地基巖土工程勘察實習(xí)教程

第1章 巖土工程勘察分級、土石鑒定與分類

1．1 巖土工程勘察等級

1．2 地基巖土分類與鑒定

第2章 勘察方法及技術(shù)要求

2．1 依據(jù)及基本要求

2．2 工程勘察階段

2．3 高層建筑施工勘察

2．4 勘探

2．5 巖土取樣

2．6 原位測試

2．7 室內(nèi)土工試驗

2．8 地下水調(diào)查

第3章 地基巖土工程評價與計算

3．1 地基巖土力學(xué)試驗參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計分析

3．2 高層建筑場地穩(wěn)定性評價

3．3 地基均勻性評價

3．4 基礎(chǔ)的埋置深度

3．5 地基承載力

3．6 地基強度驗算

3．7 地基變形驗算

3．8 地基穩(wěn)定性驗算

3．9 樁基評價和計算

…… 2100433B

“地基巖土工程勘察實習(xí)”作為巖土工程勘察的實踐部分，對于土木工程（巖土工程方向）、地質(zhì)工程（工程地質(zhì)方向）等專業(yè)來說是一門實用性很強的專業(yè)課。本課程的任務(wù)是：通過實習(xí)，使學(xué)生得到實踐性訓(xùn)練，獲得巖土工程勘察方面的基礎(chǔ)知識和基本技能，能夠進(jìn)行一般建筑工程的勘察、設(shè)計、分析、評價與應(yīng)用?！兜鼗鶐r土工程勘察實習(xí)教程》是在成都理工大學(xué)土木工程（巖土）、地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)計劃要求下編寫的，可作為土木工程（巖土工程方向）、地質(zhì)工程（工程地質(zhì)方向）等專業(yè)的本科生與研究生的教材，也適合于相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員使用。

《地基巖土工程勘察實習(xí)教程》依托成都理工大學(xué)地質(zhì)勘察實驗室和巖土工程勘察實習(xí)場地的建設(shè)和發(fā)展，在貫穿我國現(xiàn)行規(guī)范內(nèi)容的基礎(chǔ)上，著重介紹指導(dǎo)和實踐巖土工程勘察的方法與技術(shù)。在闡明基本原理與方法的基礎(chǔ)上，以成都理工大學(xué)修建創(chuàng)新實驗樓為虛擬實例，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力。

0緒論1

0??1土力學(xué)與地基基礎(chǔ)相關(guān)的典型案例/1

0??1??1比薩斜塔/1

0??1??2趙州橋/2

0??1??3虎丘塔/4

0??1??4拱北石/4

0??2土力學(xué)與地基基礎(chǔ)的發(fā)展沿革/5

0??3土力學(xué)與地基基礎(chǔ)的課程性質(zhì)/6

0??4土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程的任務(wù)/7

1土的物理性質(zhì)及工程分類8

1??1土的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造/8

1??1??1土的組成/8

1??1??2土的結(jié)構(gòu)/13

1??1??3土的構(gòu)造/14

1??2土的物理性質(zhì)評價指標(biāo)/14

1??2??1土的物理性質(zhì)指標(biāo)與三相簡圖/14

1??2??2基本指標(biāo)及其測定方法/15

1??2??3導(dǎo)出指標(biāo)/16

1??3土的物理狀態(tài)評價指標(biāo)/17

1??3??1無黏性土的密實度/17

1??3??2黏性土的稠度及狀態(tài)/18

1??4土的工程分類/20

1??4??1土的工程分類原則和體系/20

1??4??2《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50145―2007)中土的工程分類/21

思考題/22

2土中水及其運動特征23

2??1土中水的毛細(xì)現(xiàn)象與凍融特征/23

2??1??1毛細(xì)現(xiàn)象/23

2??1??2土的凍融/24

2??2土的滲透性/25

2??3土中水的滲透力及滲流分析/27

2??3??1滲透力/27

2??3??2滲透變形破壞形式/27

2??4土的有效應(yīng)力原理與孔隙水壓力/29

2??4??1靜水條件下水平面上的孔隙水應(yīng)力和有效應(yīng)力/29

2??4??2穩(wěn)定滲流時土中的孔隙水應(yīng)力和有效應(yīng)力/30

思考題/31

3土的壓縮性與地基沉降計算32

3??1地基土中的應(yīng)力分布規(guī)律/32

3??1??1地基中的自重應(yīng)力/32

3??1??2地基中的附加應(yīng)力/33

3??2地基土的壓縮性/36

3??2??1土的壓縮性/36

3??2??2土的室內(nèi)壓縮試驗/36

3??2??3壓縮系數(shù)a/37

3??3地基土的沉降計算/37

3??4飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系/38

3??4??1工程背景/38

3??4??2飽和土的有效應(yīng)力原理/38

思考題/39

4地基土的抗剪強度與承載力40

4??1土的抗剪強度與極限平衡條件/40

4??1??1土的抗剪強度/40

4??1??2土的極限平衡條件/41

4??2地基土的抗剪強度試驗/42

4??2??1直接剪切試驗/42

4??2??2三軸剪切試驗/43

4??2??3無側(cè)限抗壓試驗/45

4??2??4十字板剪切試驗/46

4??3地基土的極限承載力/46

4??3??1地基的破壞模式/46

4??3??2地基的極限承載力概念/47

4??4地基承載力的確定/48

4??4??1地基承載力的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》表格確定/48

4??4??2地基承載力的靜載荷試驗確定/51

4??4??3地基承載力的地基土體強度理論計算確定/51

4??4??4地基承載力的鄰近建筑經(jīng)驗確定/52

思考題/52

5古典土壓力理論54

5??1土壓力的類型/54

5??2靜止土壓力/55

5??3朗肯土壓力理論/56

5??3??1基本假定/56

5??3??2主動土壓力/56

5??3??3朗肯被動土壓力/57

5??4庫侖土壓力理論/58

5??4??1基本假設(shè)/58

5??4??2庫侖主動土壓力/58

5??4??3庫侖被動土壓力/59

思考題/60

6土坡穩(wěn)定分析61

6??1無黏性土的土坡穩(wěn)定分析/61

6??1??1干坡或靜水位下的無黏性土坡/62

6??1??2有滲流時的無黏性土坡/62

6??2黏性土的土坡穩(wěn)定分析/63

6??2??1均質(zhì)黏性土土坡滑動面的形式/63

6??2??2均質(zhì)土坡的整體穩(wěn)定分析法/64

6??2??3黏性土土坡穩(wěn)定分析的條分法/65

6??3土坡穩(wěn)定分析的影響因素/66

思考題/66

7土的動力特性67

7??1動荷載作用下土的變形與強度特征/67

7??1??1動荷載的類型/67

7??1??2土的動力變形特性/68

7??1??3土的動力強度特征/69

7??2土的振動液化/71

7??2??1土體液化現(xiàn)象/71

7??2??2土的液化機理及試驗分析/71

7??2??3土體液化的影響因素/73

7??2??4砂土地基液化可能性的判別/74

7??2??5防止土體液化的主要工程措施/75

7??3土的擊實效應(yīng)/75

7??3??1黏性土的壓實性/75

7??3??2無黏性土的壓實性/77

7??3??3填土壓實的影響因素/78

思考題/79

8巖土工程勘察80

8??1巖土工程勘察任務(wù)與階段劃分/80

8??1??1巖土工程勘察的目的/80

8??1??2確定巖土工程勘察等級/80

8??1??3野外勘察的準(zhǔn)備工作/81

8??1??4巖土工程勘察的任務(wù)/82

8??1??5巖土工程勘察的階段劃分/82

8??2巖土工程勘察方法/83

8??2??1鉆探法/83

8??2??2觸探法/84

8??2??3掘探法/85

8??2??4物探法/85

8??3巖土工程勘察報告/86

8??3??1文字/86

8??3??2圖表/86

8??4施工工地驗槽/86

8??4??1驗槽的目的/86

8??4??2驗槽的內(nèi)容/87

8??4??3驗槽注意事項/87

思考題/87

9天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計89

9??1概述/89

9??2基礎(chǔ)分類/90

9??2??1單獨和聯(lián)合基礎(chǔ)/90

9??2??2條形基礎(chǔ)/90

9??2??3筏形基礎(chǔ)/91

9??2??4箱形基礎(chǔ)/92

9??2??5殼體基礎(chǔ)/92

9??3基礎(chǔ)埋置深度的確定/93

9??3??1建筑物自身的條件/93

9??3??2工程地質(zhì)條件/93

9??3??3水文地質(zhì)條件/93

9??3??4環(huán)境因素的影響/94

9??4剛性基礎(chǔ)設(shè)計/95

9??4??1剛性基礎(chǔ)的材料及特點/95

9??4??2剛性基礎(chǔ)的變形特點/97

9??5減輕地基不均勻沉降的措施/98

9??5??1建筑措施/98

9??5??2結(jié)構(gòu)措施/101

9??5??3施工措施/102

思考題/102

10深基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)103

10??1樁的類型/103

10??1??1樁基礎(chǔ)適用條件/103

10??1??2樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點/104

10??1??3樁基礎(chǔ)分類/104

10??2單樁豎向承載力/106

10??2??1單樁豎向承載力的實驗方法確定/107

10??2??2確定樁的軸向承載力的經(jīng)驗公式法/107

10??2??3確定樁的軸向承載力的規(guī)范法/108

10??2??4確定樁的軸向承載力的方法探討/108

10??3樁基礎(chǔ)水平承載力試驗/110

10??3??1水平荷載作用下豎直樁的破壞形式/111

10??3??2靜載試驗法確定單樁水平承載力/111

10??4樁基礎(chǔ)設(shè)計/112

10??4??1選擇樁的類型/112

10??4??2確定樁的規(guī)格與單樁豎向承載力/112

10??4??3計算樁的數(shù)量并進(jìn)行平面布置/112

思考題/114

11地基處理與質(zhì)量檢驗115

11??1概述/115

11??1??1常見的軟弱土及不良土/115

11??1??2地基處理的方法及分類/116

11??1??3地基處理的目的/117

11??2淺層地基開挖置換法/117

11??2??1換土墊層的設(shè)計/118

11??2??2換土墊層的施工/118

11??2??3墊層質(zhì)量檢驗/120

11??3深層地基的擠密法/121

11??3??1強夯法/121

11??3??2砂石樁法/124

11??3??3振沖法/128

11??3??4灰土擠密樁法和土擠密樁法/129

11??3??5夯實水泥土樁法/129

11??4地基處理的排水固結(jié)法/129

11??4??1堆載預(yù)壓法/130

11??4??2真空預(yù)壓法/133

11??4??3降水預(yù)壓法/134

11??5地基處理的化學(xué)加固法/134

11??5??1深層水泥攪拌法/134

11??5??2高壓噴射注漿法/137

11??5??3灌漿法/140

11??5??4石灰樁法/143

11??5??5化學(xué)加固法/144

11??6地基處理的加筋法/145

11??6??1加筋土結(jié)構(gòu)/145

11??6??2土釘墻技術(shù)/146

思考題/146

參考文獻(xiàn)1482100433B

在建筑學(xué)中地基的處理是十分重要的，上層建筑是否牢固地基有無可替代的作用。建筑物的地基不夠好，上層建筑很可能倒塌，這樣說一點也不為過，而地基處理的主要目的是采用各種地基處理方法以改善地基條件。

地基處理的對象是軟弱地基和特殊土地基。我國的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GBJ7－89）中明確規(guī)定：“軟弱地基是指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基”。

特殊土地基帶有地區(qū)性的特點，它包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土和凍土等地基。

地基改善的五個方面

對于地基的改善措施主要有以下五方面：

1. 改善剪切特性

地基的剪切破壞表現(xiàn)在建筑物的地基承載力不夠；使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或土方開挖時邊坡失穩(wěn)；使臨近地基產(chǎn)生隆起或基坑開挖時坑底隆起。因此，為了防止剪切破壞，就需要采取增加地基土的抗剪強度的措施。

2. 改善壓縮特性

地基的高壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大，因此需要采取措施提高地基土的壓縮模量。

3. 改善透水特性

地基的透水性表現(xiàn)在堤壩、房屋等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開挖過程中產(chǎn)生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土變成不透水或減少其水壓力的措施。

4. 改善動力特性

地基的動力特性表現(xiàn)在地震時粉、砂土將會產(chǎn)生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生振動下沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振動特性以提高地基抗震性能的措施。

5. 改善特殊土的不良地基的特性

主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等地基處理的措施。

地基改善方法

上述是基本的改善措施，如果要有堅固的地基就必須根據(jù)實際情況來選擇合適的處理方法，以下幾種地基的處理方法是比較實用的。

一、換填法：當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對地基的要求時，常采用換土墊層來處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強度較大的砂、碎石或灰土等，并夯實至密實。

二、預(yù)壓法：預(yù)壓法是一種有效的軟土地基處理方法。該方法的實質(zhì)是，在建筑物或構(gòu)筑物建造前，先在擬建場地上施加或分級施加與其相當(dāng)?shù)暮奢d，使土體中孔隙水排出，孔隙體積變小，土體密實，提高地基承載力和穩(wěn)定性。堆載預(yù)壓法處理深度一般達(dá)10m左右，真空預(yù)壓法處理深度可達(dá)15m左右。

三、強夯法：強夯法是法國L·梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，即用幾十噸重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對地基進(jìn)行強力夯實。實踐證明，經(jīng)夯擊后的地基承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200～500%，影響深度在10m以上。

四、振沖法：振沖法是振動水沖擊法的簡稱，按不同土類可分為振沖置換法和振沖密實法兩類。振沖法在粘性土中主要起振沖置換作用，置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基；在砂土中主要起振動擠密和振動液化作用。振沖法的處理深度可達(dá)10m左右。

五、深層攪拌法：深層攪拌法系利用水泥或其它固化劑通過特制的攪拌機械，在地基中將水泥和土體強制拌和，使軟弱土硬結(jié)成整體，形成具有水穩(wěn)性和足夠強度的水泥土樁或地下連續(xù)墻，處理深度可達(dá)8～12m。 施工過程：定位—沉入到底部—噴漿攪拌（上升）—重復(fù)攪拌（下沉）—重復(fù)攪拌（上升）—完畢

六、砂石樁法：振動沉管砂石樁是振動沉管砂樁和振動沉管碎石樁的簡稱。振動沉管砂石樁就是在振動機的振動作用下，把套管打入規(guī)定的設(shè)計深度，夯管入土后，擠密了套管周圍土體，然后投入砂石，再排砂石于土中，振動密實成樁，多次循環(huán)后就成為砂石樁。也可采用錘擊沉管方法。樁與樁間土形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力和防止砂土振動液化，也可用于增大軟弱粘性土的整體穩(wěn)定性。其處理深度達(dá)10m左右。

七、土或灰土擠密樁法：土樁及灰土樁是利用沉管、沖擊或爆擴等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內(nèi)夯填素土或灰土成樁。成孔時，樁孔部位的土被側(cè)向擠出，從而使樁周土得以加密。土樁及灰土樁擠密地基，是由土樁或灰土樁與樁間擠密土共同組成復(fù)合地基。土樁及灰土樁法的特點是：就地取材，以土治土，原位處理、深層加密和費用較低。

用這些方法可以使地基比較堅固，但并沒有什么是完美的，同樣地基處理技術(shù)也在不斷的完善與改進(jìn)中。近40年來，國外在地基處理技術(shù)方面發(fā)展十分迅速，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)。在20世紀(jì)60年代中期，從如何提高土的抗拉強度這一思路中，發(fā)展了土的“加筋法”；從如何有利于土的排水和排水固結(jié)這一基本觀點出發(fā)，發(fā)展了土工合成材料、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如何進(jìn)行深層密實處理的方法考慮，采用加大擊實功的措施，發(fā)展了“強夯法”和“振動水沖法”等。另外，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對地基工程提供了強大的生產(chǎn)手段，如能制造重達(dá)幾十噸的強夯起重機械；潛水電機的出現(xiàn)，帶來了振動水沖法中振沖器的施工機械；真空泵的問世，才能建立真空預(yù)壓法；生產(chǎn)了大于200個大氣壓的壓縮空氣機，　從而產(chǎn)生了“高壓噴射注漿法”。

從現(xiàn)場施工的角度來講地基，地基可分為天然地基、人工地基。地基就是基礎(chǔ)下面承壓的巖土持力層。天然地基是自然狀態(tài)下即可滿足承擔(dān)基礎(chǔ)全部荷載要求，不需要人加固的天然土層，其節(jié)約工程造價，不需要人工處理的地基。天然地基為不需要對地基進(jìn)行處理就可以直接放置基礎(chǔ)的天然土層。分為四大類：巖石、碎石土、砂土、粘性土。人工地基：經(jīng)過人工處理或改良的地基。當(dāng)土層的地質(zhì)狀況較好，承載力較強時可以采用天然地基；而在地質(zhì)狀況不佳的條件下，如坡地、沙地或淤泥地質(zhì)，或雖然土層質(zhì)地較好，但上部荷載過大時，為使地基具有足夠的承載能力，則要采用人工加固地基，即人工地基。