《工程地质》地基岩(土)体

危 关 于 地下水
害
冻胀 涌水、流砂等会影响施工 可能会对地基、基础产生侵蚀作用 尽可能把基础砌置于地下水位以上 或改变基础形式并增大基础底面积(埋深受限时) 或尽可能减小基础在地下水位以下的砌置深度 根据水的侵蚀性选择基础建筑材料(水位以下时) 可直接利用作为基础
一般应对 原 则
关于地质结构：
① 厚层坚硬致密土石层 必要时基础放大脚以防荷载过大
场地水文地质条件
指：土石冻节后体积增大的现象
季节冻结层 —— 所达到的深度
关 一般规定：基础砌置深度应＞季节冻结深度
于 冻 胀 地基土石天然含水量较高 易产生冻 毛细管水上升高度较大 胀的环境 冻结带离地下水面较近 冻结带与饱水带间温差较大 不冻胀地基（冻结时无水分转移） 地基 弱冻胀地基（冻结时较少水分转移，有晶粒状冰） 冻胀 冻胀地基（冻结时有水分转移，夹冰层） 分类 强冻胀地基（冻结时有大量水分转移，较厚冰夹层）
工 程 地 质 学
地基岩(土)体工程地质
指：受建筑物荷载影响的那部分岩(土)体。 1. 关于地基 按承载分为 承受斜向荷载的地基 (各类挡水建筑物) 承受垂直荷载的地基（工、民建）
2. 城市建筑物工程地质勘查的主要特点
多为浅基础，基础砌置深度多＜5m 影响深度仅及十余米 ●此类建筑物的特点 作用于地基的主要是静荷载 地形地貌 主要研究对象 土层剖面和土层物理力学性质 地下水埋深、动态特征、化学成分 ●勘察特点 浅孔勘探、土样分析、地下水观测、浅层地球物探 勘探坑孔按方格网布置，深度一般穿过整个活动层
表层和下伏层都是致 贯穿法将基础置于下伏土石上 ⑤ 密坚硬土石，但中间 分配法将基础置于上覆土石中 夹 有一层软 弱 土 石 加固法将软弱夹层加固 采用变深度、变断面基础，在基岩埋 表层疏松土厚度变化 深较大的部分基础砌置深度加大、基 ⑥ 大，下伏坚硬基岩表 础断面加大 面起伏不平场地 利用下伏基岩面作支撑桩（岩溶发育 地区、山地斜坡带等常采用）
尽可能加大基础砌置深度 ② 厚层软弱 或选用整体或钢筋混凝土片筏基础 土石场地 或采用深基础（桩基础） 极不利时采用人工地基(填、换、夯、压、挤、拌)
轻型建筑物可砌置在上层致密土石层中 场地内一定 深度之下有 很厚的软弱 ③ 土石层，上 覆土石则有 较高 强度 尽可能潜埋基础 以 保证基础底面以下有足够厚 的良好土层 合理确定基础底面积以保证软弱土石层界面的 附加荷载不超过该土石层的允许承载力 重型建筑物基础按 ② 处理
设计 明确建筑场地地质结构、水文地质条件
前提 明确土石的物理力学性质
Requirements of a foundation
基础设计的工程地质论证内容: ⑴ 基础砌置深度和结构选择论证 基础砌置深度：由于地表土石受地表各种作用的影响 而变疏松且有较多有机质，一般情况下它总是强度低而易 于变形，因此，建筑物不会砌置在表层，而总是砌于地面 下一定深度处，这一深度就叫基础砌置深度。 建筑物用途、类型、结构特征、荷载大小 基础砌置 深度选择 依 据 季节冻结深度和土石冻胀可能性 场地地质条件 场地地质结构
5. 地基基础设计的工程地质论证 该设计的基本任务 选择地基系统（天然地基或人工地基） 确定基础尺寸(砌置深度、基础底面积和形状) 正确 设计 邻近建筑物不致因新建筑物引起的土层变形而受到威胁 标志 地基土层所承受的荷载不能超过该土层的承载能力 正确 明确建筑物结构及荷载形式 基础的总沉陷差能保证给定结构建筑物的稳定和正常使用
4. 场地选择和分区的工程地质论证工作
场地的对比评价，以选出好场地 场地的工程地质分区，以利于合理配置各种建筑物 ●主要工作 地形地貌特征 主要考虑的评价因素 地质结构 水文地质条件及动力地质条件 ●地形地貌特征在场地选择和分区中的意义 地形愈平坦、开阔，愈有利于修建一般的工、民建筑 利于交通运输 原因 减少甚至完全不必要进行场地平整工作 城市发展不受限制 应有一定坡度（4～20‰）以利于排水 注意
典型场地 —— 我国东南沿海的“硬壳层”地基
“贯穿法”将基础置于下伏坚硬土石中（采用 井或沉箱将基础直接置于下 场地内一定 沉 深度以下埋 覆坚硬土石上） ④ 藏有坚硬土 当软弱土石层厚过大时，按 ② 处理 石,上覆层则 当软弱土石层为膨胀土时（如成都、河南南阳、 为软弱土石 平顶山、安徽合肥、蚌埠、云南蒙自等地区） 基础应置于该层之下
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a)hydraulic rotary drilling b) C.F.A, equipment Figure 8-1 Pile driving using hammer
Figure 8-2 CFA Process
c)underreaming tool open position
注意地貌和地貌单元划分
按地形地貌条件场地可划分为以下5类：
未被切割的 开阔 场地 河谷阶地上 的 场 地
较宽阔的溶 蚀洼地中的 场 地
山麓或河谷 斜坡 场地
对城市、工厂的修建最有利（但需考虑排水问题） 主要位于华北、长江中下游、松辽、内蒙、川西 勘探方法：网格状勘探网 极其平坦，但开阔度不够 最高洪水时有可能被淹没 主要位于长江、黄河等河流的中上游沿河带 勘探方法：垂直与阶地延伸方向布置勘探线 地形有微起伏，宽阔度变化大，周围被峰林环绕 有复杂的基岩埋藏地形 不 利 的 土层厚度变化大 地质因素 基岩深埋段有软土 地面易塌陷（基岩中地下水位下降） 主要位于广西、贵州、湖南、云南等地 勘探方法：钻探、坑探以及地球物理勘探 地形坡度大、场地较狭窄 不适于发展大城市，适于有高差需要的厂、矿建设 主要位于长江中上游地区（如重庆地区） 勘探方法：据微地形特征和自然地质现象布置坑孔
K112-2压缩曲线
0.64 0.60 0.56 0.52 0.48 0.44 0 100 200 300 400
K102-1抗剪强度与垂直压力关系图 300 s = 0.585p + 1.925
抗剪强度S(KPa)
250 200 150 100 50 0 0 100 200 垂直压力p (KPa) 300 400
●
水文地质条件在场地选择和分区中的意义 地下水位的绝对标高、埋深、季节变化幅度 应查明的主要 承压水含水层的埋深、水头高度 水文地质条件 地下水的化学成分 根据水文地质条件进行场地选择分区的主要标志 — 地下水埋深 干燥 整个场地或大部分场地内地下水埋深＞基础砌置深度 场地 无上层滞水
据此 整个场地或大部分场地内地下水埋深＜基础砌置深度 可将 过湿 不利于施工 场地 场地 使地下建筑物的工作条件复杂化 分为 水文地质条件 埋深不一，季节性出现上层滞水 复 杂 场 地 应据地下水埋深进一步作水文地质分区
均一土石 地 基
粘 土 质
随含水量增高，承载能力下降
稳定成层 由性质上有某些差别而层厚稳定的土石组成 土石地基 沉降均匀(当地基夹有可压缩性很高的软弱土层时) 软土、黄土、膨胀土需作特殊处理 厚度变化 强烈且有 透镜体的 地 基 最不利的地基情况（表现在建筑物易出现强烈的 不均匀沉陷变形） 当夹有厚度变化较大的软弱土层时，建筑物往往产 生不能允许的变形
⑶ 施工条件的工程地质论证 基坑边壁的稳定条件（确定支撑或开挖坡度）
基坑开挖 条件评价
潜蚀或流砂的可能性及预防措施 坑底是否会隆起或被高压水头冲溃 土石的风化速度和其保护措施
在地下水 位以下施 工时还应
定量预测涌水量
测定含水层渗透系数 K 值
以便选择排 水方法和设 备能量
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⑵ 地基承载能力和地基土石变形的工程地质论证
定量评价地基土石受到建筑物附加荷载后还能否 保持其稳定性 主要工作 计算地基土石在设计建筑物附加荷载作用下的变 形（沉陷）和评价建筑物是否能适应这种变形 计算工作：由设计人员完成 工作分工
提供计算指标（地质结构、土石物理力学性质指 标等）的任务归工程地质人员
主要位于：黄土高原、起伏显著的丘陵地区 地形起伏 对交通运输、建筑物布置不利 显著场地 勘探方法：据微地形特征和自然地质现象布置坑孔
●
地质结构在场地选择和分区中的意义 泛指土石的成层特性、产状、厚度变化、力学性质等 地质结构 由此确定基础砌置深度、基础结构、建筑物稳定 措施及施工方法
按地质结构场地可分为两大类： ⑴ 坚硬、半坚硬基岩地基 ---- 一般情况下可满足建筑物要求 ⑵ 松散土石地基（又可分为三个亚类）： 在静荷载作用下承载力高 砂、砾质 疏松结构则会在动荷载下产生强烈沉陷 饱水条件下易发生流砂、潜蚀 干燥情况下承载力一般能满足
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The connection between the diagonal struts and This approximately 70-foot-deep Tiebacks were used to support the horizontal waler excavation is the bounded by existing this side of excavation. beam have been detailed structures on three sides, This minimized obstructions in to allow for shimming including high rise in the this endthe of the excavation. and preloading of the background and Bart onused the street Tiebacks could not be for struts. Preloading of the side. This side ofof the excavation other portions the struts is completed exposes the basement walls for excavation because of before the excavation the adjacent building. underground structures advances past the strut adjacent to the site (e.g., Bart level, which reduces wall on the one side). movements during the excavation. A horizontal waler runs for along the excavation (lower left). Onthe The reinforcing steel cage the mat foundation iswall nearly complete over Diagonal braces are used to support the side of the excavation that central portion of this of the excavation. Concrete for this of portion of the the lower right, the end reinforcing steel cage for a portion the mat is borders Market Street, and the below-ground BART transit tubes. mat willcompleted. be poured first. braces (rakers) will portion then be connected from nearly TheInclined soil in the lower-central of the photo The excavation on wall along the above street side consists of reinforced the wall (see to the central mat. Once the is alowest berm waler that has the been left in-placephoto) to minimize wall movements. It concrete constructed in-situ in overlapping panels rakers are diaphragm in-place, thewall soil against the toe of the wall will be excavated and will be excavated later to make room for completion of the mat. before the excavation started. construction of the mat completed.