2020年巖土工程師《基礎(chǔ)知識》考點:天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計

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天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計：

工程設(shè)計都是從選擇方案開始的。地基基礎(chǔ)設(shè)計方案有：天然地基或人工地基上的淺基礎(chǔ);深基礎(chǔ);深淺結(jié)合的基礎(chǔ)(如樁-筏、樁-箱基礎(chǔ)等)。上述每種方案中各有多種基礎(chǔ)類型和做法，可根據(jù)實際情況加以選擇。

地基基礎(chǔ)設(shè)計是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分。基礎(chǔ)的型式和布置，要合理的配合上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，滿足建筑物整體的要求，同時要做到便于施工、降低造價。天然地基上結(jié)構(gòu)比較簡單的淺基礎(chǔ)最為經(jīng)濟，如能滿足要求，宜優(yōu)先選用。

本章將討論天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計的各方面的問題。這些問題與土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及建筑施工課程關(guān)系密切。天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計的原則和方法，也適用于人工地基上的淺基礎(chǔ)，只是采用后一種方案時，尚需對所選的地基處理方法(見第9章)進行設(shè)計，并處理好人工地基與淺基礎(chǔ)的相互影響。

淺基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容

天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計，包括下述各項內(nèi)容：

1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型，進行基礎(chǔ)平面布置。

2.選擇基礎(chǔ)的埋置深度。

3.確定地基承載力設(shè)計值。

4.確定基礎(chǔ)的底面尺寸。

5.必要時進行地基變形與穩(wěn)定性驗算。

6.進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(按基礎(chǔ)布置進行內(nèi)力分析、截面計算和滿足構(gòu)造要求)。

7.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。

基礎(chǔ)施工圖應(yīng)清楚表明基礎(chǔ)的布置、各部分的平面尺寸和剖面。注明設(shè)計地面或基礎(chǔ)底面的標高。如果基礎(chǔ)的中線與建筑物的軸線不一致，應(yīng)加以標明。如建筑物在地下有暖氣溝等設(shè)施，也應(yīng)標示清楚。至于所用材料及其強度等級等方面的要求和規(guī)定，應(yīng)在施工說明中提出。

上述淺基礎(chǔ)設(shè)計的各項內(nèi)容是互相關(guān)聯(lián)的。設(shè)計時可按上列順序，首先選擇基礎(chǔ)材料、類型和埋深，然后逐步進行計算。如發(fā)現(xiàn)前面的選擇不妥，則須修改設(shè)計，直至各項計算均符合要求且各數(shù)據(jù)前后一致為止。

為了減輕不均勻沉降的危害，在進行基礎(chǔ)設(shè)計的同時，尚需從整體上對建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計采取相應(yīng)的措施，并對施工提出具體要求。

土的凍脹影響

地面以下一定深度的地層溫度，隨大氣溫度而變化。當?shù)貙訙囟冉抵翑z氏零度以下時，土中部分孔隙水將凍結(jié)而形成凍土。凍土可分為季節(jié)性凍土和多年凍土兩類。

季節(jié)性凍土在冬季凍結(jié)而夏季融化，每年凍融交替一次。多年凍土則不論冬夏，常年均處于凍結(jié)狀態(tài)，且凍結(jié)連續(xù)三年以上。我國季節(jié)性凍土分布很廣。東北、華北和西北地區(qū)的季節(jié)性凍土曾厚度在0.5m以上，最大的可達3m左右。

如果季節(jié)性凍土由細粒土組成，且土中水含量多而地下水為又較高，那么不但在凍結(jié)深度內(nèi)的土中水被凍結(jié)形成冰晶體，而且未凍結(jié)區(qū)的自由水和部分結(jié)合水將不斷行凍結(jié)區(qū)遷移、聚集，使冰晶體逐漸擴大，引起土體發(fā)生膨脹和隆起，形成凍脹現(xiàn)象。

到了夏季，地溫升高，土體解凍，造成含水量增加，使土處于飽和及軟化狀態(tài)，強度降低，建筑物下陷。這種現(xiàn)象稱為融陷。位于凍脹區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)，在土體凍結(jié)時，受到凍脹力的作用而上抬。融陷和上抬往往是不均勻的，致使建筑物墻體產(chǎn)生方向相反、互相交叉的斜裂縫，或使輕型構(gòu)筑物逐年上抬。

土的凍結(jié)不一定產(chǎn)生凍脹，即使凍脹，程度也有所不同。對于結(jié)合水含量極少的粗粒土，不存在凍脹問題。至于某些粉砂、粉土和粘性土的凍脹性，則與凍結(jié)以前的含水量有關(guān)。例如，處于堅硬狀態(tài)的粘性土，因為結(jié)合水的含量少，凍脹作用就很微弱。此外，凍脹程度還與地下水位有關(guān)?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》根據(jù)凍脹對建筑物的危害程度，將地基土的凍脹性分為不凍脹、弱凍脹、凍脹和強凍脹四類。

巖石的裂隙性

巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘?、或長或短地存在著各種裂隙，這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙，有的光滑;有的平直，有的彎曲;有的充填，有的不充填;有的產(chǎn)狀規(guī)則，有的規(guī)律性很差。裂隙的成因多種多樣，有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理，有沉積間斷形成的層理，有構(gòu)造應(yīng)力形成的構(gòu)造節(jié)理，有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙，還有變質(zhì)作用形成的片理、劈理等等，在巖石中構(gòu)成極為多樣非常復(fù)雜的裂隙系統(tǒng)。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”，將裂隙概化為“結(jié)構(gòu)面”。顯然，結(jié)構(gòu)面是巖體中最薄弱的環(huán)節(jié)。就力學(xué)性質(zhì)而言，巖石的力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)和巖體的力學(xué)參數(shù)有很大區(qū)別。搞清結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、參數(shù)和分布，是巖土工程勘察設(shè)計的重點，也是難點。

巖體中的地下水是沿著巖體中的裂隙和洞穴流動的，隨著裂隙和洞穴的形態(tài)和分布的不同，有脈狀裂隙水、網(wǎng)狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。

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