应力力圆在在总应力力圆的的左左边￿￿￿￿￿￿￿￿总应力破坏包力破坏包线和有效和有效应力破坏包力破坏包线都都通通过原点原点，，说明固明固结压力力为零的土不会具有零的土不会具有抗剪抗剪强度度168￿￿￿￿￿￿￿￿2.超固超固结状状态的土的土样￿￿￿￿￿￿￿￿超固超固结状状态的的饱和粘性土和粘性土的固的固结不排水剪切不排水剪切试验得到的得到的总应力破坏包力破坏包线如下如下图所示，是一条略平所示，是一条略平缓的曲的曲线，可近，可近似以直似以直线ab代替，与正常固代替，与正常固结状状态土的固土的固结不排水破坏包不排水破坏包线bc相交，相交，bc的延的延长线通通过原原点实用上将用上将abc折折线取取为一条直一条直线1690ccu超固超固结状状态土的固土的固结不排水不排水试验abc超固超固结状状态正常固正常固结状状态170￿￿￿￿￿￿￿￿有效有效应力力圆和有效和有效应力破坏力破坏包包线如下如下图中虚中虚线所示。

由于所示由于超超固固结状状态的土的土样在剪切破坏在剪切破坏时，，产生生负的孔的孔隙水隙水压力力，有效，有效应力力圆在在总应力力圆的的右右边；；正常固正常固结状状态的土的土样在剪切破坏在剪切破坏时，，产生生正正的孔隙水的孔隙水压力力，故有效，故有效应力力圆在在总应力力圆的的左左边1710超固超固结状状态土的固土的固结不排水不排水试验超固超固结状状态正常固正常固结状状态172三、固三、固结排水抗剪排水抗剪强度度￿￿￿￿￿￿￿￿固固结排水排水试验（（CD试验））是在是在施加周施加周围压力力时充分排水充分排水（固（固结），而），而在在施加施加轴向向压力直至剪切破坏的整个力直至剪切破坏的整个试验过程中程中允允许排水排水（排水）￿￿￿￿￿￿￿￿所以在整个所以在整个试验过程中，土程中，土样中的孔隙中的孔隙水水压力始力始终为零，零，总应力最后完全力最后完全转化化为有有效效应力，力，所以所以总应力力圆就是有效就是有效应力力圆，，总应力破坏包力破坏包线就是有效就是有效应力破坏包力破坏包线1730正常固正常固结状状态土的固土的固结排水排水试验其其破破坏坏包包线通通过原原点点正正常常固固结状状态的的土土，，1740超固超固结状状态土的固土的固结排水排水试验超固超固结状状态正常固正常固结状状态取取为一一条条直直线。

包包线略略弯弯曲曲，，实用用上上近近似似超超固固结状状态的的土土，，其其破破坏坏175￿￿￿￿￿￿￿￿试验结果表明，果表明，对于同一于同一种土，固种土，固结排水排水试验得到的得到的cd、、 d与固与固结不排水不排水试验得到的得到的c'、、  '很接近，很接近，由于固由于固结排水排水试验所需的所需的时间太太长，故，故实用用上用上用c'、、  '代替代替cd、、 d 176￿￿￿￿￿￿￿￿对同一种同一种饱和粘性土，和粘性土，分分别在三种不同的排水条件在三种不同的排水条件下下进行剪切行剪切试验如果用总应力表示，将得力表示，将得到完全不同的到完全不同的试验结果，而以有效果，而以有效应力表示，力表示，则不不论采用哪种采用哪种试验方法，都得到近乎同一方法，都得到近乎同一条有效条有效应力破坏包力破坏包线￿￿￿￿￿￿￿￿所以所以说，，抗剪抗剪强度与度与总应力没有唯一的力没有唯一的对应关系，而与有效关系，而与有效应力有唯一的力有唯一的对应关系关系1770正常固正常固结状状态饱和粘性土在三种和粘性土在三种不同不排水条件下的剪切不同不排水条件下的剪切试验结果果178四、抗剪四、抗剪强度指度指标的的选择￿￿￿￿￿￿￿￿饱和粘性土的抗剪和粘性土的抗剪强度度性状是很复性状是很复杂的，它不的，它不仅与与剪切条件剪切条件有关，有关，还与与土的土的应力力历史史等因素有关。

由于等因素有关由于实际工工程条件的复程条件的复杂性，用性，用实验室的室的试验条件去完条件去完全模全模拟现场条件是不可能的所以条件是不可能的所以针对具体具体的工程的工程问题，确定土的抗剪，确定土的抗剪强度指度指标的方法的方法只能是尽可能地模只能是尽可能地模拟实际工况来工况来进行行试验179￿￿￿￿￿￿￿￿一般一般认为：由三：由三轴固固结不排水不排水试验确定的有效确定的有效应力力强度指度指标c'、、  '宜用于分析地基的宜用于分析地基的长期期稳定定性；而性；而对于于饱和和软粘土地基的短期粘土地基的短期稳定定问题，，则宜采用不固宜采用不固结不排水不排水试验的的强度指度指标，以，以总应力法力法进行分析180￿￿￿￿￿￿￿￿对于一般的工程于一般的工程问题多多采用采用总应力分析法，其指力分析法，其指标和和测试方法的方法的选择原原则如下：如下：￿￿￿￿￿￿￿￿1.若建筑物施工速度若建筑物施工速度较快，而地基土的快，而地基土的透水性和排水条件不良透水性和排水条件不良时，可采用，可采用三三轴不固不固结不排水不排水试验或或直剪的快剪直剪的快剪试验结果；果；￿￿￿￿￿￿￿￿2.若地基上荷若地基上荷载的增加速率的增加速率较慢，而地慢，而地基土的透水性基土的透水性较高且排水条件高且排水条件较佳佳时，，则可可以采用以采用固固结排水排水或或慢剪慢剪试验的的结果；果；181￿￿￿￿￿￿￿￿3.若若实际工况介于上两种工况介于上两种情况之情况之间，可用，可用固固结不排水不排水或或固固结快剪快剪的的试验结果；果；￿￿￿￿￿￿￿￿4.由于由于实际加荷条件和土性的复加荷条件和土性的复杂性，性，而且在建筑物的施工和使用而且在建筑物的施工和使用过程中都要程中都要经历不同的固不同的固结状状态，因此，，因此，确定确定强度指度指标还应结合工程合工程经验。

182东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第十三讲第十三讲主讲教师主讲教师 童小童小东183第第5节节 无粘性土的无粘性土的 抗剪强度抗剪强度￿￿￿￿￿￿￿￿不同初始孔隙比不同初始孔隙比e0的同一种砂土在相的同一种砂土在相同的周同的周围压力力 3下下受剪，其受剪，其应力力~应变关系关系表明：表明：￿￿￿￿￿￿￿￿1.密密实的的紧砂，其初始孔隙比砂，其初始孔隙比较小，小，应力力~应变关系具有明关系具有明显的峰的峰值，超，超过峰峰值后，随后，随应变的增加，的增加，应力逐步降低，呈力逐步降低，呈应变软化型化型，体，体积变化主要表化主要表现为剪剪胀184￿￿￿￿￿￿￿￿2.松砂的松砂的应力力~应变关系呈关系呈应变硬化型硬化型，，对同一种土，同一种土，紧砂和松砂的砂和松砂的强度最度最终趋向同一向同一值松砂受剪松砂受剪其体其体积减小（减小（剪剪缩）￿￿￿￿￿￿￿￿3.在在高周高周围压力力下，不下，不论砂土的松砂土的松紧如如何，受剪何，受剪时都将都将剪剪缩1850 1-  3砂土受剪砂土受剪时的的应力力~应变关系关系紧砂砂松砂松砂186￿￿￿￿￿￿￿￿由不同初始孔隙比由不同初始孔隙比e0的的试样在在同一同一压力力 3下下进行剪切行剪切试验，，可以得出初始孔隙比可以得出初始孔隙比e0与体与体积变化化 之之间的关系，相的关系，相应于于体体积变化化为零零的的初始孔隙比初始孔隙比称称为临界孔隙比界孔隙比ecv。

￿￿￿￿￿￿￿￿临界孔隙比是与界孔隙比是与侧压力力（（围压））  3有关有关的的 ，不同的，不同的 3可以得出不同的可以得出不同的ecv 1870e02-2ecv砂土的砂土的临界孔隙比界孔隙比188￿￿￿￿￿￿￿￿若若饱和砂土的初始孔隙比和砂土的初始孔隙比e0大于大于临界孔隙比界孔隙比ecv，在剪，在剪应力作用下由于剪力作用下由于剪缩必然使孔隙水必然使孔隙水压力增高，力增高，有效有效应力相力相应降低，降低，导致砂土的抗剪致砂土的抗剪强度度降低189￿￿￿￿￿￿￿￿当当饱和松砂受到和松砂受到动荷荷载作用，由于孔隙水来不及排作用，由于孔隙水来不及排出，孔隙水出，孔隙水压力不断增加，就有可能造成力不断增加，就有可能造成土体土体结构的破坏，有效构的破坏，有效应力降低力降低为零，使零，使得砂土象流体那得砂土象流体那样完全失去抗剪完全失去抗剪强度，度，这种种现象称象称为砂土的砂土的液化液化※ 临界孔隙比界孔隙比ecv对研究砂土液化具有重研究砂土液化具有重要意要意义1901.p124：：倒数第倒数第9行行“常固常固结不排水不排水强度度...”2.p125：第：第11行行 “…有效有效应力破坏包力破坏包线都都通原点通原点”状状态土的土的过3.p130：第：第11行行“不同的不同的 3可以得出不同可以得出不同的的eev值。

文中其余文中其余地方作相地方作相应替替换ecv第第4章章 内容勘误内容勘误1914.p127：例：例题3-1由例题的的已知条件知只已知条件知只对一个一个饱和粘和粘性土性土试样进行了固行了固结不排水不排水试验，所以只能，所以只能得到一个得到一个总应力表示的极限力表示的极限应力力圆和一个有和一个有效效应力表示的极限力表示的极限应力力圆例题中中说“整理整理试验结果得到果得到…”，由于，由于试样土土处于超固于超固结状状态（由（由 知），所以知），所以仅由一个有效由一个有效应力表示的极限力表示的极限应力力圆是无法得到有效是无法得到有效应力破力破坏包坏包线的192￿￿￿￿￿￿￿￿因此有效因此有效应力力强度参数度参数 、、 根本无法从一个根本无法从一个试样的的试验结果的整理得到本人果的整理得到本人认为：：例例题的出的出题内容的内容的描述描述有有问题））193￿￿￿￿￿￿￿￿解解题的的过程存在程存在概念概念问题我我们在前面已在前面已经了解到，同了解到，同样一个固一个固结不排水的不排水的试验结果，分果，分别用用总应力力和有效和有效应力来表述，得到的力来表述，得到的强度指度指标是不同是不同的。

的￿￿￿￿￿￿￿￿而例而例题的解答的解答过程中，程中，应力采用力采用总应力，力，却使用有效却使用有效应力的力的强度指度指标来来计算，是一种算，是一种概念的混淆概念的混淆由于本题已知的条件已知的条件仅为有效有效应力力强度指度指标，所以本，所以本题的解答，的解答，应力只能力只能采用有效采用有效应力，然后力，然后应用用有效有效应力原理力原理得到得到总应力的解答所以本例力的解答所以本例题的完整的完整过程如下：程如下：194【例【例题3-1】】一一组饱和粘性土和粘性土试样在三在三轴仪中中进行固行固结不不排水排水试验，整理，整理试验结果得有效内摩擦角果得有效内摩擦角 ' =24°，，c'=80kPa其中对一个一个试样施加的周施加的周围压力力 3 =200kPa，，试样破坏破坏时的主的主应力差力差 1 -  3 =280kPa，，测得的孔隙水得的孔隙水压力力uf=180kPa试求破坏面上的法向求破坏面上的法向应力和剪力和剪应力以及力以及试样中的最大剪中的最大剪应力195【解】【解】 有效的主有效的主应力分力分别为196剪切破坏面与大主剪切破坏面与大主应力作用面力作用面的的夹角角为由式（由式（3-5））计算破坏面上的法向有效算破坏面上的法向有效应力力 '和剪和剪应力力  ：：197破坏面上的法向破坏面上的法向应力力  为198￿￿￿￿￿￿￿￿最大剪最大剪应力力发生在生在  =45°的的平面上，所以平面上，所以199第第4章章 重点内容重点内容1.抗剪抗剪强度的含度的含义2.莫莫尔-库伦强度理度理论3.测定抗剪定抗剪强度的直接剪切度的直接剪切试验4.饱和和粘粘性性土土在在不不同同排排水水条条件件下下描描述述抗抗剪剪强度的度的总应力法和有效力法和有效应力法力法5.临界孔隙比界孔隙比200第第4章章 作业作业p130：：3-1，，3-2，，3-5，，3-8201东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第五章第五章主讲教师主讲教师 童小童小东202第第5章章 土压力、地基承载土压力、地基承载 力和土坡稳定性力和土坡稳定性第第1节 概述概述第第2节 挡土土墙上的土上的土压力力第第3节 朗肯土朗肯土压力理力理论第第4节 库伦土土压力理力理论第第5节 挡土土墙设计第第6节 地基破坏型式和地基承地基破坏型式和地基承载力力第第7节 土坡的土坡的稳定性分析定性分析203第第1节节 概概 述述￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙是防止土体坍塌的是防止土体坍塌的构筑物，在工程建构筑物，在工程建设领域得到广泛域得到广泛应用。

用￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙的的结构型式可以分构型式可以分为重力式重力式、、悬臂式臂式和和扶壁式扶壁式￿￿￿￿￿￿￿￿土土压力力是指是指挡土土墙后的填土因自重或后的填土因自重或外荷外荷载作用作用对墙背背产生的生的侧向向压力204￿￿￿￿￿￿￿￿土土压力是力是挡土土墙的主要外的主要外荷荷载，所以，所以设计挡土土墙时首先首先要确定土要确定土压力的性力的性质、大小、方向和作用点大小、方向和作用点土土压力力主主动土土压力力静止土静止土压力力被被动土土压力力205￿￿￿￿￿￿￿￿地基承地基承载力力是指地基承受是指地基承受建筑物荷建筑物荷载的能力地基在建的能力地基在建筑物荷筑物荷载作用下，如果作用下，如果发生剪切破坏，就会生剪切破坏，就会对建筑物的建筑物的稳定性定性产生不利的影响因此，生不利的影响因此，在地基在地基计算中，算中，应验算地基的承算地基的承载力土土坡坡天然土坡天然土坡人工土坡人工土坡206￿￿￿￿￿￿￿￿由于内在或外在因素的影响，由于内在或外在因素的影响，土坡可能土坡可能发生局部土体的滑生局部土体的滑动失失稳，造成事故并危及人身安全因此，，造成事故并危及人身安全因此，应验算算边坡的坡的稳定性，必要定性，必要时应采取适当的工程采取适当的工程措施来保措施来保证边坡的坡的稳定性。

定性207第第2节节 挡土墙上的挡土墙上的 土压力土压力￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙上的土上的土压力的大小和分布受到力的大小和分布受到墙体可能的移体可能的移动方向、方向、墙后填土的种后填土的种类、、填土面的形式等因素的影响填土面的形式等因素的影响￿￿￿￿￿￿￿￿根据根据墙的的位移情况位移情况和和墙后土体所后土体所处的的应力状力状态，土，土压力可分力可分为以下三种：以下三种：208￿￿￿￿￿￿￿￿1.主主动土土压力力：当：当挡土土墙向向离开土体方向离开土体方向偏移至土体达到偏移至土体达到极极限平衡状限平衡状态时，作用在，作用在墙上的土上的土压力，一般力，一般用用Ea表示￿￿￿￿￿￿￿￿2.被被动土土压力力：当：当挡土土墙向土体方向向土体方向偏偏移至土体达到移至土体达到极限平衡状极限平衡状态时，作用在，作用在挡土土墙上的土上的土压力，用力，用Ep表示￿￿￿￿￿￿￿￿3.静止土静止土压力力：当：当挡土土墙静止不静止不动，土，土体体处于于弹性平衡状性平衡状态时，土，土对墙的的压力，用力，用E0表示209滑滑 动动 面面Ea主主动土土压力力210滑滑 动动 面面Ep被被动土土压力力211E0静止土静止土压力力212￿￿￿￿￿￿￿￿试验研究表明：在相同条件研究表明：在相同条件下，静止土下，静止土压力大于主力大于主动土土压力力而小于被而小于被动土土压力，即有力，即有Ea

位移量213※ 静止土静止土压力的力的计算算￿￿￿￿￿￿￿￿在填土表面下任意深度在填土表面下任意深度z处的静止土的静止土压力力强度可按下式度可按下式计算：算：￿￿￿￿￿￿￿￿由上式可知，静止土由上式可知，静止土压力沿力沿墙高呈三角高呈三角形分布作用在形分布作用在单位位墙长上的静止土上的静止土压力力为：：214E0H静止土静止土压力的分布力的分布215第第3节节 朗肯土压力理论朗肯土压力理论￿￿￿￿￿￿￿￿朗肯土朗肯土压力理力理论是根据是根据半空半空间的的应力力状状态和和土的极限平衡条件土的极限平衡条件而得出的土而得出的土压力力计算方法￿￿￿￿￿￿￿￿研究一表面研究一表面为水平面的半空水平面的半空间（土体（土体向下和沿水平方向都伸展至无向下和沿水平方向都伸展至无穷）当整个土体都个土体都处于静止状于静止状态时，各点都，各点都处于于弹性平衡状性平衡状态216竖直截面上的法向直截面上的法向应力力为：：￿￿￿￿￿￿￿￿在离地表在离地表为z深度深度处取一取一单元体，元体，单元体水平截面上的法元体水平截面上的法向向应力等于力等于该处土的土的自重自重应力力，即，即217￿￿￿￿￿￿￿￿由于由于为半空半空间，所以土体内，所以土体内每一每一竖直面都是直面都是对称面称面，因此，因此竖直截面和水平截面上的剪直截面和水平截面上的剪应力都等于零，因力都等于零，因而相而相应截面上的法向截面上的法向应力力 z和和 x都是都是主主应力力，，此此时的的应力状力状态可用莫可用莫尔圆表示。

由于表示由于该点点处于于弹性平衡状性平衡状态，所以莫，所以莫尔圆位于抗剪位于抗剪强度包度包线（破坏包（破坏包线）的下方2180  zK0  z弹性平衡状性平衡状态时的莫的莫尔圆219￿￿￿￿￿￿￿￿如果使整个土体在水平方如果使整个土体在水平方向均匀向均匀伸展伸展（（ x x减小减小））或或压缩（（ x x增大增大），直到土体由），直到土体由弹性平衡状性平衡状态转为塑性平衡状塑性平衡状态￿￿￿￿￿￿￿￿1.土体在水平方向伸展土体在水平方向伸展￿￿￿￿￿￿￿￿上述上述单元体在水平截面上的法向元体在水平截面上的法向应力力 z不不变，而，而竖直截面上的法向直截面上的法向应力力 x却逐却逐渐减减小小，直至，直至满足极限平衡条件足极限平衡条件为止（称止（称为主主动朗肯状朗肯状态）220￿￿￿￿￿￿￿￿此此时，， x达到最低限达到最低限值 a，， a是小主是小主应力，力， z是大主是大主应力，力，莫莫尔圆与抗剪与抗剪强度包度包线（破坏包（破坏包线））相切相切剪切破坏面与剪切破坏面与水平面水平面的的夹角角为￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿2210  zK0  z a主主动朗肯状朗肯状态时的莫的莫尔圆222￿￿￿￿￿￿￿￿2.土体在水平方向土体在水平方向压缩￿￿￿￿￿￿￿￿上述上述单元体在水平截面上的元体在水平截面上的法向法向应力力 z不不变而而竖直截面上的法向直截面上的法向应力力 x却逐却逐渐增大增大，直至，直至满足极限平衡条件足极限平衡条件为止止（称（称为被被动朗肯状朗肯状态）。

此）此时，， x达到最高达到最高限限值 p，， p是大主是大主应力，力， z是小主是小主应力，莫力，莫尔圆与抗剪与抗剪强度包度包线（破坏包（破坏包线））相切相切剪切破坏面与切破坏面与竖直面直面的的夹角角为￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿2230  zK0  z p被被动朗肯状朗肯状态时的莫的莫尔圆2240  zK0  z a p三种状三种状态时的莫的莫尔圆225￿￿￿￿￿￿￿￿朗肯将上述原理朗肯将上述原理应用于用于挡土土墙的土的土压力力计算中，算中，设想用想用墙背直立背直立的的挡土土墙代替半空代替半空间左左边的土如果如果墙背与土的接触面上背与土的接触面上满足足剪剪应力力为零零的的边界界应力条件力条件以及以及产生主生主动或被或被动朗肯状朗肯状态的的边界界变形条件形条件，由此可推，由此可推导出主出主动和被和被动土土压力力计算公式而如果算公式而如果挡土土墙静止不静止不动，，则墙后土体的后土体的应力状力状态不不变226※ 朗肯土朗肯土压力理力理论的假的假设：：￿￿￿￿￿￿￿￿1.挡土土墙背面背面竖直；直；￿￿￿￿￿￿￿￿2.墙背光滑；背光滑；￿￿￿￿￿￿￿￿3.墙后填土面水平。

后填土面水平一、主一、主动土土压力力￿￿￿￿￿￿￿￿由莫由莫尔- -库伦强度理度理论知，当土体中某知，当土体中某点点处于极限平衡状于极限平衡状态时，大主，大主应力力 1和小主和小主应力力 3之之间满足：足：227￿￿￿￿￿￿￿￿1.无粘性土无粘性土228￿￿￿￿￿￿￿￿2.粘性土粘性土229￿￿￿￿￿￿￿￿当当挡土土墙偏离土体偏离土体时，由，由于于墙后土体中离地表深度后土体中离地表深度z处的的竖向向应力（大主力（大主应力）力） 不不变，而水，而水平平应力力 x却逐却逐渐减小直至减小直至进入入主主动朗肯状朗肯状态，，此此时 x为小主小主应力力 a ，由极限平衡条件公式，由极限平衡条件公式可得可得￿￿￿￿￿￿￿￿1.无粘性土无粘性土230￿￿￿￿￿￿￿￿2. 粘性土粘性土231￿￿￿￿￿￿￿￿由以上公式可知：由以上公式可知：￿￿￿￿￿￿￿￿1.无粘性土的主无粘性土的主动土土压力力强度与度与z成正比，沿成正比，沿墙高的高的压力呈三角形分布力呈三角形分布如取如取单位位墙长，，则主主动土土压力力为：：232EaH无粘性土的主无粘性土的主动土土压力力强度分布度分布图233￿￿￿￿￿￿￿￿2.粘性土的主粘性土的主动土土压力力强度包括两部分：一部分是度包括两部分：一部分是由自重引起的土由自重引起的土压力力强度度 ，另一部分是，另一部分是由粘聚力引起的由粘聚力引起的负侧压力力强度度 ，，这两部分土两部分土压力叠加的力叠加的结果如下果如下图所示。

所示234EaH粘性土的主粘性土的主动土土压力力强度分布度分布图adebc235￿￿￿￿￿￿￿￿其中其中ade部分是部分是负侧压力，力，对墙背而言是背而言是拉力拉力，但，但实际上上墙与土在很小的拉力作用下就会分离，从而与土在很小的拉力作用下就会分离，从而造成土造成土压力力为零所以粘性土的土零所以粘性土的土压力分布力分布仅是是abc部分￿￿￿￿￿￿￿￿a点离填土面的的深度点离填土面的的深度z0称称为临界深度界深度，，在填土面无荷在填土面无荷载的条件下，可令的条件下，可令 a=0求得求得z0的的值，可得，可得236如取如取单位位墙长计算，主算，主动土土压力力Ea为：：237二、被二、被动土土压力力￿￿￿￿￿￿￿￿当当墙受到外力作用而推向受到外力作用而推向土体土体时，填土中任意一点的，填土中任意一点的竖向向应力力 仍不仍不变，而水平向，而水平向应力力 x却逐却逐渐增大，直至增大，直至出出现被被动朗肯状朗肯状态此时，， x达最大限达最大限值 p ，因此，因此 p是大主是大主应力，也就是被力，也就是被动土土压力力强度，而度，而 z则是小主是小主应力。

由极限平衡条件公力由极限平衡条件公式可得式可得238￿￿￿￿￿￿￿￿1. 无粘性土无粘性土￿￿￿￿￿￿￿￿2. 粘性土粘性土239￿￿￿￿￿￿￿￿从以上公式可知：无粘性土从以上公式可知：无粘性土的被的被动土土压力力强度呈度呈三角形分布三角形分布；；粘性土的被粘性土的被动土土压力力强度呈度呈梯形分布梯形分布如取单位位墙长计算，算，则被被动土土压力可由下式力可由下式计算：算：￿￿￿￿￿￿￿￿1.无粘性土无粘性土240￿￿￿￿￿￿￿￿2.粘性土粘性土241Ep无粘性土的被无粘性土的被动土土压力力强度分布度分布图H242Ep粘性土的被粘性土的被动土土压力力强度分布度分布图243※ 当填土面有均布荷当填土面有均布荷载时的的土土压力力计算：算：￿￿￿￿￿￿￿￿当当挡土土墙后填土面有后填土面有连续均布荷均布荷载作用作用时，土，土压力的力的计算方法是算方法是将均布荷将均布荷载换算成算成当量的土重当量的土重当填土面水平当填土面水平时，当量的土，当量的土层厚度厚度为244Ea填土面有均布荷填土面有均布荷载的土的土压力力计算算245第第4节节 库伦土压力理论库伦土压力理论￿￿￿￿￿￿￿￿库伦土土压力理力理论是根据是根据墙后土体后土体处于于极限平衡状极限平衡状态并形成一并形成一滑滑动楔体楔体时，从楔，从楔体的体的静力平衡条件静力平衡条件得出的土得出的土压力力计算理算理论。

※ 库伦土土压力理力理论的基本假的基本假设：：￿￿￿￿￿￿￿￿1.墙后的填土是理想的散粒体（粘聚后的填土是理想的散粒体（粘聚力力c=0）；）；￿￿￿￿￿￿￿￿2.滑滑动破坏面破坏面为一通一通过墙踵踵的平面246一、主一、主动土土压力力￿￿￿￿￿￿￿￿一般一般挡土土墙的的计算属于算属于平面平面问题，故可沿，故可沿墙的的长度方向取度方向取1m进行分行分析当墙向前移向前移动或或转动而使而使墙后土体沿某后土体沿某一破坏面破坏一破坏面破坏时，土楔向下滑，土楔向下滑动而而处于主于主动极限平衡状极限平衡状态此时，作用于土楔上的力有：，作用于土楔上的力有：247按按库伦理理论求主求主动土土压力力WREWREACB248 1.土楔体的自重土楔体的自重 ；； 2.破坏面上的反力破坏面上的反力R；； 3.墙背背对土楔体的反力土楔体的反力E；；￿￿￿￿￿￿土楔体在上述三个力的作用下土楔体在上述三个力的作用下处于于静力静力平衡状平衡状态，必然构成一个，必然构成一个闭合的力矢三角形，合的力矢三角形， 由正弦定律便可得到由正弦定律便可得到E的的值。

249￿￿￿￿￿￿￿￿与与E大小相等、方向相反的大小相等、方向相反的作用力就是作用力就是墙背上的土背上的土压力￿￿￿￿￿￿￿￿在上式中，除了滑在上式中，除了滑动面与水平面的面与水平面的倾角角 外，其余量都是已知的常量外，其余量都是已知的常量￿￿￿￿￿￿￿￿假定不同的滑假定不同的滑动面可以得到不同的面可以得到不同的倾角角 ，从而得到一系列相，从而得到一系列相应的土的土压力力E250一、主一、主动土土压力力￿￿￿￿￿￿￿￿一般一般挡土土墙的的计算属于算属于平面平面问题，故可沿，故可沿墙的的长度方向取度方向取1m进行分行分析当墙向前移向前移动或或转动而使而使墙后土体沿某后土体沿某一破坏面破坏一破坏面破坏时，土楔向下滑，土楔向下滑动而而处于主于主动极限平衡状极限平衡状态此时，作用于土楔上的力有：，作用于土楔上的力有：251按按库伦理理论求主求主动土土压力力WREWREACB252 1.土楔体的自重土楔体的自重 ；； 2.破坏面上的反力破坏面上的反力R；； 3.墙背背对土楔体的反力土楔体的反力E；；￿￿￿￿￿￿土楔体在上述三个力的作用下土楔体在上述三个力的作用下处于于静力静力平衡状平衡状态，必然构成一个，必然构成一个闭合的力矢三角形，合的力矢三角形， 由正弦定律便可得到由正弦定律便可得到E的的值。

253￿￿￿￿￿￿￿￿与与E大小相等、方向相反的大小相等、方向相反的作用力就是作用力就是墙背上的土背上的土压力￿￿￿￿￿￿￿￿在上式中，除了滑在上式中，除了滑动面与水平面的面与水平面的倾角角 外，其余量都是已知的外，其余量都是已知的常量常量￿￿￿￿￿￿￿￿假定不同的滑假定不同的滑动面可以得到不同的面可以得到不同的倾角角 ，从而得到一系列相，从而得到一系列相应的土的土压力力E254￿￿￿￿￿￿￿￿可以看出可以看出E是是 的函数E的最大的最大值Emax即即为墙背的背的主主动土土压力其所对应的滑的滑动面即面即为土楔最土楔最危危险的滑的滑动面￿￿￿￿￿￿￿￿为求得求得Emax ，可采用微分学中求极，可采用微分学中求极值的的方法求方法求E的极大的极大值，可令，可令255￿￿￿￿￿￿￿￿解上式可以得到解上式可以得到Emax，，并得到并得到Emax所所对应的的挡土土墙后填土的破坏角后填土的破坏角  cr，即，即为真正滑真正滑动面的面的倾角 256￿￿￿￿￿￿￿￿整理后可得到整理后可得到库伦主主动土土压力的一般表达式力的一般表达式或或257￿￿￿￿￿￿￿￿库伦主主动土土压力力强度沿度沿墙高高呈呈三角形分布三角形分布，主，主动土土压力的作力的作用点在用点在距距墙底底H/3处。

￿￿￿￿￿￿￿￿当当墙背垂直、光滑，填土面水平背垂直、光滑，填土面水平时，，库伦主主动土土压力的一般表达式成力的一般表达式成为￿￿￿￿￿￿￿￿可可见，在上述条件下，，在上述条件下，库伦主主动土土压力力公式和朗肯公式相同公式和朗肯公式相同￿￿￿￿￿￿￿￿258二、被二、被动土土压力力￿￿￿￿￿￿￿￿当当挡土土墙受外力作用推向受外力作用推向填土，直至土体沿某一破裂面填土，直至土体沿某一破裂面BC破坏破坏时，土，土楔楔ABC向上滑向上滑动，并，并处于于被被动极限平衡状极限平衡状态此此时土楔土楔ABC在其自重在其自重W和反力和反力R和和E的作用的作用下平衡259按按库伦理理论求被求被动土土压力力WREWREACB260￿￿￿￿￿￿￿￿按求主按求主动土土压力同力同样的原理的原理可求得被可求得被动土土压力的力的库伦公式公式为：：或或261￿￿￿￿￿￿￿￿库伦被被动土土压力力强度沿度沿墙高高呈呈三角形分布三角形分布，被，被动土土压力的作力的作用点在用点在距距墙底底H/3处￿￿￿￿￿￿￿￿被被动土土压力力强度可按下式度可按下式计算：算：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿当当墙背垂直、光滑，填土面水平背垂直、光滑，填土面水平时，，库伦被被动土土压力的一般表达式成力的一般表达式成为262￿￿￿￿￿￿￿￿可可见，在上述条件下，，在上述条件下，库伦被被动土土压力公式和朗肯公式相同。

力公式和朗肯公式相同三、朗肯理三、朗肯理论与与库伦理理论的比的比较￿￿￿￿￿￿￿￿朗肯理朗肯理论与与库伦理理论建立在不同的假建立在不同的假设基基础上，用不同的分析方法上，用不同的分析方法计算土算土压力，只力，只有在最有在最简单的情况下，采用的情况下，采用这两种理两种理论的的计算算结果才相同，否果才相同，否则便得出不同的便得出不同的结果263￿￿￿￿￿￿￿￿1.朗肯土朗肯土压力理力理论：：￿￿￿￿￿￿￿￿（（1）是根据半空）是根据半空间的的应力力状状态和土的极限平衡条件而得出的土和土的极限平衡条件而得出的土压力力计算方法￿￿￿￿￿￿￿￿（（2）朗肯土）朗肯土压力理力理论假假设：：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿a.挡土土墙背面背面竖直；直；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿b.墙背光滑；背光滑；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿c.墙后填土面后填土面为水平面264￿￿￿￿￿￿￿￿（（3））对于粘性土和无粘性土于粘性土和无粘性土都可以直接用理都可以直接用理论公式公式进行行计算；算；￿￿￿￿￿￿￿￿（（4）朗肯土）朗肯土压力理力理论概念明确，概念明确，计算算简单，使用方便但由于其假，使用方便但由于其假设条件，造成条件，造成使用范使用范围有局限性。

另外，由于忽略了有局限性另外，由于忽略了墙背背与填土之与填土之间的摩擦，的摩擦，计算出的主算出的主动土土压力偏力偏大，被大，被动土土压力偏小265￿￿￿￿￿￿￿￿2.库伦土土压力理力理论：：￿￿￿￿￿￿￿￿（（1）是根据）是根据挡土土墙后的后的土体土体处于极限平衡状于极限平衡状态并形成一滑并形成一滑动楔体楔体时，，从楔体的静力平衡条件得出的土从楔体的静力平衡条件得出的土压力力计算理算理论￿￿￿￿￿￿￿￿（（2））库伦土土压力理力理论假假设：：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿a.挡土土墙后的填土是理想的散粒体后的填土是理想的散粒体（粘聚力（粘聚力c=0）；）；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿b.滑滑动破坏面破坏面为一通一通过墙踵的平面踵的平面266￿￿￿￿￿￿￿￿（（3））对于无粘性土可以直于无粘性土可以直接用理接用理论公式公式进行行计算，算，对于于粘性土粘性土则不能用理不能用理论公式直接公式直接计算粘性土的算粘性土的土土压力；力；￿￿￿￿￿￿￿￿（（4））库伦土土压力理力理论考考虑了了墙背与土背与土之之间的摩擦力，并可用于的摩擦力，并可用于墙背背倾斜，填土面斜，填土面倾斜的情况斜的情况库伦理理论假假设墙后填土破坏后填土破坏时，，破裂面是一平面，但破裂面是一平面，但实际情况却是一曲面，情况却是一曲面，采用采用库伦理理论的的计算算结果与按滑果与按滑动面面为曲面曲面的的计算算结果有出入。

果有出入267第第5节节 挡土墙设计挡土墙设计一、一、挡土土墙的的类型型￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙按按结构型式可分构型式可分为三种主要三种主要类型：型：￿￿￿￿￿￿￿￿1.重力式重力式挡土土墙￿￿￿￿￿￿￿￿重力式重力式挡土土墙是以是以挡土土墙自身重力来自身重力来维持持挡土土墙在土在土压力作用下的力作用下的稳定268￿￿￿￿￿￿￿￿重力式重力式挡土土墙通常由通常由块石或石或素混凝土砌筑而成，因而素混凝土砌筑而成，因而墙体抗体抗拉拉强度度较小，作用于小，作用于墙背的土背的土压力所引起的力所引起的倾覆力矩全靠覆力矩全靠墙身自重身自重产生的抗生的抗倾覆力矩来覆力矩来平衡，因此，平衡，因此，墙身必身必须做成厚而重的做成厚而重的实体才体才能保能保证其其稳定，定，这样，，墙身的体身的体积和重量都和重量都比比较大￿￿￿￿￿￿￿￿重力式重力式挡土土墙具有具有结构构简单，施工方便，，施工方便，能能够就地取材等就地取材等优点，是工程中点，是工程中应用用较广的广的一种型式一种型式269￿￿￿￿￿￿￿￿2.悬臂式臂式挡土土墙￿￿￿￿￿￿￿￿悬臂式臂式挡土土墙一般用一般用钢筋筋混凝土建造，由三个混凝土建造，由三个悬臂板臂板组成：成：立壁立壁、、墙趾趾悬臂臂和和墙踵踵悬臂臂。

墙的的稳定性主要靠定性主要靠墙踵踵底板上的土重，而底板上的土重，而墙体内的拉体内的拉应力力则由由钢筋筋承担这类挡土土墙的的优点是能充分利用点是能充分利用钢筋筋混凝土的受力特性，混凝土的受力特性，墙体截面体截面较小270￿￿￿￿￿￿￿￿3.扶壁式扶壁式挡土土墙￿￿￿￿￿￿￿￿当当挡土土墙后的填土比后的填土比较高高时，，为了增了增强悬臂式臂式挡土土墙中立壁的抗弯性中立壁的抗弯性能，常沿能，常沿墙的的纵向每隔一定距离向每隔一定距离设一道扶壁，一道扶壁，故称故称为扶壁式扶壁式挡土土墙271二、二、挡土土墙的的计算算￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙的截面一般按的截面一般按试算法确定，即先算法确定，即先根据根据挡土土墙所所处的条件凭的条件凭经验初步初步拟定截面定截面尺寸，然后尺寸，然后进行行挡土土墙的的验算，如不算，如不满足要足要求，求，则应改改变截面尺寸或采取其他措施截面尺寸或采取其他措施272￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙的的计算通常包括下列算通常包括下列内容：内容：￿￿￿￿￿￿￿￿1.稳定性定性验算：包括抗算：包括抗倾覆和抗滑移覆和抗滑移稳定定验算；算；￿￿￿￿￿￿￿￿2.地基的承地基的承载力力验算；算；￿￿￿￿￿￿￿￿3.墙身身强度度验算。

算￿￿￿￿￿￿￿￿273￿￿￿￿￿￿￿￿1.稳定性定性验算算￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙的的稳定性破坏通常定性破坏通常有两种形式，一种是在主有两种形式，一种是在主动土土压力作用下外力作用下外倾，，对此此应进行行倾覆覆稳定性定性验算算；另一种是；另一种是在土在土压力作用下沿基底外移，需力作用下沿基底外移，需进行行滑滑动稳定性定性验算算￿￿￿￿￿￿￿￿a.倾覆覆稳定性定性验算：算：绕墙趾的抗趾的抗倾覆力覆力矩与矩与倾覆力矩之比称覆力矩之比称为抗抗倾覆安全系数覆安全系数Kt￿￿￿￿￿￿￿￿274￿￿￿￿￿￿￿￿b.滑滑动稳定性定性验算：抗滑力算：抗滑力与滑与滑动力之比称力之比称为抗滑安全系数抗滑安全系数Ks￿￿￿￿￿￿￿￿2.地基承地基承载力力验算算￿￿￿￿￿￿￿￿地基的承地基的承载力力验算，要求同算，要求同时满足基底足基底平均平均应力力p≤f和基底最大和基底最大压应力力pmaxf（（f为地地基承基承载力力设计值）275￿￿￿￿￿￿￿￿3.墙身身强度度验算算￿￿￿￿￿￿￿￿墙身身强度度验算算应根据根据墙身身材料分材料分别按砌体按砌体结构、素混凝土构、素混凝土结构或构或钢筋筋混凝土混凝土结构的有关构的有关计算方法算方法进行。

行276三、重力式三、重力式挡土土墙的体型的体型选择 和构造措施和构造措施（一）（一）墙背的背的倾斜型式斜型式￿￿￿￿￿￿￿￿重力式重力式挡土土墙按按墙背背倾斜方向可分斜方向可分为仰仰斜斜、、直立直立和和俯斜俯斜三种型式三种型式277仰斜仰斜墙背重力式背重力式挡土土墙278直立直立墙背重力式背重力式挡土土墙279俯斜俯斜墙背重力式背重力式挡土土墙280￿￿￿￿￿￿￿￿对于不同于不同倾斜方向斜方向墙背的背的挡土土墙，如用相同的，如用相同的计算方法算方法和和计算指算指标进行行计算，其主算，其主动土土压力以仰斜力以仰斜为最小，直立居中，俯斜最大因此，就最小，直立居中，俯斜最大因此，就墙背所受的主背所受的主动土土压力而言，力而言，仰斜仰斜墙背背较为合合理￿￿￿￿￿￿￿￿如在开挖如在开挖临时边坡以后筑坡以后筑墙，采用仰斜，采用仰斜墙背可与背可与边坡坡紧密密贴合，而俯斜合，而俯斜墙背背则需在需在墙背回填土，因此仰斜背回填土，因此仰斜墙背比背比较合理281如果在填方地段筑如果在填方地段筑墙，仰斜，仰斜墙背填土的夯背填土的夯实比俯斜比俯斜墙背背或直立或直立墙背困背困难，此，此时，俯斜，俯斜墙背和直立背和直立墙背比背比较合理。

合理￿￿￿￿￿￿￿￿从从墙前地形的陡前地形的陡缓看，当看，当墙前地形前地形较为平坦平坦时，用仰斜，用仰斜墙背背较为合理如果合理如果墙前地前地形形较陡，陡，则宜用直立宜用直立墙背因为俯斜俯斜墙背的背的土土压力力较大，而用仰斜大，而用仰斜墙背背时，，为了保了保证墙趾有一定的入土深度，就要加高趾有一定的入土深度，就要加高墙身，使砌身，使砌筑工程量增加筑工程量增加282仰斜与俯斜仰斜与俯斜墙背重力式背重力式挡土土墙的比的比较283￿￿￿￿￿￿￿￿因此，因此，墙背的背的倾斜型式斜型式应根据使用要求、地形和施工等根据使用要求、地形和施工等情况情况综合考合考虑确定：确定：￿￿￿￿￿￿￿￿1.仰斜仰斜墙背背主主动土土压力最小，力最小，墙身截面身截面经济，，墙背可与开挖的背可与开挖的临时边坡坡紧密密贴合，合，但但墙后填土的后填土的压实较为困困难，因此多用于支，因此多用于支挡挖方工程的挖方工程的边坡；坡；284￿￿￿￿￿￿￿￿2.俯斜俯斜墙背背主主动土土压力力最大，但最大，但墙后填土施工后填土施工较为方便，易于保方便，易于保证回填土回填土质量而多用于填方工量而多用于填方工程；程；￿￿￿￿￿￿￿￿3.直立直立墙背背介于前两者之介于前两者之间，且多用于，且多用于墙前原有地形前原有地形较陡的情况，如山坡上建陡的情况，如山坡上建墙，，因此因此时仰斜仰斜墙身身较高而入土高而入土较浅，俯斜浅，俯斜墙则土土压力力较大。

大285（二）填土（二）填土质量要求量要求￿￿￿￿￿￿￿￿挡土土墙的回填土料的回填土料应尽量尽量选择透水性透水性较大的土，因大的土，因为这类土的抗剪土的抗剪强度度较稳定，且易于排水定，且易于排水※ 填土填土压实质量量是是挡土土墙施工中的一个关施工中的一个关键问题填土时应分分层夯夯实286第第6节节 地基破坏型式地基破坏型式 和地基承载力和地基承载力一、地基破坏型式一、地基破坏型式￿￿￿￿￿￿￿￿在荷在荷载作用下，建筑物地基的破坏通作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，力不足而引起的剪切破坏，地基剪切破坏的型式可分地基剪切破坏的型式可分为整体剪切破坏整体剪切破坏、、局部剪切破坏局部剪切破坏和和冲剪破坏冲剪破坏三种287￿￿￿￿￿￿￿￿1.整体剪切破坏整体剪切破坏￿￿￿￿￿￿￿￿整体剪切破坏的特征是，整体剪切破坏的特征是，当基当基础上的荷上的荷载较小小时，基底，基底压力力p与沉降与沉降s基本上呈基本上呈直直线关系关系，属于，属于线性性变形形阶段段当荷荷载增加到某一数增加到某一数值时，在基，在基础边缘处的土的土开始开始发生剪切破坏，随着荷生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切的增加，剪切破坏区逐破坏区逐渐扩大，大，这时压力与沉降之力与沉降之间呈呈曲曲线关系关系，属，属弹塑性塑性变形形阶段段。

288整体剪切破坏型式的整体剪切破坏型式的压力力~沉降关系曲沉降关系曲线ps0289￿￿￿￿￿￿￿￿如果基如果基础上的荷上的荷载继续增增加，剪切破坏区不断加，剪切破坏区不断扩大，最大，最终在地基中形成一在地基中形成一连续的滑的滑动面，基面，基础急急剧下沉或向下沉或向侧面面倾倒，同倒，同时基基础周周围的地面隆的地面隆起，此起，此时属属塑性破坏塑性破坏阶段段，地基，地基发生生整体剪整体剪切破坏切破坏290整体剪切破坏整体剪切破坏291￿￿￿￿￿￿￿￿2.局部剪切破坏局部剪切破坏￿￿￿￿￿￿￿￿局部剪切破坏是介于整体局部剪切破坏是介于整体剪切破坏和冲剪破坏之剪切破坏和冲剪破坏之间的一种破坏型式的一种破坏型式剪切破坏也从基剪切破坏也从基础边缘开始，但滑开始，但滑动面不面不发展到地面，而是限制在地基内部某一区域，展到地面，而是限制在地基内部某一区域，基基础四周地面也有隆起四周地面也有隆起现象，但不会有明象，但不会有明显的的倾斜和倒塌斜和倒塌压力和沉降关系曲力和沉降关系曲线从一开从一开始就呈始就呈现非非线性关系性关系292sp局部剪切破坏型式的局部剪切破坏型式的压力力~沉降关系曲沉降关系曲线0293局部剪切破坏局部剪切破坏294￿￿￿￿￿￿￿￿3.冲剪破坏冲剪破坏￿￿￿￿￿￿￿￿冲剪破坏先是由于基冲剪破坏先是由于基础下下软弱土的弱土的压缩变形使基形使基础连续下沉，如荷下沉，如荷载继续增加到某一数增加到某一数值时，基，基础可能向下可能向下“切切入入”到土中，基到土中，基础侧面附近的土体因垂直剪面附近的土体因垂直剪切而破坏。

冲剪破坏切而破坏冲剪破坏时，地基中没有出，地基中没有出现明明显的的连续滑滑动面，基面，基础四周的地面不隆起，四周的地面不隆起，基基础没有很大的没有很大的倾斜，斜，压力与沉降的关系曲力与沉降的关系曲线与局部剪切破坏的情况与局部剪切破坏的情况类似，不出似，不出现明明显的的转折折现象295ps冲剪破坏型式的冲剪破坏型式的压力力~沉降关系曲沉降关系曲线0296￿￿￿￿￿￿￿￿地基剪切破坏的型式，主要与地基剪切破坏的型式，主要与土的土的压缩性性质有关有关一般地说，，对于于坚硬硬或或密密实的土，的土，地基将地基将发生生整体剪切破坏整体剪切破坏；而；而对于松于松软土，土，将出将出现局部剪切破坏局部剪切破坏或或冲剪破坏冲剪破坏297二、地基承二、地基承载力力￿￿￿￿￿￿￿￿地基承地基承载力力是指地基承受是指地基承受荷荷载的能力在的能力在压力与沉降的关系曲力与沉降的关系曲线中，中，整体剪切破坏的曲整体剪切破坏的曲线有两个有两个转折点，相折点，相应于于a点的荷点的荷载称称为临塑荷塑荷载pcr，，为地基土开始地基土开始出出现剪切破坏剪切破坏时的基底的基底压力；相力；相应于于b点的点的压力称力称为地基极限承地基极限承载力力pu ，是地基承受基，是地基承受基础荷荷载的极限的极限压力，当基底力，当基底压力达到力达到pu时，，地基就地基就发生整体剪切破坏。

生整体剪切破坏298ps0abpupcr整体剪切破坏型式的整体剪切破坏型式的压力力~沉降关系曲沉降关系曲线299￿￿￿￿￿￿￿￿工程上，工程上，为了保了保证建筑物建筑物的安全可靠，在基的安全可靠，在基础设计时，，必必须把基底把基底压力限制在某一范力限制在某一范围之内，称之内，称为地基容地基容许承承载力力，以，以pa表示，可由地基极限表示，可由地基极限承承载力力pu除以安全系数除以安全系数K确定，即确定，即pa 是具有是具有一定安全一定安全储备的地基承的地基承载力300第第7节节 土坡的稳定性土坡的稳定性 分析分析￿￿￿￿￿￿￿￿土坡的土坡的滑滑动是指土坡在一定范是指土坡在一定范围内整内整体地沿某一滑体地沿某一滑动面向下和向外移面向下和向外移动而而丧失失其其稳定性￿￿￿￿￿￿￿￿土坡的失土坡的失稳往往存在往往存在外在外在和和内在内在两方两方面的因素面的因素301的的因因素素造造成成土土坡坡失失稳内在因素：内在因素：土体自身抗剪土体自身抗剪强度度 的降低的降低外在因素：外在因素：剪剪应力的增加力的增加※ 简单土坡土坡：土坡的：土坡的顶面和底面都是水平面和底面都是水平的，并伸至无的，并伸至无穷远，土坡由均，土坡由均质土土组成。

成302坡底坡底坡脚坡脚坡面坡面坡肩坡肩坡坡顶坡高坡高简单土坡土坡坡角坡角303简单土坡的土坡的稳定性分析：定性分析：￿￿￿￿￿￿￿￿1.无粘性土坡无粘性土坡稳定性分析定性分析￿￿￿￿￿￿￿￿假假设有一坡角有一坡角为 的均的均质无粘性土坡，无粘性土坡，坡体和地基都是同一种土，无粘性土的内摩坡体和地基都是同一种土，无粘性土的内摩擦角擦角为 ，不考，不考虑渗流的影响渗流的影响￿￿￿￿￿￿￿￿由于无粘性土由于无粘性土颗粒之粒之间没有粘聚力，只没有粘聚力，只有摩擦力，只要坡面不滑有摩擦力，只要坡面不滑动，土坡就能保持，土坡就能保持稳定设在斜坡上的土在斜坡上的土颗粒粒M，其自重，其自重为W304 WNT无粘性土的无粘性土的简单土坡土坡305抗滑力抗滑力为抗滑力与滑抗滑力与滑动力之比称力之比称为稳定安全系数定安全系数K滑滑动力力为一般要求一般要求K306￿￿￿￿￿￿￿￿2.粘性土的土坡粘性土的土坡稳定分析定分析￿￿￿￿￿￿￿￿粘性土坡由于剪切破坏而粘性土坡由于剪切破坏而产生的滑生的滑动面多数面多数为曲面，一般在破坏前，坡曲面，一般在破坏前，坡顶先先产生生张力裂力裂缝，，继而沿某一曲面而沿某一曲面产生整生整体滑体滑动。

滑滑动体在体在纵向也有一定范向也有一定范围，并且，并且也是曲面也是曲面为了了简化，化，稳定分析中常假定分析中常假设滑滑动面面为圆筒面，并按平面筒面，并按平面问题进行分析粘行分析粘性土坡的性土坡的稳定性分析常采用定性分析常采用条分法条分法来来进行分行分析307￿￿￿￿￿￿￿￿大量大量计算算结果表明，最危果表明，最危险滑弧两端距坡肩和坡脚各滑弧两端距坡肩和坡脚各为nH处，且最危，且最危险滑弧中心在滑弧中心在ab线的垂直平分的垂直平分线上1nnHnHabH3081.p135：：第第10行行“…，，则墙后后土体的土体的应力状力状态不不变由此可以推由此可以推导出主出主动和被和被动土土压力力计算公式而如果而如果挡土土墙静止不静止不动，，第第5章章 内容勘误内容勘误3092.p137：公式（：公式（4-13）和（）和（4-14））中的中的K应为H3.p146：公式（：公式（4-30）） +3104.p150：第：第1行行“的一种形式的一种形式”型型311第第5章章 重点内容重点内容1.朗朗肯肯土土压力力理理论与与库伦土土压力力理理论的的比比较2.重力式重力式挡土土墙的体型的体型选择原原则312第第5章章 作业作业p170：：4-2，，4-3313东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第六章第六章主讲教师主讲教师 童小童小东314第第6章章 地基勘察地基勘察第第1节 概述概述第第2节 水文地水文地质条件条件第第3节 土中渗流的影响土中渗流的影响第第4节 地基勘察方法地基勘察方法315第第1节节 概述概述￿￿￿￿￿￿￿￿地基勘察的地基勘察的目的目的在于以各种勘察手段在于以各种勘察手段和方法，和方法，调查研究和分析研究和分析评价建筑价建筑场地和地和地基的工程地地基的工程地质条件，条件，为设计和施工提供和施工提供所需的工程地所需的工程地质资料料。

316￿￿￿￿￿￿￿￿地基勘察工作地基勘察工作应该做在做在设计和施工前面，采取必要的勘察手和施工前面，采取必要的勘察手段和方法，提供准确无段和方法，提供准确无误的地基勘察的地基勘察报告￿￿￿￿￿￿￿￿地基勘察的地基勘察的任任务：：认识场地的地地的地质条件，条件，分析分析场地条件与建筑物之地条件与建筑物之间的相互影响的相互影响317第第2节节 水文地质条件水文地质条件￿￿￿￿￿￿￿￿存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水叫做或溶洞中的水叫做地下水地下水￿￿￿￿￿￿￿￿建筑建筑场地的地的水文地水文地质条件条件主要包括主要包括地地下水的埋藏条件下水的埋藏条件，，地下水化学成分及其地下水化学成分及其对混凝土的腐混凝土的腐蚀等318一、地下水的埋藏条件一、地下水的埋藏条件￿￿￿￿￿￿￿￿地下水按其埋藏条件可分地下水按其埋藏条件可分为：：上上层滞水滞水、、潜水潜水和和承承压水水三种三种类型￿￿￿￿￿￿￿￿1.上上层滞水滞水：指埋藏在地表浅：指埋藏在地表浅处，局部，局部隔水透隔水透镜体的上部，且具有自由水面的地下体的上部，且具有自由水面的地下水上层滞水地滞水地带只有在融雪或大量降水后只有在融雪或大量降水后才能聚集才能聚集较多的水，因而只能作多的水，因而只能作为季季节性的性的或或临时性的水源。

性的水源319￿￿￿￿￿￿￿￿2. 潜水潜水：指埋藏在地表以下：指埋藏在地表以下第一个第一个稳定隔水定隔水层以上的具有自以上的具有自由水面的地下水潜水直接受雨水渗透或河由水面的地下水潜水直接受雨水渗透或河流渗入土中而得到流渗入土中而得到补给，同，同时也直接由于蒸也直接由于蒸发或流入河流而排泄因此，潜水位的或流入河流而排泄因此，潜水位的变化化直接受气候条件直接受气候条件变化的影响化的影响320￿￿￿￿￿￿￿￿3.承承压水水：指充：指充满于两个于两个连续的的稳定隔水定隔水层之之间的含水的含水层中的地下水它承受一定的静水中的地下水它承受一定的静水压力由于承于承压水的上面存在隔水水的上面存在隔水顶板，它的埋藏区板，它的埋藏区与地表与地表补给区不一致因此，承区不一致因此，承压水的水的动态变化，受局部气候因素影响不明化，受局部气候因素影响不明显321二、地下水的腐二、地下水的腐蚀性性￿￿￿￿￿￿￿￿地下水中含有多种化学成地下水中含有多种化学成分，当某些成分含量分，当某些成分含量过多多时，会，会对混凝土等混凝土等材料材料产生危害￿￿￿￿￿￿￿￿1.地下水中的地下水中的 含量含量过多多时，将与，将与水泥水化生成的水泥水化生成的 发生作用，生成生作用，生成生石膏生石膏 。

生石膏再与水泥的生石膏再与水泥的水化水化产物水化物水化铝酸酸钙发生反生反应，生成硫，生成硫铝酸酸钙（水泥杆菌）水泥杆菌）322￿￿￿￿￿￿￿￿硫硫铝酸酸钙的体的体积比化合前比化合前膨膨胀了了许多，可以使混凝土多，可以使混凝土产生膨生膨胀破坏￿￿￿￿￿￿￿￿2.pH<7的酸性地下水的酸性地下水对混凝土中的混凝土中的 和和 可以起到溶解破坏作用可以起到溶解破坏作用￿￿￿￿￿￿￿￿3.地下水中的游离的地下水中的游离的CO2可与混凝土中可与混凝土中的的Ca(OH)2化合生成化合生成CaCO3硬壳，硬壳，对混凝土混凝土可起到保可起到保护作用323￿￿￿￿￿￿￿￿但但CO2含量含量过多多时，又会，又会与与CaCO3化合，生成可溶于水化合，生成可溶于水的的Ca(HCO3 )2这种种过多的、能与多的、能与CaCO3起作用的那一部分游离起作用的那一部分游离CO2称称为腐腐蚀性性CO2 324第第3节节 土中渗流的影响土中渗流的影响￿￿￿￿￿￿￿￿地下水在渗流地下水在渗流过程中受到土骨架的阻程中受到土骨架的阻力，作力，作为反作用力，水反作用力，水对土骨架的作用力土骨架的作用力称称为渗流力渗流力。

￿￿￿￿￿￿￿￿竖向渗流的作用可使土的向渗流的作用可使土的有效重度有效重度发生生变化325￿￿￿￿￿￿￿￿向下渗流使有效向下渗流使有效应力增加，力增加，增大土的抗剪增大土的抗剪强度；向上渗流度；向上渗流则使有效使有效应力减少，降低土的抗剪力减少，降低土的抗剪强度度 向上渗流的水力梯度增加到使有效向上渗流的水力梯度增加到使有效应力减力减少少为零的某一数零的某一数值icr，此，此时，土中的有效，土中的有效应力降低力降低为零，砂土因抗剪零，砂土因抗剪强度度丧失而失而“液化液化”这种渗透液化种渗透液化现象称象称为流砂流砂326￿￿￿￿￿￿￿￿流砂出流砂出现时的水力梯度的水力梯度icr称称为临界水力梯度界水力梯度￿￿￿￿￿￿￿￿流砂是一种不良的工程地流砂是一种不良的工程地质现象，所象，所以在地基勘察中以在地基勘察中应对可能出可能出现的流砂的流砂现象象的条件及其危害性作出的条件及其危害性作出评估327￿￿￿￿￿￿￿￿基坑工程防治流砂的原基坑工程防治流砂的原则主要是：主要是：￿￿￿￿￿￿￿￿1.减小基坑内外地下水的水减小基坑内外地下水的水头差；差；￿￿￿￿￿￿￿￿2.增大渗流路径；增大渗流路径；￿￿￿￿￿￿￿￿3.在向上渗流出口在向上渗流出口处地表用透水材料地表用透水材料覆盖覆盖压重以平衡渗流力。

重以平衡渗流力328￿￿￿￿￿￿￿￿当土中渗流的水力梯度当土中渗流的水力梯度小于小于临界水力梯度界水力梯度时，，虽不不致致诱发流砂流砂现象，但土中象，但土中细小小颗粒仍有可粒仍有可能穿能穿过粗粗颗粒之粒之间的孔隙被渗流挟的孔隙被渗流挟带而去，而去，如果如果这种种现象象发生的生的时间比比较长，在土，在土层中将形成管状空洞，使土体中将形成管状空洞，使土体强度降低，度降低，压缩性增大，性增大，这种种现象称象称为“管涌管涌”329※ 渗流渗流对土坡和土坡和挡土土墙都会都会产生不利于其生不利于其稳定性的影响定性的影响￿￿￿￿￿￿￿￿1.渗流渗流对土坡土坡稳定性的不利影响主要定性的不利影响主要是渗流力的是渗流力的促滑作用促滑作用，其次是静水浮托力，其次是静水浮托力的的减重作用减重作用￿￿￿￿￿￿￿￿2.渗流渗流对挡土土墙稳定性的不利影响表定性的不利影响表现在渗流会使在渗流会使处于主于主动、静止或被、静止或被动三者三者中任何状中任何状态的的土土压力明力明显增大增大330第第4节节 地基勘察方法地基勘察方法￿￿￿￿￿￿￿￿工工业与民用建筑工程的与民用建筑工程的设计分分为可行可行性研究性研究、、初步初步设计和和施工施工图三个三个阶段。

段￿￿￿￿￿￿￿￿为了提供各了提供各设计阶段所需的工程地段所需的工程地质资料，勘察工作也相料，勘察工作也相应分分为可行性研究勘可行性研究勘察察、、初步勘察初步勘察和和详细勘察勘察三个三个阶段331一、勘探工作一、勘探工作￿￿￿￿￿￿￿￿勘探是地基勘察勘探是地基勘察过程中程中查明地明地质情况的一种必要手段，它是在地情况的一种必要手段，它是在地面的工程地面的工程地质测绘和和调查所取得的各所取得的各项定定性性资料的基料的基础上，上，进一步一步对场地的工程地地的工程地质条件条件进行定量的行定量的评价￿￿￿￿￿￿￿￿勘探工作包括勘探工作包括坑探坑探、、钻探探、、触探触探和和地地球物理勘探球物理勘探等332￿￿￿￿￿￿￿￿下面下面对触探和地球物理触探和地球物理勘探勘探进行行简要介要介绍￿￿￿￿￿￿￿￿1.触探触探￿￿￿￿￿￿￿￿触探是通触探是通过探杆用静力或探杆用静力或动力将金属力将金属探探头贯入土入土层，并，并测得能表征土得能表征土对触探触探头贯入的阻抗能力的指入的阻抗能力的指标，从而，从而间接接地判断地判断土土层及其性及其性质的一的一类勘探方法和原位勘探方法和原位测试技技术333￿￿￿￿￿￿￿￿作作为勘探手段，触探可用勘探手段，触探可用于划分土于划分土层；作；作为测试技技术，，则可估可估计地基承地基承载力和土的力和土的变形指形指标等。

等 ￿￿￿￿￿￿￿￿a.静力触探静力触探￿￿￿￿￿￿￿￿静力触探静力触探试验凭借静凭借静压力将触探力将触探头压入土入土层，利用，利用电测技技术测得得贯入阻力入阻力来判来判定土的力学性定土的力学性质与常规的勘探手段比的勘探手段比较，，静力触探有其独特的静力触探有其独特的优越性它能快速、越性它能快速、连续地探地探测土土层及其性及其性质的的变化334￿￿￿￿￿￿￿￿单桥探探头可以可以测得包括得包括锥尖阻力和尖阻力和侧壁摩阻力在内壁摩阻力在内的的总贯入阻力入阻力P（（kN），通常用），通常用比比贯入阻入阻力力ps（（kPa）表示￿￿￿￿￿￿￿￿双双桥探探头可以分可以分别测得得锥尖尖总阻力阻力Qc（（kN）和）和侧壁壁总摩阻力摩阻力Pt（（kN），通常以），通常以锥尖阻力尖阻力qc（（kPa）和）和侧壁摩阻力壁摩阻力fs（（kPa）表示根据）表示根据锥尖阻力尖阻力qc （（kPa）和）和侧壁摩阻力壁摩阻力fs （（kPa），可以），可以计算同一深度算同一深度处的的摩阻比摩阻比Rs335￿￿￿￿￿￿￿￿地基的承地基的承载力取决于地力取决于地基土本身的力学性基土本身的力学性质，而静，而静力触探所力触探所测得的比得的比贯入阻力等指入阻力等指标在一定在一定程度上也反映了土的某些力学性程度上也反映了土的某些力学性质。

根据根据静力触探静力触探资料可料可间接地按地区性的接地按地区性的经验关关系估算系估算地基的承地基的承载力力、、土的土的压缩性指性指标和和单桩承承载力力等336￿￿￿￿￿￿￿￿b.动力触探力触探￿￿￿￿￿￿￿￿动力触探一般是将一定力触探一般是将一定质量的穿心量的穿心锤，以一定的落距自由下落，，以一定的落距自由下落，将探将探头贯入土中，然后入土中，然后记录贯入一定深度入一定深度所需的所需的锤击次数，并以此判断土的性次数，并以此判断土的性质￿￿￿￿￿￿￿￿动力触探包括力触探包括标准准贯入入试验和和轻便触便触探探两种方法两种方法337￿￿￿￿￿￿￿￿由由标准准贯入入试验测得的得的锤击数数N，可用于确定地基，可用于确定地基的承的承载力、估力、估计土的抗剪土的抗剪强度和粘性土的度和粘性土的变形指形指标、判、判别粘性土的稠度和砂土的密粘性土的稠度和砂土的密实度以及估度以及估计地震地震时砂土液化的可能性砂土液化的可能性￿￿￿￿￿￿￿￿应用用轻便触探便触探试验测得的得的锤击数数N10，，可确定粘性土地基和素填土地基的承可确定粘性土地基和素填土地基的承载力，力，并可按不同位置的并可按不同位置的值的的变化情况判定地基化情况判定地基土土层的均匀程度。

的均匀程度338￿￿￿￿￿￿￿￿2.地球物理勘探地球物理勘探￿￿￿￿￿￿￿￿地球物理勘探（物探）地球物理勘探（物探）是一种兼有是一种兼有勘探勘探和和测试双重功能的技双重功能的技术物探之所以能物探之所以能够被用来研究和解决各种地被用来研究和解决各种地质问题，主要是因，主要是因为不同的岩石、土不同的岩石、土层和和地地质构造往往具有不同的物理性构造往往具有不同的物理性质，通，通过专门的物探的物探仪器的量器的量测，就可区，就可区别和推断和推断有关地有关地质问题339￿￿￿￿￿￿￿￿对地基勘探的下列方面地基勘探的下列方面宜宜应用物探：用物探：￿￿￿￿￿￿￿￿a.作作为钻探的先行手段，了解探的先行手段，了解隐蔽的蔽的地地质界限、界面或异常地界限、界面或异常地带，，为经济合理合理确定确定钻探方案提供依据；探方案提供依据；￿￿￿￿￿￿￿￿b.作作为钻探的探的辅助手段，在助手段，在钻孔之孔之间增加地球物理勘探点，增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插、探成果的内插、外推提供依据；外推提供依据；340￿￿￿￿￿￿￿￿c.测定岩土体某些特性定岩土体某些特性参数，如波速、参数，如波速、动弹性模量等性模量等。

￿￿￿￿￿￿￿￿常用的物探方法主要有常用的物探方法主要有电阻率法、声阻率法、声波法等341￿￿￿￿￿￿￿￿二、土性指二、土性指标的的统计整理整理￿￿￿￿￿￿￿￿测试是地基勘察工作的重是地基勘察工作的重要内容通要内容通过在土工在土工实验室或室或现场原位原位进行的行的测试工作，可以取得土和岩石的物理工作，可以取得土和岩石的物理力学性力学性质和地下水的水和地下水的水质等定量指等定量指标，以，以供供设计计算算时使用342￿￿￿￿￿￿￿￿由于岩石和土自身的不由于岩石和土自身的不均匀性，取均匀性，取样和运和运输过程的程的扰动，，实验仪器及操作方法差异等原因，器及操作方法差异等原因，同同类土土层测得的土性指得的土性指标值是是离散的离散的￿￿￿￿￿￿￿￿在勘察中，若取得足在勘察中，若取得足够多的数据，可多的数据，可按工程地按工程地质单元及元及层次分次分别进行行统计整理，整理，以便求得以便求得具有代表性的指具有代表性的指标343￿￿￿￿￿￿￿￿统计整理整理时，，应在合理在合理分分层的基的基础上，上，对每每层土的土的有关有关测试项目，根据指目，根据指标测试次数、地次数、地层均匀性和建筑物等均匀性和建筑物等级等因素等因素选择合理的数合理的数理理统计方法。

方法￿￿￿￿￿￿￿￿地基勘察中所地基勘察中所测得的指得的指标，是直接用，是直接用来来计算土体算土体强度和度和变形的，如抗剪形的，如抗剪强度指度指标c、、  值等等344￿￿￿￿￿￿￿￿当当须提供室内提供室内试验的的抗剪抗剪强度指度指标时，，对于甲于甲级建筑物，建筑物，应在基在基础底面以下一倍基坑底面以下一倍基坑宽深度的土深度的土层内，内，对同一同一类土至少取土至少取6组原状原状试样进行室内剪切行室内剪切试验室内剪切室内剪切试验取取消了直接剪切消了直接剪切试验，而，而应选择三三轴不固不固结不排水不排水试验或固或固结不排水不排水试验3451.p176：：第第7行行“…，将与水泥，将与水泥硬硬化后生成化后生成的的Ca(OH)2起作用，起作用，…”水水第第6章章 内容勘误内容勘误2.p187：倒数：倒数第第15行行“地基土地基土的承的承载力取力取决于土本身的力学性决于土本身的力学性质，，…”地基地基3463.p187：倒数：倒数第第13行行“按地区性的按地区性的经验关关系估算系估算土土的承的承载力、力、...”地基地基347第第6章章 重点内容重点内容1.流砂的流砂的产生及防治原生及防治原则2.不同地基勘察方法的工作原理不同地基勘察方法的工作原理348第第6章章 作业作业p203：：5-1，，5-3349东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第七章第七章主讲教师主讲教师 童小童小东350第第7章章 浅基础常规设计浅基础常规设计第第1节 概述概述第第2节 浅基浅基础的的类型型第第3节 基基础埋置深度埋置深度第第4节 地基承地基承载力力第第5节 按地基承按地基承载力确定基力确定基础底面尺寸底面尺寸第第6节 防止不均匀沉降防止不均匀沉降损害的措施害的措施351第第1节节 概概 述述￿￿￿￿￿￿￿￿建筑物地基可分建筑物地基可分为天然地基天然地基和和人工地人工地基基，基，基础可分可分为浅基浅基础和和深基深基础。

￿￿￿￿￿￿￿￿深基深基础埋深埋深较大，其主要作用是把所大，其主要作用是把所承受的荷承受的荷载相相对集中地集中地传递到地基深部；到地基深部；而浅基而浅基础则是通是通过基基础底面、把荷底面、把荷载扩散散分布于浅部地分布于浅部地层352￿￿￿￿￿￿￿￿浅基浅基础不同于深基不同于深基础主要主要表表现在在 ：：￿￿￿￿￿￿￿￿1.从施工角度看，开挖基坑从施工角度看，开挖基坑过程中降程中降低地下水位（当地下水位低地下水位（当地下水位较高高时）和保）和保证坑壁（或坑壁（或边坡）坡）稳定的定的问题比比较容易解决；容易解决；￿￿￿￿￿￿￿￿2.从从设计角度来看，浅基角度来看，浅基础的埋置深的埋置深度一般度一般较浅，因此可以只考浅，因此可以只考虑基基础底面以底面以下土的承下土的承载力，而忽略基力，而忽略基础侧面土提供的面土提供的竖向承向承载力353￿￿￿￿￿￿￿￿浅基浅基础的的设计，不能离开，不能离开地基条件孤立地地基条件孤立地进行，故常称行，故常称为地基基地基基础设计￿￿￿￿￿￿￿￿地基基地基基础设计是建筑物是建筑物结构构设计的重的重要要组成部分基成部分基础的型式和布置，要合理的型式和布置，要合理地配合上部地配合上部结构的构的设计，，满足建筑物整体足建筑物整体的要求，同的要求，同时要做到便于施工、降低造价。

要做到便于施工、降低造价354￿￿￿￿￿￿￿￿天然地基上天然地基上结构构较简单的的浅基浅基础，最，最为经济，如能，如能满足足要求，宜要求，宜优先先选用天然地基、人工地基用天然地基、人工地基上浅基上浅基础设计的原的原则和方法基本相同，只和方法基本相同，只是采用人工地基上的浅基是采用人工地基上的浅基础方案方案时，尚需，尚需对选择的的地基地基处理方法理方法进行行设计，并，并处理理好人工地基与浅基好人工地基与浅基础的相互影响的相互影响￿￿￿￿￿￿￿￿355￿￿￿￿￿￿￿￿天然地基上浅基天然地基上浅基础的的设计，，包括下述各包括下述各项内容：内容：￿￿￿￿￿￿￿￿1.选择基基础的材料、的材料、类型和平面布置；型和平面布置；￿￿￿￿￿￿￿￿2.选择基基础的埋置深度；的埋置深度；￿￿￿￿￿￿￿￿3.确定地基承确定地基承载力；力；￿￿￿￿￿￿￿￿4.确定基确定基础尺寸；尺寸；￿￿￿￿￿￿￿￿5.进行地基行地基变形与形与稳定性定性验算；算；￿￿￿￿￿￿￿￿6.进行基行基础结构构设计；；￿￿￿￿￿￿￿￿7.绘制基制基础施工施工图，提出施工，提出施工说明 356￿￿￿￿￿￿￿￿上述浅基上述浅基础设计的各的各项内容是相互关内容是相互关联的，的，设计时可按上述可按上述顺序，首先序，首先选择基基础材料、材料、类型型和埋深，然后逐和埋深，然后逐项进行行计算，如果算，如果发现前前面的面的选择不妥，不妥，则需修改需修改设计，直至各，直至各项计算均符合要求，各数据前后一致算均符合要求，各数据前后一致为止。

止 357￿￿￿￿￿￿￿￿必必须强调的是：地基基的是：地基基础问题的解决，不宜的解决，不宜单纯着眼于着眼于地基基地基基础本身，按常本身，按常规设计时，更，更应把把地地基、基基、基础与上部与上部结构构视为一个一个统一的整体一的整体，，从三者相互作用的概念出从三者相互作用的概念出发考考虑地基基地基基础方案 358第第2节节 浅基础的类型浅基础的类型一、一、扩展基展基础￿￿￿￿￿￿￿￿上部上部结构通构通过墙、柱等承重构件、柱等承重构件传递的荷的荷载，在其底部横截面上造成的，在其底部横截面上造成的压强通通常常远远大于地基的承大于地基的承载能力这就要求在就要求在墙、柱之下、柱之下设置水平截面向下置水平截面向下扩大的基大的基础- -359扩展基展基础，以使从，以使从墙或柱或柱传递下来的荷下来的荷载扩散分布于散分布于扩大后大后的基的基础底面，使之底面，使之满足地基承足地基承载力和力和变形形的要求￿￿￿￿￿￿￿￿1.无筋无筋扩展基展基础￿￿￿￿￿￿￿￿无筋无筋扩展基展基础系指由系指由砖、毛石、混凝、毛石、混凝土、灰土和三合土等材料土、灰土和三合土等材料组成的成的墙下条形下条形基基础或柱下独立基或柱下独立基础。

360无筋无筋扩展基展基础 361￿￿￿￿￿￿￿￿无筋无筋扩展基展基础的特点是：的特点是：材料具有材料具有较好的抗好的抗压性能，性能，稳定性好、施工定性好、施工简便、能承受便、能承受较大的荷大的荷载，，所以只需地基承所以只需地基承载力能力能满足要求，适用于足要求，适用于多多层民用建筑和民用建筑和轻型厂房￿￿￿￿￿￿￿￿当基当基础较厚厚时，可在，可在纵横两个剖面上横两个剖面上都做成台都做成台阶形，以减少基形，以减少基础自重，自重，节省材省材料 362￿￿￿￿￿￿￿￿无筋无筋扩展基展基础的主要的主要缺点是自重大，并且当持缺点是自重大，并且当持力力层为软弱土弱土时，由于，由于扩大基大基础面面积有一有一定限制，需要定限制，需要对地基地基进行行处理或加固后才理或加固后才能采用，否能采用，否则会因所受的荷会因所受的荷载压力超力超过地地基承基承载力而影响力而影响结构物的正常使用构物的正常使用￿￿￿￿￿￿￿￿所以所以对于荷于荷载大或上部大或上部结构构对差异沉差异沉降降较敏感的敏感的结构物，当持力构物，当持力层土土质较差又差又较厚厚时，无筋，无筋扩展基展基础作作为浅基浅基础是不适是不适宜的。

宜的363￿￿￿￿￿￿￿￿无筋无筋扩展基展基础的材料的材料虽具具有有较好的抗好的抗压性能，但其抗拉、性能，但其抗拉、抗剪抗剪强度却不高度却不高设计时必必须保保证发生在生在基基础内的拉内的拉应力和剪力和剪应力不超力不超过相相应的材的材料料强度度值这种保种保证通常是通通常是通过对基基础构构造的限制来造的限制来实现的，即基的，即基础每个台每个台阶的的宽度与其高度之比（度与其高度之比（宽高比高比）都不得超）都不得超过规范范规定的台定的台阶宽高比的允高比的允许值364￿￿￿￿￿￿￿￿基基础在基底反力作用下，在基底反力作用下，在在a-a断面断面产生的弯曲生的弯曲拉拉应力力和和剪剪应力力若超若超过了基了基础建材的建材的强度度值，，为防止基防止基础在在a-a断面开裂甚至断裂，必断面开裂甚至断裂，必须在在基基础中配置足中配置足够数量的数量的钢筋365扩展基展基础 366￿￿￿￿￿￿￿￿2.扩展基展基础￿￿￿￿￿￿￿￿扩展基展基础系指柱下系指柱下钢筋筋混凝土独立基混凝土独立基础和和墙下下钢筋混凝土条形基筋混凝土条形基础￿￿￿￿￿￿￿￿扩展基展基础主要是用主要是用钢筋混凝土筋混凝土浇筑，筑，其抗弯和抗剪性能良好，可在其抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷向荷载较大、地基承大、地基承载力不高以及承受水平力和力力不高以及承受水平力和力矩荷矩荷载等情况下使用，等情况下使用，这类基基础的高度不的高度不受台受台阶宽高比的限制，故适宜于需要高比的限制，故适宜于需要“宽基浅埋基浅埋”的的场合下采用。

合下采用367二、独立基二、独立基础￿￿￿￿￿￿￿￿独立基独立基础是配置于整个是配置于整个结构物之下的无筋或配筋的构物之下的无筋或配筋的单个基个基础￿￿￿￿￿￿￿￿独立基独立基础是柱式是柱式桥墩和房屋建筑常用墩和房屋建筑常用的基的基础形式之一它的形式之一它的纵横剖面均可砌筑横剖面均可砌筑为台台阶式式，但柱下独立基，但柱下独立基础用石或用石或砖砌筑砌筑时，，则在柱子与基在柱子与基础之之间用混凝土墩用混凝土墩连接368 独立基独立基础369三、三、联合基合基础￿￿￿￿￿￿￿￿当当为了了满足地基土的足地基土的强度度要求，必要求，必须扩大基大基础平面尺寸，而平面尺寸，而扩大大结果与相果与相邻的的单个基个基础在平面上相接甚至重在平面上相接甚至重叠叠时，，则可将它可将它们连在一起成在一起成为联合基合基础370 联合基合基础371第第3节节 基础埋置深度基础埋置深度￿￿￿￿￿￿￿￿确定基确定基础的的埋置深度埋置深度是地基基是地基基础设计中的重要内容，它涉及到中的重要内容，它涉及到结构物建成后的构物建成后的牢固、牢固、稳定及正常使用定及正常使用问题在确定基在确定基础埋置深度埋置深度时，必，必须考考虑把基把基础设置在置在变形形较小，而小，而强度又比度又比较大的大的持力持力层上，以保上，以保证地基地基强度度满足要求，而且不致足要求，而且不致产生生过大大的沉降或沉降差。

的沉降或沉降差372￿￿￿￿￿￿￿￿此外，此外，还要使基要使基础有足有足够的埋置深度，以保的埋置深度，以保证基基础的的稳定性，确保基定性，确保基础的安全确定基的安全确定基础埋置深埋置深度度时，必，必须综合考合考虑地基的地地基的地质、地形、、地形、水文条件，当地的水文条件，当地的冻结深度、上部深度、上部结构形构形式，以及保式，以及保证持力持力层稳定所需的最小埋深定所需的最小埋深和施工技和施工技术条件、造价等因素条件、造价等因素373￿￿￿￿￿￿￿￿对于某一个具体工程来于某一个具体工程来说，往往是其中一、两种因，往往是其中一、两种因素起决定性作用，所以在素起决定性作用，所以在设计时，必，必须从从实际出出发，抓住主要因素，抓住主要因素进行分析研究，行分析研究，确定合理的埋置深度确定合理的埋置深度374一、与建筑物有关的条件一、与建筑物有关的条件￿￿￿￿￿￿￿￿包括建筑物的用途，有包括建筑物的用途，有无地下室、无地下室、设备基基础和地下和地下设施，基施，基础的的型式和构造等型式和构造等二、作用在地基上的荷二、作用在地基上的荷载大小和性大小和性质三、工程地三、工程地质条件和水文地条件和水文地质条件条件￿￿￿￿￿￿￿￿合理合理选择地基持力地基持力层。

另外，另外，选择基基础埋深埋深时应注意地下水的埋藏条件和注意地下水的埋藏条件和动态渗流力、浮托力）（渗流力、浮托力）375四、相四、相邻建筑物的基建筑物的基础埋深埋深￿￿￿￿￿￿￿￿当存在相当存在相邻建筑物建筑物时，，新建建筑物的基新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑埋深不宜大于原有建筑物的基物的基础埋深￿￿￿￿￿￿￿￿当埋深大于原有建筑物的基当埋深大于原有建筑物的基础埋深埋深时，，两基两基础之之间应保持一定保持一定净距，其数距，其数值应根根据原有建筑物荷据原有建筑物荷载大小、基大小、基础型式和土型式和土质情况而定情况而定376￿￿￿￿￿￿￿￿如上述要求不能如上述要求不能满足足时，，应采取分段施工，采取分段施工，设临时加固加固支撑，打板支撑，打板桩，地下，地下连续墙等施工措施，等施工措施，或加固原有建筑物的地基或加固原有建筑物的地基五、地基土五、地基土冻胀和融陷的影响和融陷的影响377第第4节节 地基承载力地基承载力￿￿￿￿￿￿￿￿地基承地基承载力是指地基土力是指地基土单位面位面积上承上承受荷受荷载的能力，以的能力，以kN／／m2或或kPa计在建筑工程中，必筑工程中，必须使建筑物基使建筑物基础底面底面压力不力不超超过规定的地基承定的地基承载力，以保力，以保证地基土不地基土不致破坏，即致破坏，即丧失失稳定性。

同定性同时也要使建筑也要使建筑物不会物不会产生建筑物不容生建筑物不容许的沉降和沉降差，的沉降和沉降差，以以满足建筑物的使用要求足建筑物的使用要求378￿￿￿￿￿￿￿￿地基承地基承载力和力和边坡坡稳定定性性问题在本在本质上是一致的上是一致的它它们都是考都是考虑土中的剪土中的剪应力与土的抗剪力与土的抗剪强度之度之间的关系￿￿￿￿￿￿￿￿地基基地基基础设计首先必首先必须保保证在荷在荷载作作用下的地基用下的地基对土体土体产生剪切破坏而失效方生剪切破坏而失效方面，面，应具有足具有足够的安全度的安全度为此，建筑物此，建筑物浅基浅基础的地基承的地基承载力力验算均算均应满足下列要足下列要求：求：379式中式中 pk——相相应于荷于荷载效效应标准准组合合时，， 基基础底面底面处的的平均平均压力力值；； fa——修正后的地基承修正后的地基承载力特征力特征值￿￿￿￿￿￿￿￿1.当当轴心荷心荷载作用作用时380式中式中 pkmax——相相应于荷于荷载效效应标准准组合合时，， 基基础底面底面边缘处的最大的最大压力力值；； fa——修正后的地基承修正后的地基承载力特征力特征值。

￿￿￿￿￿￿￿￿2.当偏心荷当偏心荷载作用作用时￿￿￿￿￿￿￿￿除了除了应满足上式外，足上式外，还应满足足381￿￿￿￿￿￿￿￿地基承地基承载力特征力特征值可由可由载荷荷试验或其他原位或其他原位测试、、公式公式计算并算并结合工程合工程实践践经验等方法等方法综合合确定￿￿￿￿￿￿￿￿当基当基础宽度大于度大于3m或埋置深度大于或埋置深度大于m时，从，从载荷荷试验或原位或原位测试、、经验值等方等方法确定的地基承法确定的地基承载力特征力特征值，尚，尚应按下式按下式修正：修正：382式中式中 fa—修正后的地基承修正后的地基承载力特征力特征值；； fak—地基承地基承载力特征力特征值；；  b、、 d—基基础宽度和埋深的地基承度和埋深的地基承载力修力修 正系数；正系数； b—基基础底面底面宽度（度（m），当基），当基宽小小 于于3m按按3m考考虑，大于，大于6m按按6m考考 虑；；383  m—基基础底面以上土的加底面以上土的加 权平均重度，地下水平均重度，地下水 位以下取浮重度；位以下取浮重度； d—基基础埋置深度（埋置深度（m），一般自室外），一般自室外地面地面标高算起。

高算起￿￿￿￿￿￿￿￿384￿￿￿￿￿￿￿￿当地基受力当地基受力层范范围内有内有软弱下卧弱下卧层时，，应按下式按下式验算：算：式中式中 pz—相相应于荷于荷载效效应标准准组合合时，，软 弱下卧弱下卧层顶面面处的附加的附加应力力值；； pcz—软弱下卧弱下卧层顶面面处土的自重土的自重应力力 值；； faz—软弱下卧弱下卧层顶面面处经深度修正后深度修正后 的地基承的地基承载力特征力特征值385※ 按地基按地基载荷荷试验确定地基确定地基 的承的承载力特征力特征值：：￿￿￿￿￿￿￿￿在在现场通通过一定尺寸的一定尺寸的载荷板荷板对扰动较少的浅部地基土体直接加荷，所少的浅部地基土体直接加荷，所测得的得的成果一般能反映相当于成果一般能反映相当于1~2倍倍载荷板荷板宽度的度的深度以内土体的平均性深度以内土体的平均性质386按按载荷荷试验成果确定成果确定地基承地基承载力特征力特征值ps0387￿￿￿￿￿￿￿￿承承载力特征力特征值的确定：的确定：￿￿￿￿￿￿￿￿1.当当p~s曲曲线上有上有比例界限比例界限时，取，取该比例界限所比例界限所对应的荷的荷载值；；￿￿￿￿￿￿￿￿2.当极限荷当极限荷载小于小于对应比例界限的荷比例界限的荷载值的的2倍倍时，取，取极限荷极限荷载值的一半的一半；；￿￿￿￿￿￿￿￿3.当不能按上述二点确定当不能按上述二点确定时，如，如压板板面面积为m2，可取所，可取所对应的荷的荷载，但其，但其值不不应大于大于最大加最大加载量的一半量的一半。

388￿￿￿￿￿￿￿￿同一土同一土层参加参加统计的的试验点点不不应少于少于3点点，各，各试验实测值的的极差不得超极差不得超过其平均其平均值的的30%，取此平均，取此平均值作作为该土土层的地基承的地基承载力特征力特征值fak389第第5节节 按地基承载力按地基承载力 确定基础底面尺寸确定基础底面尺寸一、按地基持力一、按地基持力层的承的承载力力计算基底尺寸算基底尺寸￿￿￿￿￿￿￿￿设计浅基浅基础时，一般先确定埋深，一般先确定埋深d并初并初步步选择底面尺寸，求得基底以下持力底面尺寸，求得基底以下持力层的的修正后的承修正后的承载力特征力特征值，再按下列条件，再按下列条件验算并算并调整尺寸直至整尺寸直至满足足设计要求要求为止390式中式中 pk——相相应于荷于荷载效效应标准准组合合时，， 基基础底面底面处的的平均平均压力力值；； fa——修正后的地基承修正后的地基承载力特征力特征值￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿1.当当轴心荷心荷载作用作用时391式中式中 Fk——相相应于荷于荷载效效应标准准组合合时，， 上部上部结构构传至基至基础顶面的面的竖向向 力力值；； Gk——基基础自重和基自重和基础上的土重；上的土重； A——基基础底面面底面面积。

￿￿￿￿￿￿￿￿基基础底面的底面的压力，可按下列力，可按下列公式确定：公式确定：392式中式中 pkmax——相相应于荷于荷载效效应标准准组合合 时，基，基础底面底面边缘处的最大的最大 压力力值；； fa——修正后的地基承修正后的地基承载力特征力特征值￿￿￿￿￿￿￿￿2.当偏心荷当偏心荷载作用作用时￿￿￿￿￿￿￿￿除了除了应满足上式外，足上式外，还应满足足393式中式中 Mk——相相应于荷于荷载效效应标准准组合合 时，作用于基，作用于基础底面的力矩底面的力矩 值；； W ——基基础底面的抵抗力矩；底面的抵抗力矩； ￿￿￿￿￿￿￿￿基基础底面的底面的压力，可按下列力，可按下列公式确定：公式确定：394￿￿￿￿￿￿￿￿由于以上公式中的由于以上公式中的pk、、pkmax和和fa都与基底尺寸有关，都与基底尺寸有关，所以只有所以只有预选尺寸并通尺寸并通过反复反复试算修改尺寸算修改尺寸才能取得才能取得满意的意的结果。

果二、二、软弱下卧弱下卧层的的验算算￿￿￿￿￿￿￿￿当地基受力当地基受力层范范围内有内有软弱下卧弱下卧层（承（承载力力显著低于持力著低于持力层的高的高压缩性土性土层））395时，按持力，按持力层土的承土的承载力力计算算得出基得出基础底面所需的尺寸后，底面所需的尺寸后，还必必须对软弱下卧弱下卧层按下式按下式进行行验算算396第第6节节 防止不均匀沉降防止不均匀沉降 损害的措施损害的措施￿￿￿￿￿￿￿￿地基的地基的过量量变形将使建筑物形将使建筑物损坏或影坏或影响其使用功能特响其使用功能特别是高是高压缩性土、膨性土、膨胀土、湿陷性黄土以及土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基硬不均等不良地基上的建筑物，如果考上的建筑物，如果考虑欠周，就更易因不欠周，就更易因不均匀沉降而开裂均匀沉降而开裂损坏如何防止或减坏如何防止或减轻不不均匀沉降造成的均匀沉降造成的损害，是害，是设计中必中必须认真真考考虑的的问题397一、建筑措施一、建筑措施￿￿￿￿￿￿￿￿1.建筑物的体型力求建筑物的体型力求简单￿￿￿￿￿￿￿￿2.在在应力突力突变处，宜，宜设置沉降置沉降缝￿￿￿￿￿￿￿￿3.相相邻建筑物基建筑物基础间的的净距距￿￿￿￿￿￿￿￿地基中附加地基中附加应力的向外力的向外扩散，使得相散，使得相邻建筑物的沉降相互影响。

在建筑物的沉降相互影响在软弱地基上，弱地基上，两建筑物基两建筑物基础的距离太近的距离太近时，相，相邻影响影响产生的附加不均匀沉降，可能造成建筑物的生的附加不均匀沉降，可能造成建筑物的开裂或互开裂或互倾398￿￿￿￿￿￿￿￿为了避免相了避免相邻影响的影响的损害，害，软弱地基上的建筑物基弱地基上的建筑物基础之之间要有一定的要有一定的净距￿￿￿￿￿￿￿￿4.调整建筑物某些整建筑物某些组成部分的成部分的标高高￿￿￿￿￿￿￿￿a.室内地坪和地下室内地坪和地下设施的施的标高，高，应根根据据预估沉降量予以提高建筑物各部分估沉降量予以提高建筑物各部分（或（或设备之之间）有）有联系系时，可将沉降，可将沉降较大大者者标高提高399￿￿￿￿￿￿￿￿b.建筑物与建筑物与设备之之间，，应留有足留有足够的的净空当建筑物有空当建筑物有管道穿管道穿过时，，应预留足留足够尺寸的孔洞，或尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接采用柔性的管道接头等二、二、结构措施构措施￿￿￿￿￿￿￿￿1.减减轻建筑物的自重（减小基底建筑物的自重（减小基底压力）力）￿￿￿￿￿￿￿￿2.设置圈梁（增加建筑物的整体性）置圈梁（增加建筑物的整体性）￿￿￿￿￿￿￿￿3.减小或减小或调整基底附加整基底附加压力力400第第7章章 内容勘误内容勘误￿￿￿￿￿￿￿￿本章有数本章有数处将将“地基承地基承载力力”称称为“地基地基强度度”，希更正。

再次，希更正再次强调：：强度是度是用来描述用来描述土体土体抵抗破坏（抵抗破坏（剪切破坏剪切破坏）的能）的能力；而承力；而承载力是用来描述力是用来描述地基地基对荷荷载的承的承受能力401第第7章章 重点内容重点内容1.浅基浅基础的概念、的概念、类型型2.防防止止不不均均匀匀沉沉降降损害害的的措措施施（（建建筑筑措措施、施、结构措施）构措施）402第第7章章 作业作业p246：：6-1403东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第八章第八章主讲教师主讲教师 童小童小东404第第8章章 桩基础桩基础第第1节 概述概述第第2节 桩的分的分类第第3节 单桩轴向荷向荷载的的传递第第4节 单桩竖向承向承载力的确定力的确定第第5节 桩基基础设计405第第1节节 概概 述述￿￿￿￿￿￿￿￿如果建筑如果建筑场地浅地浅层的土的土质不能不能满足建足建筑物筑物对地基承地基承载力力和和变形形的要求、而又不的要求、而又不宜采取地基宜采取地基处理措施理措施时，就需要考，就需要考虑以下以下部部坚实土土层或岩或岩层作作为持力持力层的的深基深基础方方案桩基基础是是应用最用最为广泛的一广泛的一类深基深基础。

406※ 桩基基础：是由基：是由基桩和和连接于接于桩顶的承台共同的承台共同组成承台把成承台把桩联结起来并承受上部起来并承受上部结构的荷构的荷载，然后，然后通通过桩传递到地基中去到地基中去※ 桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，它的横截面尺寸比它的横截面尺寸比长度小得多其作用是度小得多其作用是将上部将上部结构的荷构的荷载传递给土土层或岩或岩层407※ 桩基基础设计也也应注意注意满足足地基承地基承载力力和和变形形这两两项基本基本要求￿￿￿￿￿￿￿￿按行按行业标准准《《建筑建筑桩基技基技术规范范》》（（JGJ94－－94），），建筑建筑桩基基设计与建筑与建筑结构构设计一一样，，应采用以概率理采用以概率理论为基基础的的极限状极限状态设计法，并按极限状法，并按极限状态设计表达表达式式计算桩基的极限状基的极限状态分分为下列两下列两类：：408￿￿￿￿￿￿￿￿1.承承载能力极限状能力极限状态￿￿￿￿￿￿￿￿对应于于桩基受荷达到最大基受荷达到最大承承载能力能力导致整体失致整体失稳或或发生不适于生不适于继续承承载的的变形；形；￿￿￿￿￿￿￿￿2.正常使用极限状正常使用极限状态￿￿￿￿￿￿￿￿对应于于桩基基变形达到形达到为保保证建筑物正建筑物正常使用所常使用所规定的限定的限值或或桩基达到耐久性要基达到耐久性要求的某求的某项限限值。

409第第2节节 桩的分类桩的分类一、按一、按桩的使用功能分的使用功能分类￿￿￿￿￿￿￿￿1.竖向抗向抗压桩￿￿￿￿￿￿￿￿主要承受主要承受竖向下向下压荷荷载（（简称称竖向荷向荷载）的）的桩，，应进行行竖向承向承载力力计算，必要算，必要时还需需计算算桩基沉降，基沉降，验算算软弱下卧弱下卧层的的承承载力以及力以及负摩阻力摩阻力产生的下拉荷生的下拉荷载410￿￿￿￿￿￿￿￿2.竖向抗拔向抗拔桩￿￿￿￿￿￿￿￿主要承受主要承受竖向上拔荷向上拔荷载的的桩，，应进行行桩身身强度和抗裂度和抗裂计算以及抗拔算以及抗拔承承载力力验算￿￿￿￿￿￿￿￿3.水平受荷水平受荷桩￿￿￿￿￿￿￿￿主要承受水平荷主要承受水平荷载的的桩，，应进行行桩身身强度和抗裂度和抗裂验算以及水平承算以及水平承载力和位移力和位移验算￿￿￿￿￿￿411￿￿￿￿￿￿￿￿4.复合受荷复合受荷桩￿￿￿￿￿￿￿￿承受承受竖向、水平荷向、水平荷载均均较大的大的桩，，应按按竖向抗向抗压（或抗拔）（或抗拔）桩及水及水平受荷平受荷桩的要求的要求进行行验算412二、按二、按桩承承载性能分性能分类￿￿￿￿￿￿￿￿1.摩擦摩擦桩￿￿￿￿￿￿￿￿当当软土土层很厚，很厚，桩端达不到端达不到坚硬土硬土层或岩或岩层上上时，，则桩顶的极限荷的极限荷载主要靠主要靠桩身与周身与周围土土层之之间的摩擦力来支承，的摩擦力来支承，桩尖尖处土土层反力很小，可忽略不反力很小，可忽略不计。

413￿￿￿￿￿￿￿￿2.端承端承桩￿￿￿￿￿￿￿￿桩穿穿过软弱土弱土层，，桩端支承端支承在在坚硬土硬土层或岩或岩层上上时，，则桩顶极限荷极限荷载主要靠主要靠桩尖尖处坚硬岩土硬岩土层提供的反力来支提供的反力来支承，承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不摩擦力很小，可以忽略不计￿￿￿￿￿￿￿￿3.摩擦端承摩擦端承桩￿￿￿￿￿￿￿￿桩顶的极限荷的极限荷载由由桩侧阻力和阻力和桩端阻端阻力共同承担，但主要由力共同承担，但主要由桩端阻力承受端阻力承受￿￿￿￿￿￿￿￿414￿￿￿￿￿￿￿￿4.端承摩擦端承摩擦桩￿￿￿￿￿￿￿￿桩顶的极限荷的极限荷载由由桩侧阻力阻力和和桩端阻力共同承担，但主要由端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力阻力承受三、按三、按桩身材料分身材料分类￿￿￿￿￿￿￿￿可分可分为木木桩，，混凝土混凝土桩，，钢桩，，组合合桩等415四、按四、按设置效置效应分分类￿￿￿￿￿￿￿￿1.非非挤土土桩￿￿￿￿￿￿￿￿包括包括干作干作业挖孔挖孔桩，泥，泥浆护壁壁钻（冲）（冲）孔孔桩，套管，套管护壁灌注壁灌注桩等￿￿￿￿￿￿￿￿这类在成在成桩过程中基本程中基本对桩相相邻土不土不产生生挤土效土效应的的桩，称，称为非非挤土土桩。

其其设备噪音噪音较挤土土桩小，而小，而废泥泥浆、弃土运、弃土运输等可能会等可能会对周周围环境造成影响境造成影响416￿￿￿￿￿￿￿￿2.部分部分挤土土桩￿￿￿￿￿￿￿￿当当挤土土桩无法施工无法施工时，可，可采用采用预钻小孔后打小孔后打较大尺寸大尺寸预制或灌注制或灌注桩的施工方法的施工方法，也可打入敞口也可打入敞口桩￿￿￿￿￿￿￿￿3.挤土土桩￿￿￿￿￿￿￿￿挤土土桩除施工噪音除施工噪音较大外，不存在泥大外，不存在泥浆及弃土及弃土污染染问题，当施工，当施工质量好，方法量好，方法得当得当时，其，其单方混凝土材料所提供的承方混凝土材料所提供的承载力力较非非挤土土桩及部分及部分挤土土桩高￿￿￿￿￿￿￿￿417五、按五、按桩径大小分径大小分类￿￿￿￿￿￿￿￿1.小小桩￿￿￿￿￿￿￿￿桩径径d≤250mm由于桩径小，施工机径小，施工机械，施工械，施工场地及施工方法一般地及施工方法一般较为简单小小桩多用于基多用于基础加固（加固（树根根桩或或锚杆静杆静压桩）及复合）及复合桩基基础￿￿￿￿￿￿￿￿2.中等直径中等直径桩￿￿￿￿￿￿￿￿250mm

繁多418￿￿￿￿￿￿￿￿3.大直径大直径桩￿￿￿￿￿￿￿￿桩径径d≥800mm近年来的近年来的发展展较快，快，应用范用范围逐逐渐增大因为桩径径大且大且桩端端还可以可以扩大，因此，大，因此，单桩承承载力力较高此类桩除大直径除大直径钢管管桩外，多数外，多数为钻、冲、挖孔灌注、冲、挖孔灌注桩通常用于高通常用于高层或重或重型建（构）筑物的基型建（构）筑物的基础，并可，并可实现柱下柱下单桩的的结构型式正因构型式正因为如此，也决定了大如此，也决定了大直径直径桩施工施工质量的重要性量的重要性419第第3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 的传递的传递￿￿￿￿￿￿￿￿孤立的一根孤立的一根桩称称为单桩，群，群桩中性能中性能不受不受邻桩影响的一根影响的一根桩可可视为单桩￿￿￿￿￿￿￿￿单桩工作性能的研究是工作性能的研究是单桩承承载力分力分析理析理论的基的基础通过桩土相互作用分析，土相互作用分析，了解了解桩土土间的的传力途径和力途径和单桩承承载力的构力的构成及其成及其发展展过程，以及程，以及单桩的破坏机理等，的破坏机理等，对正确正确评价价单桩轴向承向承载力具有一定的指力具有一定的指导意意义。

420一．一． 单桩轴向荷向荷载的的传递￿￿￿￿￿￿￿￿1．．桩身身轴力和截面位移力和截面位移￿￿￿￿￿￿￿￿在在轴向荷向荷载作用下，作用下，桩身将身将发生生压缩变形形；同；同时桩顶部分荷部分荷载通通过桩身身传递到到桩底，致使底，致使桩底土底土层发生生压缩变形形，，这两两部分部分压缩变形之和构成形之和构成桩顶轴向位移向位移￿￿￿￿￿￿￿￿由于由于桩与与桩周土体的周土体的紧密接触，当密接触，当桩相相对于土向下位移于土向下位移时，，桩侧表面受到土向表面受到土向上的上的摩阻力摩阻力421￿￿￿￿￿￿￿￿在在桩顶荷荷载沿沿桩身向下身向下传递的的过程中，必程中，必须不断地克服不断地克服这种摩阻力，故种摩阻力，故桩身截面的身截面的轴向力随深度向力随深度逐逐渐减小，减小，传至至桩底截面的底截面的轴向力向力为桩顶荷荷载减去全部减去全部桩侧摩阻力，并与摩阻力，并与桩底支承底支承反力（即反力（即桩端阻力端阻力）大小相等、方向相反大小相等、方向相反￿￿￿￿￿￿￿￿桩通通过桩侧阻力和阻力和桩端阻力将荷端阻力将荷载传递给土体，即土土体，即土对桩的支承力由的支承力由桩侧阻力阻力和和桩端阻力端阻力两部分两部分组成。

成422￿￿￿￿￿￿￿￿由由桩底土底土层的的压缩变形形导致的致的桩端位移加大了由于端位移加大了由于桩身身的的压缩变形引起的形引起的桩身各截面的位移，并身各截面的位移，并促使促使桩侧摩阻力摩阻力进一步一步发挥一般来说，，靠近靠近桩身上部土身上部土层的摩阻力先于下部土的摩阻力先于下部土层发挥出来，出来，桩侧阻力先于阻力先于桩端阻力端阻力发挥出出来￿￿￿￿￿￿￿￿单桩在在轴向荷向荷载作用下，作用下，桩身的身的截面截面位移位移、、桩侧的摩阻力的摩阻力分布以及分布以及轴力力分布分布见下下图423424二、二、桩侧摩阻力和摩阻力和桩端阻力端阻力￿￿￿￿￿￿￿￿桩侧摩阻力是摩阻力是桩截面截面对桩周土的相周土的相对位移的函数位移的函数[ qs= f(s)]，可用下，可用下图中的曲中的曲线OCD表示，且常表示，且常简化化为折折线OABAB段表示一旦段表示一旦桩土界面相土界面相对滑移超滑移超过某一极限某一极限值，，侧摩阻力将保持极限摩阻力将保持极限值不不变425桩截面位移截面位移桩侧摩阻力摩阻力OCDAB426￿￿￿￿￿￿￿￿极限摩阻力可用极限摩阻力可用类似于土似于土的抗剪的抗剪强度的度的库伦表达式：表达式：￿￿￿￿￿￿￿￿式中式中ca和和 a为桩侧表面与土之表面与土之间的的附附着力着力和和摩擦角摩擦角，， x为深度深度z处作用于作用于桩侧表面的法向表面的法向压力，它与力，它与桩侧土的土的竖向有效向有效应力力 成正比例，即：成正比例，即：427￿￿￿￿￿￿￿￿式中式中Ks为桩侧土的土的侧压力力系数，系数，对挤土土桩，，K0

此此处，， Ka 、、 K0和和Kp分分别为主主动、静止和被、静止和被动土土压力系数￿￿￿￿￿￿￿￿采用上述公式采用上述公式计算深度算深度z处的的单位位侧阻阻时，如取，如取428则侧阻将随深度阻将随深度线性增大然性增大然而砂土中的模型而砂土中的模型桩试验表明，表明，当当桩入土深度达到某一入土深度达到某一临界界值后，后，侧阻就阻就不随深度增加了，不随深度增加了，这个个现象称象称为侧阻的深阻的深度效度效应￿￿￿￿￿￿￿￿综上所述，上所述，桩侧极限摩阻力与所在的极限摩阻力与所在的深度、土的深度、土的类别和性和性质、成、成桩方法等方法等许多多因素有关因素有关429￿￿￿￿￿￿￿￿但是，但是，桩侧摩阻力达到极摩阻力达到极限限值所需的所需的桩土滑移极限土滑移极限值则与土的与土的类别有关、而与有关、而与桩径大小无关，根径大小无关，根据据试验资料料约为4~6mm（（对粘性土粘性土）或）或6~10mm（（对砂砂类土土）430￿￿￿￿￿￿￿￿单桩受荷受荷过程中程中桩端阻力端阻力的的发挥不不仅滞后于滞后于桩侧阻力，阻力，而而且且其其充充分分发挥所所需需的的桩底底位位移移值比比桩侧摩摩阻阻力力达达到到极极限限所所需需的的桩身身截截面面位位移移值大大的的多多。

根根据据小小型型桩试验所所得得的的桩底底极极限限位位移移值，，对砂砂类土土约为d/12~d/10，，对粘粘性性土土约为d/10~d/4（（d为桩径径））因因此此，，对工工作作状状态下下的的单桩，，其其桩端端阻阻力力的的安安全全储备一一般大于般大于桩侧摩阻力的安全摩阻力的安全储备431￿￿￿￿￿￿￿￿单桩静静载荷荷试验所得的所得的荷荷载—沉降（沉降（Q~s）关系曲）关系曲线可大体分可大体分为陡降型陡降型（（A）和）和缓变型型（（B）两）两类形形态432单桩的荷的荷载—沉降曲沉降曲线433￿￿￿￿￿￿￿￿对桩底持力底持力层不不坚实、、桩径不大、破坏径不大、破坏时桩端刺入持力端刺入持力层的的桩，，其其曲曲线多多呈呈“急急进破破坏坏”的的陡陡降降型型，，相相应于于破破坏坏时的的特特征征点点明明显，，据据之之可可确定确定单桩极限承极限承载力￿￿￿￿￿￿￿￿对桩底底为非密非密实砂砂类土或粉土、清孔土或粉土、清孔不不净残留虚土、残留虚土、桩底面底面积大、大、桩底塑性区底塑性区434随荷随荷载增增长逐逐渐扩展的展的桩，，则呈呈“渐进破坏破坏”的的缓变型，其曲型，其曲线不不具具有有表表示示变形形性性质突突变的的明明显特特征征点点，，因因而而较难确确定定极极限限承承载力力。

为了了发挥这类桩的的潜潜力力，，其其极极限限承承载力力宜宜按按建建筑筑物物所所能能承承受受的的最最大大沉沉降降确确定定换句句话说，，这类桩的的承承载力力极极限限状状态是是受受“不不适适于于继续承承载的的变形形”制制约的435第第4节节 单桩竖向承载力单桩竖向承载力 的确定的确定￿￿￿￿￿￿￿￿单桩极限承极限承载力力Qu由由总极限极限侧阻力阻力Qsu和和总极限端阻力极限端阻力Qpu组成，若忽略二者成，若忽略二者间的的相互影响，可表示相互影响，可表示为：：436式中式中 li 、、Ui——桩周第周第i层土厚土厚 度和相度和相应的的桩 身周身周长；； Ap——桩底面底面积；； qsui、、qpu——第第i层土的极限土的极限侧阻力和持阻力和持 力力层极限端阻力极限端阻力￿￿￿￿￿￿￿￿Qu 、、 qsui 、、 qpu的确定通常采用下列的确定通常采用下列几种方法：几种方法：437一、原型一、原型试验法法￿￿￿￿￿￿￿￿原型静原型静载荷荷试验是是传统的的也是最可靠的确定承也是最可靠的确定承载力的方法。

它不力的方法它不仅可确定可确定桩的极限承的极限承载力，而且通力，而且通过埋埋设各各类测试元件可元件可获得得桩身身轴力、力、桩侧阻力、阻力、桩端阻力、荷端阻力、荷载—沉降关系等沉降关系等诸多多资料438 由于土体因打由于土体因打桩扰动而降而降低的低的强度有待随度有待随时间而恢复，而恢复，在在桩身身强度达到度达到设计要求的前提下，要求的前提下，桩设置后开始置后开始载荷荷试验所需的所需的间歇歇时间：：对于于砂砂类土土不得少于不得少于10天天；；粉土和粘性土粉土和粘性土不得不得少于少于15天天，，饱和和软粘土粘土不得少于不得少于25天天 439￿￿￿￿￿￿￿￿在同一条件下，在同一条件下，进行静行静载荷荷试验的的桩数不宜少于数不宜少于总桩数数的的1%，工程，工程桩总桩数在数在50根以内根以内时不不应少少于于2根根，其他情况不，其他情况不应少于少于3根根￿￿￿￿￿￿￿￿关于关于单桩竖向静向静载（抗（抗压））试验的方的方法、法、终止加止加载条件以及条件以及单桩竖向承向承载力力标准准值的确定的确定详见《建筑《建筑桩基技基技术规范》范》JGJ94—94440二、静力学二、静力学计算法算法￿￿￿￿￿￿￿￿根据根据桩侧阻力、阻力、桩端阻力的端阻力的破破坏坏机机理理，，按按静静力力学学原原理理，，分分别对桩侧阻阻力力和和桩端端阻阻力力进行行计算算。

由由于于计算算模模式式、、强度度参参数数实际的的某某些些差差异异，，计算算结果果的的可可靠靠性性受受到到限限制制，，往往往往只只用用于于一一般般工工程程或或重重要要工工程程的的初初步步设计阶段段，，或或与与其其他他方方法法综合比合比较来确定承来确定承载力441三、原位三、原位测试法法￿￿￿￿￿￿￿￿对地基土地基土进行原位行原位测试，，利用利用桩的静的静载荷荷试验与原位与原位测试参数参数间的的关系，确定关系，确定桩的的侧阻力和端阻力常用的阻力和端阻力常用的原位原位测试法有法有静力触探法静力触探法(CPT)、、标准准贯入入试验法法(SPT)、、旁旁压试验法法(PMT)442第第5节节 桩基础设计桩基础设计￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿和和浅浅基基础一一样，，桩基基的的设计也也应符符合合安安全全、、合合理理和和经济的的要要求求对桩和和承承台台来来说，，应有有足足够的的强度度、、刚度度和和耐耐久久性性；；对地地基基来来说，，要要有有足足够的的承承载力力和和不不产生生过量的量的变形443一、基本一、基本设计资料料￿￿￿￿￿￿￿￿设计桩基之前必基之前必须具具备各种各种资料：建筑物料：建筑物类型及其型及其规模、岩土工程勘模、岩土工程勘察察报告、施工机具和技告、施工机具和技术条件、条件、环境条件境条件及当地及当地桩基工程基工程经验。

勘察勘察报告告应符合勘符合勘察察规范的一般范的一般规定和定和桩基工程的基工程的专门勘察勘察要求444二、二、桩型、截面和型、截面和桩长的的选择￿￿￿￿￿￿￿￿桩基基设计的第一步就是根的第一步就是根据据结构构类型及型及层数、荷数、荷载情况、地情况、地层条件条件和施工能力，和施工能力，选择桩型型（（预制制桩或灌注或灌注桩）、）、桩的截面尺寸的截面尺寸和和长度度￿￿￿￿￿￿￿￿确定确定桩长的关的关键，在于，在于选择桩端持力端持力层坚实土（岩）土（岩）层（可用触探（可用触探试验或其或其它指它指标作作为坚实土土层的的鉴别标准）最适宜准）最适宜作作为桩端持力端持力层445￿￿￿￿￿￿￿￿对于于10层以下的房屋，如以下的房屋，如在在桩端可达的深度内无端可达的深度内无坚实土土层时，，也也可可选择中中等等强度度的的土土层作作为持持力力层￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿对于于桩端端进入入坚实土土层的的深深度度和和桩端端下下坚实土土层的的厚厚度度，，应该有有所所要要求求一一般般可以可以这样考考虑：：￿￿￿￿￿￿￿￿1.对粘性土、粉土粘性土、粉土进入的深度不宜小入的深度不宜小于于2倍倍桩径径，，砂砂类土土不宜小于不宜小于倍倍桩径径；；446￿￿￿￿￿￿￿￿2.对碎石碎石类土土不宜小于不宜小于1倍倍桩径径。

￿￿￿￿￿￿￿￿3.桩端以下端以下坚实土土层的厚度，一般不的厚度，一般不宜小于宜小于4倍倍桩径径穿越软弱土弱土层而支撑在而支撑在倾斜岩斜岩层面上的面上的桩，当，当风化化层厚度小于厚度小于2倍倍桩径径时，，桩端端应进入新入新鲜或微或微风化基岩端化基岩端承承桩嵌入微嵌入微风化或中等化或中等风化岩体的深度不化岩体的深度不宜小于宜小于m，以确保，以确保桩端与岩体接触端与岩体接触447￿￿￿￿￿￿￿￿嵌岩嵌岩桩或端承或端承桩桩底下底下3倍倍桩径径范范围内内应无无软弱弱夹层、断、断裂裂带、洞穴、和空隙的分布洞穴、和空隙的分布￿￿￿￿￿￿￿￿在确定在确定桩长之后，施工之后，施工时桩的的设置深置深度必度必须满足足设计要求如果土要求如果土层比比较均匀，均匀，坚实土土层层面比面比较平坦，那么平坦，那么桩的的实际长度常与度常与设计桩长比比较接近；当接近；当场地土地土层复复杂，或者，或者桩端持力端持力层层面起伏不平面起伏不平时，，桩的的实际长度常与度常与设计桩长不一致448￿￿￿￿￿￿￿￿打入打入桩的入土深度的入土深度应按所按所设计的的桩端端标高高和和最后最后贯入度入度两方面控制最后两方面控制最后贯入度是指打入度是指打桩结束以束以前每次前每次锤击的沉入量，通常以最后每的沉入量，通常以最后每阵（（10击）的平均）的平均贯入量表示。

一般要求最入量表示一般要求最后二、三后二、三阵的平均的平均贯入量入量为10～～30mm/阵（（锤重、重、桩长者取大者取大值，，质量量为7t以上的以上的单动蒸汽蒸汽锤、柴油、柴油锤可增至可增至30～～50mm/阵））；振；振动沉沉桩者，可用者，可用1min作作为一一阵449￿￿￿￿￿￿￿￿在确定在确定桩的的类型和几何尺型和几何尺寸后，寸后，应初步确定承台底面初步确定承台底面标高高一一般般情情况况下下，，主主要要从从结构构要要求求和和方方便便施施工工的的角角度度来来选择承承台台深深度度季季节性性冻土土上上的的承承台台埋埋深深，，应根根据据地地基基土土的的冻胀性性考考虑，，并并应考考虑是是否否需需要要采采取取相相应的的防防冻害害措措施施膨膨胀土土的的承承台台，，其其埋埋深深选择与与此此类似450三、三、桩的根数和布置的根数和布置￿￿￿￿￿￿￿￿1.桩的根数的根数￿￿￿￿￿￿￿￿初步估初步估计桩数数时，先不考，先不考虑群群桩效效应，，在确定了在确定了单桩承承载力力设计值R后，可后，可对桩数数进行估算当行估算当桩基基为轴心受心受压时，，桩数数n应满足下式要求：足下式要求：451式中式中 F—作用在承台上的作用在承台上的轴向向 压力力设计值；； G—承台及其上方填土的重力。

承台及其上方填土的重力￿￿￿￿￿￿￿￿偏心受偏心受压时，，对于偏心距固定的于偏心距固定的桩基，基，如果如果桩的布置使得群的布置使得群桩横截面的重心与荷横截面的重心与荷载合力作用点重合，合力作用点重合，则仍可按上式估算仍可按上式估算桩数，否数，否则，，桩的根数的根数应按上式确定的增加按上式确定的增加10%～～20%452￿￿￿￿￿￿￿￿对桩数超数超过3根的非端承群根的非端承群桩基基础，在求得基，在求得基桩承承载力力设计值后后应重新估算重新估算桩数，如有必要，数，如有必要，还要要通通过桩基基软弱下卧弱下卧层承承载力和力和桩基沉降基沉降验算才能最算才能最终确定453￿￿￿￿￿￿￿￿应当指出，在当指出，在层厚厚较大的大的高灵敏度流塑粘性土（如我国高灵敏度流塑粘性土（如我国东南沿海的南沿海的淤泥淤泥、、淤泥淤泥质土土）中，不宜采）中，不宜采用用间距小而距小而桩数多的打入式数多的打入式桩基，否基，否则，，对这类土的土的结构破坏构破坏严重，致使土体重，致使土体强度度明明显降低如果加上相降低如果加上相邻各各桩的相互影响，的相互影响，这类桩基的沉降和不均匀沉降都将基的沉降和不均匀沉降都将显著增著增加。

加这时宜采用承宜采用承载力高而力高而桩数数较少的少的桩基454￿￿￿￿￿￿￿￿2.桩的的间距距￿￿￿￿￿￿￿￿桩的的间距（中心距）一般距（中心距）一般采用采用3～～4倍倍桩径径间距太大会增加承台的距太大会增加承台的体体积和用料，太小和用料，太小则将使将使桩基（摩擦型基（摩擦型桩））的沉降量增加，且的沉降量增加，且给施工造成困施工造成困难￿￿￿￿￿￿￿￿3.桩在平面上的布置在平面上的布置￿￿￿￿￿￿￿￿桩在平面内可以布置成方形（或矩形）在平面内可以布置成方形（或矩形）网格或三角形网格（梅花式）的形式，也网格或三角形网格（梅花式）的形式，也可采用不等距排列可采用不等距排列455￿￿￿￿￿￿￿￿为了使了使桩基中各基中各桩受力比受力比较均匀，群均匀，群桩横截面的重心横截面的重心应与与荷荷载合合力力的的作作用用点点重重合合或或接接近近当当上上部部结构构的的荷荷载有有几几种种不不同同的的组合合时，，承承台台底底面面上上的的荷荷载合合力力作作用用点点将将发生生变化化，，此此时，，可可使使群群桩横横截截面面重重心心位位于于合合力力作作用用点点变化化范范围之之内内，，并并应尽尽量量接接近近最最为不不利利的的合合力力作用点位置。

作用点位置456第第8章章 内容勘误内容勘误1.p314：倒数第：倒数第4行行“…在O1点之下的土点之下的土层相相对向向下下位移，位移，…”上上457第第8章章 重点内容重点内容1.桩的的分分类（（按按设置置效效应分分类、、按按承承载性能分性能分类、按、按桩径分径分类））2.单桩竖向承向承载力的确定方法力的确定方法458第第8章章 作业作业p350：：8-1，，8-2459东南大学远程教育东南大学远程教育基基 础础 工工 程程第九章第九章主讲教师主讲教师 童小童小东460第第9章章 软弱土地基处理软弱土地基处理第第1节 概述概述第第2节 夯夯实法及碾法及碾压法法第第3节 换土土垫层法法第第4节 排水固排水固结预压法法第第5节 挤密法和振冲法密法和振冲法第第6节 强夯法夯法第第7节 深深层搅拌法拌法第第8节 高高压喷射注射注浆法法461第第1节节 概概 述述￿￿￿￿￿￿￿￿软弱土弱土系指淤泥、淤泥系指淤泥、淤泥质土和部分冲土和部分冲填土、填土、杂填土及其他高填土及其他高压缩性土由软弱弱土土组成的地基称成的地基称为软弱土地基弱土地基￿￿￿￿￿￿￿￿淤泥、淤泥淤泥、淤泥质土在工程上土在工程上统称称为软土，土，其具有特殊的物理力学性其具有特殊的物理力学性质，从而，从而导致了致了其特有的工程性其特有的工程性质。

462※￿ ￿软土：指在静水或非常土：指在静水或非常缓慢慢的流水的流水环境中沉境中沉积，，经生物化学生物化学作用下形成的作用下形成的软弱土物物理理力力学学特特性性软土土的的天然孔隙比大天然孔隙比大：： e>1天然含水量高天然含水量高：：w≥wl压缩系数高系数高渗透系数小渗透系数小抗剪抗剪强度低度低灵敏度高灵敏度高具有明具有明显的流的流变性性463淤泥：淤泥：e淤泥淤泥质土：土：1.5 > e软土土工工程程特特性性软土土地地基基的的地基承地基承载力低力低建筑物的沉降和差异沉降建筑物的沉降和差异沉降较大大建筑物沉降建筑物沉降历时长※￿ ￿流流变：在：在应力不力不变的情况下，的情况下，土体的剪土体的剪应变和体和体应变仍随仍随时间而增而增长的的现象464￿￿￿￿￿￿￿￿由于由于软土地基的上述工程土地基的上述工程特性，所以在特性，所以在软土地基上修建土地基上修建建筑物，必建筑物，必须重重视地基的地基的变形形和和稳定定问题由于由于软土地基的承土地基的承载力力较低，如果不做任低，如果不做任何何处理，一般不能承受理，一般不能承受较大的建筑物荷大的建筑物荷载因此在因此在软土地基上建造建筑物，要求土地基上建造建筑物，要求对软土地基土地基进行行处理。

理465￿￿￿￿￿￿￿￿地基地基处理的目的理的目的主要是改主要是改善地基的工程性善地基的工程性质，包括改善，包括改善地基土的地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪形特性和渗透性，提高其抗剪强度等466￿￿￿￿￿￿￿￿地基地基处理的原理的原则：地基：地基处理有理有许多方法，各种方法都有多方法，各种方法都有各自的特点和作用机理没有哪一种方法各自的特点和作用机理没有哪一种方法是万能的，是万能的，对于每一个工程都必于每一个工程都必须进行行综合考合考虑，通，通过几种可能采用的地基几种可能采用的地基处理方理方案的比案的比较，，选择一种一种技技术可靠可靠、、经济合理合理、、施工可行施工可行的方案，既可以是的方案，既可以是单一的地基一的地基处理方法，也可以是多种地基理方法，也可以是多种地基处理方法的理方法的综合467第第2节节 夯实法及碾压法夯实法及碾压法￿￿￿￿￿￿￿￿通通过夯夯锤或机械，夯或机械，夯击或碾或碾压填土、填土、疏松土疏松土层，使其，使其孔隙体孔隙体积减少减少、、密密实程度程度提高提高，，这种作用称种作用称为压实压实能降低土能降低土的的压缩性、提高其抗剪性、提高其抗剪强度、减弱土的透度、减弱土的透水性，使水性，使经过处理的表理的表层弱土成弱土成为能承担能承担较大荷大荷载的地基持力的地基持力层。

468一、土的一、土的压实原理原理￿￿￿￿￿￿￿￿大量工程大量工程实践和践和试验研究研究表明，控制土的表明，控制土的压实效果的主要因素是：效果的主要因素是：土的含水量土的含水量，，压实机械机械及其及其压实功能功能等土的土的压实效果常用效果常用干密度干密度 d（（单位土体位土体积内土粒的内土粒的质量）来衡量量）来衡量469￿￿￿￿￿￿￿￿1.最最优含水量含水量￿￿￿￿￿￿￿￿对粘性土，当粘性土，当压实功能和功能和条件相同条件相同时，土的含水量，土的含水量过大或大或过小，土小，土体都不易体都不易压实，只有把土的含水量，只有把土的含水量调整到整到某一适宜某一适宜值时，才能收到最佳的，才能收到最佳的压实效果￿￿￿￿￿￿￿￿在一定在一定压实机械的功能条件下机械的功能条件下，土最，土最易于被易于被压实，并能达到最大密度，并能达到最大密度时的含水的含水量，称量，称为最最优含水量含水量wop，相，相应的干密度的干密度则称称为最大干密度最大干密度 dmax470w d0 dmaxwop471￿￿￿￿￿￿￿￿试验统计表明：最表明：最优含水量含水量wop与土的塑限与土的塑限wp有关，大致有关，大致为wop=wp+2%。

土中粘土土中粘土矿物含量大，物含量大，则最最优含水量大含水量大￿￿￿￿￿￿￿￿2.压实功能功能￿￿￿￿￿￿￿￿对于同于同类土，随着土，随着压实功能的功能的变化，化，最大干密度和最最大干密度和最优含水量也随之含水量也随之变化当压实功能功能较小小时，土，土压实后的最大干密度后的最大干密度较小，小，对应的最的最优含水量含水量则较大；反之，大；反之，干密度干密度较大，大，对应的最的最优含水量含水量则较小472第第3节节 换土垫层法换土垫层法￿￿￿￿￿￿￿￿当建筑物基当建筑物基础下的持力下的持力层比比较软弱、弱、不能不能满足上部荷足上部荷载对地基的要求地基的要求时，常采，常采用用换土土垫层法法来来处理理软弱土地基，即将基弱土地基，即将基础下一定深度内的土下一定深度内的土层挖去，然后回填以挖去，然后回填以强度度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实473￿￿￿￿￿￿￿￿实践践证明：明：换土土垫层可以可以有效地有效地处理某些荷理某些荷载不大的建不大的建筑物地基筑物地基问题换土土垫层按其回填的材料按其回填的材料可分可分为砂砂垫层、碎石、碎石垫层、灰土、灰土垫层等※ 砂砂垫层的主要作用：的主要作用：￿￿￿￿￿￿￿￿1.提高浅基提高浅基础下地基的承下地基的承载力；力；￿￿￿￿￿￿￿￿2.减少沉降量；减少沉降量；￿￿￿￿￿￿￿￿3.加速基底下加速基底下软弱土弱土层的排水固的排水固结；；￿￿￿￿￿￿￿￿4.防止防止冻胀；；￿￿￿￿￿￿￿￿5.消除膨消除膨胀土的土的胀缩作用。

作用474第第4节节 排水固结预压法排水固结预压法￿￿￿￿￿￿￿￿排水固排水固结预压法法是利用地基土排水固是利用地基土排水固结的特性，通的特性，通过施加施加预压荷荷载，并增，并增设各各种排水条件（砂井和排水种排水条件（砂井和排水垫层等排水体），等排水体），以加速以加速饱和和软粘土固粘土固结发展的一种展的一种软土地土地基基处理方法475 'ceabce0 e 'b 'a e'476￿￿￿￿￿￿￿￿土土层的排水固的排水固结效果和它效果和它的排水的排水边界条件界条件有关当土有关当土层厚厚度度相相对于于荷荷载宽度度比比较小小时，，土土层中中孔孔隙隙水水向向上上下下面面透透水水层排排出出而而使使土土层发生生固固结，，称称为竖向向排排水水固固结根根据据固固结理理论，，粘粘性性土土固固结所所需需时间与与排排水水距距离离的的平平方方成成正正比比因因此此，，为了了加加速速土土层的的固固结，，最最有有效效的的方方法法是是增增加加土土层的的排排水水途途径径，，缩短短排排水距离477竖向排水情况向排水情况砂井地基排水情况砂井地基排水情况478￿￿￿￿￿￿￿￿排水固排水固结预压法主要适用法主要适用于于处理淤泥、淤泥理淤泥、淤泥质土及其他土及其他饱和和软粘土。

粘土对于砂于砂类土和粉土，因其透土和粉土，因其透水性良好，无需用此法水性良好，无需用此法处理一、堆一、堆载预压法法二、砂井堆二、砂井堆载预压法法三、真空三、真空预压法法479第第5节节 挤密法和振冲法挤密法和振冲法￿￿￿￿￿￿￿￿在砂土中，通在砂土中，通过机械振机械振动挤压或加水或加水振振动可以使土密可以使土密实挤密法和振冲法就是密法和振冲法就是利用利用这个原理个原理发展起来的两种地基加固方展起来的两种地基加固方法480一、一、挤密法密法￿￿￿￿￿￿￿￿挤密法的加固机理主要靠密法的加固机理主要靠桩管打入地基中，管打入地基中，对土土产生横向生横向挤密作用，密作用，在一定在一定挤密功能作用下，土粒彼此移密功能作用下，土粒彼此移动，，小小颗粒填入大粒填入大颗粒的空隙，粒的空隙，颗粒排列粒排列紧密，密，孔隙体孔隙体积减少，地基土的减少，地基土的强度也随之增度也随之增强所以所以挤密法主要是使松密法主要是使松软土地基土地基挤密，改密，改善土的善土的强度和度和变形特性￿￿￿￿￿￿￿￿481二、振冲法二、振冲法￿￿￿￿￿￿￿￿振冲法是利用一个振冲器，振冲法是利用一个振冲器，在在高高压水水流流的的作作用用下下边振振边冲冲，，使使松松砂砂地地基基变密密；；或或在在粘粘性性土土地地基基中中成成孔孔，，在在孔孔中中填填入入碎碎石石制制成成一一根根根根的的桩体体，，这样的的桩体体和原来的土构成复合地基。

和原来的土构成复合地基￿￿￿￿￿￿￿￿在砂土中和粘性土中振冲法的加固机在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的在砂土中主要是理是不同的在砂土中主要是振振动挤密密和和振振动液化作用液化作用；在粘性土中主要是；在粘性土中主要是振冲置振冲置换作用作用，置，置换的的桩体与土体与土组成复合地基成复合地基482第第6节节 强夯法强夯法￿￿￿￿￿￿￿￿强夯法是用几吨至几十吨的重夯法是用几吨至几十吨的重锤从高从高处落下，反复多次夯落下，反复多次夯击地面，地面，对地基地基进行行强力夯力夯实这种种强大的夯大的夯击力在地基中力在地基中产生生动应力和振力和振动，从夯，从夯击点点发出出纵波和横波和横波，向地基波，向地基纵深方向深方向传播，使地基浅播，使地基浅层和和深深处产生不同程度的加固作用生不同程度的加固作用483第第7节节 深层搅拌法深层搅拌法￿￿￿￿￿￿￿￿深深层搅拌法（拌法（Deep Mixing Method──DMM）是一种化学加固地基的方法它通）是一种化学加固地基的方法它通过特特制机械制机械──各种深各种深层搅拌机，沿深度将固化拌机，沿深度将固化剂（水泥（水泥浆、水泥粉或石灰粉，外、水泥粉或石灰粉，外掺一定一定的添加的添加剂）与地基土）与地基土强制就地制就地搅拌，利用拌，利用固化固化剂自身及其与地基土之自身及其与地基土之间所所产生的一生的一484系列物理、化学反系列物理、化学反应，使地基，使地基土硬土硬结成成为具有整体性、水具有整体性、水稳定定性性、、较低低渗渗透透性性和和一一定定强度度的的复复合合土土桩（（体体）），，或或与与地地基基土土构构成成复复合合地地基基，，从从而而提高提高软土地基的承土地基的承载力、减小地基的力、减小地基的变形。

形485(a)定位定位 (b)喷浆(粉粉)搅拌下沉拌下沉 (c)搅拌上升拌上升(d)重复重复喷浆(粉粉)搅拌下沉拌下沉 (e)重复重复搅拌上升拌上升(完完毕)(a)(b)(c)(d)(e)486￿￿￿￿￿￿￿￿深深层搅拌法按固化主拌法按固化主剂的的不同可分不同可分为水泥系深水泥系深层搅拌法拌法和石灰系深和石灰系深层搅拌法；按施工工拌法；按施工工艺又可分又可分为浆体体喷射深射深层搅拌法和粉体拌法和粉体喷射深射深层搅拌法￿￿￿￿￿￿￿￿水泥系深水泥系深层搅拌法所形成的固化土称拌法所形成的固化土称为水泥土（水泥加固土），影响水泥土水泥土（水泥加固土），影响水泥土强度的主要因素有：度的主要因素有：￿￿￿￿￿￿￿￿1.水泥水泥掺入比入比487￿￿￿￿￿￿￿￿水泥土的无水泥土的无侧限抗限抗压强度随水泥度随水泥掺入入比的增大而增大当比的增大而增大当aw<5%时，由于水泥，由于水泥与土的固化反与土的固化反应过弱，弱，对于提高地基土的于提高地基土的强度效果不明度效果不明显工程上常用的工程上常用的aw约为7~25%488￿￿￿￿￿￿￿￿水泥土的水泥土的强度增度增长率在不率在不同的同的掺入量区域、不同的入量区域、不同的龄期期时段内是不相同的，而且原状土不同，水段内是不相同的，而且原状土不同，水泥土的泥土的强度增度增长率也不同。

率也不同￿￿￿￿￿￿￿￿489490￿￿￿￿￿￿￿￿2.龄期期￿￿￿￿￿￿￿￿水泥土的无水泥土的无侧限抗限抗压强度随着度随着龄期的期的增增长而增大，其而增大，其强度增度增长规律不同于混凝律不同于混凝土，一般在土，一般在T＞＞28d后后强度仍有度仍有较大增大增长直到直到90d后其后其强度增度增长率逐率逐渐变缓所以，以以龄期期90天作天作为标准准强度491492￿￿￿￿￿￿￿￿3.地基土的含水量地基土的含水量￿￿￿￿￿￿￿￿当水泥当水泥掺入比相同入比相同时，水，水泥土的无泥土的无侧限抗限抗压强度随着含水量的降低度随着含水量的降低而增大含水量的降低使水泥土的密而增大含水量的降低使水泥土的密实性性得到增得到增强，从而提高了，从而提高了强度￿￿￿￿￿￿￿￿4.水泥水泥标号号￿￿￿￿￿￿￿￿水泥土的水泥土的强度随水泥度随水泥标号的提高而增号的提高而增大在水泥大在水泥掺入比相同的条件下，水泥入比相同的条件下，水泥标号每提高号每提高100号，水泥土的无号，水泥土的无侧限抗限抗压强度度约增大增大20％～％～30％493￿￿￿￿￿￿￿￿5.添加添加剂￿￿￿￿￿￿￿￿不同的添加不同的添加剂对水泥土水泥土强度度有着不同的影响，有着不同的影响，选用合适的添加用合适的添加剂可以可以提高水泥土提高水泥土强度或度或节省水泥用量。

在水泥省水泥用量在水泥系深系深层搅拌法中，常拌法中，常选用木用木质素磺酸素磺酸钙、、石膏和三乙醇胺等添加石膏和三乙醇胺等添加剂添加剂对水泥水泥土土强度的影响程度可通度的影响程度可通过试验来确定494￿￿￿￿￿￿￿￿6．土中的有机．土中的有机质含量含量￿￿￿￿￿￿￿￿由于有机由于有机质使土壤具有使土壤具有较大大的水容量和塑性，的水容量和塑性，较大的膨大的膨胀性和低渗透性和低渗透性，并使土壤具有酸性，性，并使土壤具有酸性，这些因素都会阻些因素都会阻碍水泥水化反碍水泥水化反应的的进行，影响水泥土的固行，影响水泥土的固化，从而降低水泥土的化，从而降低水泥土的强度因此，有机度因此，有机质含量的增高将会明含量的增高将会明显地降低水泥土的地降低水泥土的强度495496第第8节节 高压喷射注浆法高压喷射注浆法￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿高高压喷射注射注浆法法（（High Pressure Jet Grouting）是利用高）是利用高压射流技射流技术，，喷射化射化学学浆液，破坏地基土体，并液，破坏地基土体，并强制土与化学制土与化学浆液混合，形成具有一定液混合，形成具有一定强度的加固体，度的加固体，来来处理理软弱地基的一种方法。

弱地基的一种方法497￿￿￿￿￿￿￿￿按注按注浆喷射形式的不同，射形式的不同，加固体的形状不同加固体的形状不同喷射形射形式主要有：式主要有：￿￿￿￿￿￿￿￿1.旋旋转喷射注射注浆；；￿￿￿￿￿￿￿￿2.定向定向喷射注射注浆；；￿￿￿￿￿￿￿￿3.摇摆喷射注射注浆￿￿￿￿￿￿￿￿498￿￿￿￿￿￿￿￿高高压喷射注射注浆法在工程上法在工程上的的应用主要有两方面：用主要有两方面：￿￿￿￿￿￿￿￿1.加固地基，提高建筑物地基的承加固地基，提高建筑物地基的承载力，改善地基的力，改善地基的变形性形性质，既可，既可应用于用于拟建建筑物的地基建建筑物的地基处理，又可理，又可应用于已建建用于已建建筑物的事故筑物的事故处理￿￿￿￿￿￿￿￿2.地基或土体的防渗地基或土体的防渗处理，形成防渗理，形成防渗帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌499第第9章章 内容勘误内容勘误1.p359：倒数第：倒数第13行行“砂砂垫层底面的附加底面的附加应力由式力由式（（9-3a））得得”（（6-25））2.p360：：9-4节下第下第4行行“固固结预压法的基法的基本原理可用本原理可用图9-6来来说明明”9-55003.p373：倒数第：倒数第4行行“土粒便向低土粒便向低垫能位置能位置转移，移，...”势4.p386：倒数第：倒数第11行行“（（1）按）按土土泥土配方泥土配方的原理，的原理，...”水水501第第9章章 重点内容重点内容1.软土的物理力学性土的物理力学性质及其工程特性及其工程特性2.各种地基各种地基处理方法的基本原理理方法的基本原理502。