1、1,.場地、地基和基礎, 本章要點 掌握：建筑地段選擇的原則；場地類別的劃分； 天然地基及基礎抗震驗算的一般原則；液 化的含義；抗液化的措施 理解：場地的基本概念；液化的判別；可液化地基 和軟土地基的抗震措施 了解：建筑地段的劃分；場地引起的震害；液化 的危害,2,.場地,.建筑地段的選擇 （）建筑地段的劃分 工程地質條件對地震破壞的影響很大。 常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即“重災區(qū)里有輕災，輕災區(qū)里由重災” 產(chǎn)生的原因是局部地區(qū)的工程地質條件不同。 建筑地段的劃分：,3,.場地,（）地段的選擇 選擇有利地段； 避開不利地段，當無法避開時，應采取適當?shù)目拐鸫胧?不在危險地段建設。 .場地土及場地覆

2、蓋層厚度 （）場地土：場地范圍內的地基土。 在同一地震和同一震中距離時，軟弱地基與堅硬地基相比，軟弱地基地面的自振周期長，振幅大，振動持續(xù)時間長，震害也重。 一般地，軟弱地基對建筑物有增長周期、改變振型和增大阻尼的作用。 場地的地震效應： 場地土對于從基巖傳來的地震波具有防大作用。 堅硬土層上的剛性建筑、軟弱土上的柔性建筑破壞嚴重。 場地土的類型：,4,.場地,（）場地覆蓋層厚度 一般來講，震害隨覆蓋層厚度的增加而加重。,5,.場地,場地覆蓋層厚度的確定： 一般情況下，應按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面； 當?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍 的下臥土層，且下臥土

3、層的剪切波速不小于400m/s時， 可按地面至該下臥土層頂面的距離確定； 剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應視同周圍土層； 土層中的火山巖硬夾層，應視為剛體，其厚度應從覆蓋 土層中扣除。 .場地類別 場地類別根據(jù) 土層等效剪切波速 和場地覆蓋層厚度 劃分為類。,6,.天然地基與基礎的抗震驗算,地基在地震作用下的穩(wěn)定性對基礎及上部結構的內力分布是比較敏感的，因此確保地震時地基基礎能夠承受上部結構傳下來的豎向和水平地震作用以及傾覆力矩而不發(fā)生過大變形和不均勻沉降是地基基礎抗震設計的基本要求。 .天然地基的震害特點 （）高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質土在地震 中產(chǎn)生不同程度的震陷，造

4、成上部結構的傾斜或破壞； （）雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質松軟 且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結構開裂； （）溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質地基在地震 中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結構破壞。 .天然地基的抗震措施 （）軟弱粘性土地基：采用樁基，地基加固,7,.天然地基與基礎的抗震驗算,（）雜填土地基： 換土夯實；地基加固； （）不均勻地基： 綜合建筑體型、荷載、烈度、結構類型等采取合理的結構布局、地基抗震措施。 地基加固處理方法： 換土墊層法；重錘夯實法；擠密樁法；沉井預壓法 .地基基礎抗震設計 地基基礎抗震設計是通過選擇合理的基礎體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。 （）地

5、基基礎抗震設計的一般要求 同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土層； 同一結構單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基；,8,2.1.1 換填墊層法 1.換填墊層法概述 換填墊層法是將地基中一定厚度的軟弱土層挖除，分層填筑中粗砂或砂礫石、灰土、粘性土或其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并分層壓實或振（夯）實至要求的密實度。 當軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建（構）筑物的要求，而軟弱土層厚度又不很大時，采用換填墊層法能取得較好的效果。換填墊層法常用于荷載不大的建筑、地坪、堆料場地和道路工程的地基處理。適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘的淺層處理。處理深度一般控制

6、在3m以內，也不宜小于0.5m。,9,2. 換填材料和施工方法 換填材料要求使用砂和砂石換填應選用級配良好、質地堅硬的中砂或粗砂、角（圓）礫、碎（卵）石、石屑等，并應除去植物殘體、垃圾等雜質。若用粉細砂或石粉，應摻入30%的碎石或卵石，砂石最大粒徑不宜大于50mm。人工級配的砂礫石，應先將砂、卵石拌合均勻后再鋪設。使用粉質粘土時，土料中有機質含量不得超過5，亦不得含有凍土或膨脹土。使用灰土時，體積配合比宜為2：8或3：7。由分層鋪設的土工合成材料與地基土構成加筋墊層時，作為加筋的土工合成材料應采用抗拉強度較高、受力時伸長率不大于45、耐久性好、抗腐蝕的土工格柵、土工格室、土工墊或土工織物等土工

7、合成材料。,10,開挖軟弱土方法主要有挖掘機挖除法、推土機挖除法、人工挖除法等。當土質過于軟弱而挖掘機和推土機無法作業(yè)時，可采用水力挖塘機組挖除，即用高壓水流對軟粘土進行切割并沖成泥漿，然后用泥漿泵輸送到指定地點沉淀后再處理。開挖的深度和寬度應根據(jù)換填墊層的設計要求確定。,11,2.1.2 強夯法 1. 加固機理、特點和適用范圍 強夯法屬高能量夯擊，它是用起重機械將大噸位夯錘（一般80300kN）起吊到630m高度后，自由落下，給地基土以強大沖擊能量的夯擊，在土中出現(xiàn)沖擊波和很大的沖擊應力，迫使土層孔隙壓縮，在夯擊點周圍產(chǎn)生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經(jīng)時效壓密

8、達到固結，從而提高地基承載力，降低其壓縮性。強夯法是一種常用的深層地基處理方法。,12,強夯法特點： 施工方法和設備簡單，施工速度快，功效高；節(jié)約原材料，較為經(jīng)濟；適用土質范圍廣，可取得較高的承載力，一般地基強度可提高25倍；沉降變形小，壓縮量可降低210倍；加固影響深度可達610m，但振動影響較大。 強夯法適用于加固碎石土、砂土、低飽和度粉土、粘性土、濕陷性黃土、素填土、雜填土以及工業(yè)廢渣、垃圾地基的處理。當強夯所產(chǎn)生的振動對周圍建筑物、設備及其他設施有影響時，不得采用強夯法施工。必要時，應采取防振、隔振措施。,13,2. 機具設備 強夯法施工設備由夯錘、起重機械和脫鉤裝置等組成。 夯錘可采

9、用鑄鋼制成的鋼夯錘、裝配式鋼夯錘（圖2-1）、或鋼板外殼內部澆筑混凝土的混凝土夯錘。裝配式鋼夯錘可組合成不同規(guī)格。夯錘底面有圓形和方形兩種，其中圓形定位方便，穩(wěn)定性和重合性好，應用較廣。錘底面積根據(jù)表層土質確定，砂土一般取34m2；粘性土不宜小于6m2。夯錘中宜設14個直徑250300mm上下貫通的排氣孔，以減少起吊夯錘時的吸力和夯錘落地前瞬時的氣墊上托力，保證夯擊能的有效性。,14,強夯施工的起重機械常用履帶式起重機（帶摩擦離合器），也可采用專用三角起重架或龍門架作強夯起重設備。當直接用鋼絲繩懸吊夯錘時，起重能力應大于錘重的34倍；當采用自動脫鉤裝置時，起重能力應大于1.5倍錘重。起重能力不

10、能滿足單纜錘擊法對吊機卷揚機能力的要求時，多通過動滑輪組并借助脫鉤裝置來起落夯錘。此時，應防止夯錘突然脫鉤使起重臂回彈后仰，一般采取加鋼輔助人字桅桿的方法解決.,15,.天然地基與基礎的抗震驗算,地基有軟弱土、可液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛性； 根據(jù)具體情況，選擇對抗震有利的基礎類型，在抗震驗算時應盡量考慮結構、基礎和地基的相互作用影響，使之能反映地基基礎在不同階段上的工作狀態(tài)。 （）可不進行地基基礎抗震驗算的范圍 由震害調查得到下面結論： 只有少數(shù)房屋是由地基的原因而導致上部結構的破壞 導致上部結構破壞的地基大多是液化地基、易產(chǎn)生震陷的軟土地基和嚴重不均勻地基。

11、 大量的一般性地基具有良好的抗震性能，極少發(fā)現(xiàn)因地基承載力不夠而產(chǎn)生震害。 我國抗震設計規(guī)范對量大面廣的一般地基和基礎不作抗震驗算，對容易產(chǎn)生地基基礎震害的液化地基，軟土地基和嚴重不均勻地基規(guī)定了相應的抗震措施，以避免或減輕震害。,16,.天然地基與基礎的抗震驗算,可不進行地基基礎抗震驗算的范圍 砌體房屋； 地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層的一般的單層廠房、單層空曠房屋和不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋及與其基礎荷載相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房； 規(guī)范規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。 （）天然地基地震作用下的承載力驗算 規(guī)范規(guī)定：基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求： -

12、基礎底面平均壓力（kPa) -基礎底面邊緣最大壓力(kPa) -地基土抗震允許承載力,17,.天然地基與基礎的抗震驗算,高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎底面不宜出現(xiàn)拉應力；其它建筑基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應超過基礎底面面積的15%。 （）地基土抗震承載力確定 地基抗震承載力在靜力設計承載力基礎上調整。 調整的出發(fā)點： 地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時降低； 多數(shù)土在有限次的動載下，強度較靜載下有所提高。 地基土抗震承載力： -調整后的地基抗震承載力設計值 -地基抗震承載力調整系數(shù),18,.天然地基與基礎的抗震驗算,-深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎

13、設計規(guī)范GB50007采用。,19,. 液化土與軟土地基,.地基土的液化 （）定義： 處于地下水位以下的飽和砂土和 粉土的土顆粒結構受到地震作用時將 趨于密實，使空隙水壓力急劇上升， 而在地震作用的短暫時間內，這種急 劇上升的空隙水壓力來不及消散，使 原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減 小，當有效壓力完全消失時，土顆粒 處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全 失去抗剪強度而顯示出近于液體的特 性。這種現(xiàn)象稱為液化。 液化的宏觀標志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。,20,. 液化土與軟土地基,（）液化的震害 地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜； 不均勻沉降引起建筑物上部結構破壞，使梁板等水平構件及其節(jié)點破

14、壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂； 室內地坪上鼓、開裂，設備基礎上浮或下沉。 （）影響場地土液化的主要因素： 土層的地質年代； 土層的土粒的組成和密實程度； 砂土層埋置深度和地下水位深度； 地震烈度和地震持續(xù)時間。 .液化的判別 液化判別和處理的一般原則： 對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。,21,. 液化土與軟土地基,存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級結合具體情況采取相應的措施。 為了減少判別場地土液化的勘察工作量，飽和砂土液化的判別可分兩步

15、進行，即初步判別和標準貫入試驗判別。 凡經(jīng)初步判別為不液化或不考慮液化影響的場地土，原則上可不進行標準貫入判別試驗的判別。 （）初步判別 以地質年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。 地質年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8 度可判為不液化； 當粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率在7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化； 采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和 地下水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液化影響。,22,. 液化土與軟土地基,液化土特征深度 （m),-上覆非液化土層厚度（m)，計算時宜將淤泥和淤泥 質土層扣除；,-基

16、礎埋置深度(m),不超過2m時采用2m；,-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內年平均最 高水位采用，也可按近期內年最高水位采用；,-液化土特征深度（m)， 按右表采用。,23,. 液化土與軟土地基,例1 圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。 解：按判別式確定,查液化土特征深度表,需要考慮液化影響。,24,. 液化土與軟土地基,（）標準貫入試驗判別 鉆孔至試驗土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘， 落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記 作N63.5，稱為標貫擊數(shù)。

17、用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨 界值Ncr比較來確定是否會液化。 1-穿心錘 2-錘墊 3-觸探桿 4-貫入器頭 5-出水孔 6-貫入器身 7-貫入器靴,25,. 液化土與軟土地基,規(guī)范規(guī)定 當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。,-地下水位深度（m),-飽和土標準貫入試驗點深度（m),-粘粒含量百分率，當小于3或是砂土時，均應取3。,-液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值，按下表采用。,括號內數(shù)值用于設計基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū),26,. 液化土與軟土地基,（）液化指數(shù)與液化等級 液化指數(shù),-判別深度內每一個鉆孔標準貫入試驗點總數(shù)；,-分別為i點

18、標準貫入錘擊數(shù)的實測值和臨界值，當實測值大于臨界值時取臨界值的取值；,-第i點所代表的土層厚度（m)；,-第i層考慮單位土層厚度的層位影響權系數(shù)（單位為m-1)。若判別深度為15m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應取零值,515m時應按線性內插值法取值;若判別深度為20m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時應取零值，520m時應按線性內插值法取值。,27,. 液化土與軟土地基,由液化指數(shù)，按下表確定液化等級,液化等級與相應的震害,28,. 液化土與軟土地基,.可液化地基的抗震措施 當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施 （）全部消除地基液化沉陷的措施應

19、符合： 采用樁基時，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分），應按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應小于0.5m，對其他非巖石尚不應小于1.5m；,29,. 液化土與軟土地基,采用深基礎時，基礎底面埋入深度以下穩(wěn)定土層中的深度，不應小于0.5m； 采用加密法（如振沖、振動加密、砂樁擠密、強夯等）加固時，應處理至液化深度下界，且處理后土層的標準貫入錘擊數(shù)的實測值不宜大于相應的臨界值m； 挖除全部液化土層； 采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1/2且不小于基礎寬度的1/5。 （）部分消除地基液化沉陷的措施應符合： 處理深度應使處理后的地基液化指數(shù)減少，當判別深度為15m時，其值不宜大于4，當判別深度為20m時，其值不宜大于5；對獨立基礎與條形基礎，尚不應小于基礎底面下液化特征深度和基礎寬度的較大值。 處理深度范圍內，