地基岩土工程勘察实习教程

第1章 岩土工程勘察分级、土石鉴定与分类

1．1 岩土工程勘察等级

1．2 地基岩土分类与鉴定

第2章 勘察方法及技术要求

2．1 依据及基本要求

2．2 工程勘察阶段

2．3 高层建筑施工勘察

2．4 勘探

2．5 岩土取样

2．6 原位测试

2．7 室内土工试验

2．8 地下水调查

第3章 地基岩土工程评价与计算

3．1 地基岩土力学试验参数的数理统计分析

3．2 高层建筑场地稳定性评价

3．3 地基均匀性评价

3．4 基础的埋置深度

3．5 地基承载力

3．6 地基强度验算

3．7 地基变形验算

3．8 地基稳定性验算

3．9 桩基评价和计算

…… 2100433B

“地基岩土工程勘察实习”作为岩土工程勘察的实践部分，对于土木工程（岩土工程方向）、地质工程（工程地质方向）等专业来说是一门实用性很强的专业课。本课程的任务是：通过实习，使学生得到实践性训练，获得岩土工程勘察方面的基础知识和基本技能，能够进行一般建筑工程的勘察、设计、分析、评价与应用。《地基岩土工程勘察实习教程》是在成都理工大学土木工程（岩土）、地质工程专业教学计划要求下编写的，可作为土木工程（岩土工程方向）、地质工程（工程地质方向）等专业的本科生与研究生的教材，也适合于相关专业的技术人员使用。

《地基岩土工程勘察实习教程》依托成都理工大学地质勘察实验室和岩土工程勘察实习场地的建设和发展，在贯穿我国现行规范内容的基础上，着重介绍指导和实践岩土工程勘察的方法与技术。在阐明基本原理与方法的基础上，以成都理工大学修建创新实验楼为虚拟实例，培养学生的动手能力和实践能力。

0绪论1

0��1土力学与地基基础相关的典型案例/1

0��1��1比萨斜塔/1

0��1��2赵州桥/2

0��1��3虎丘塔/4

0��1��4拱北石/4

0��2土力学与地基基础的发展沿革/5

0��3土力学与地基基础的课程性质/6

0��4土力学与地基基础课程的任务/7

1土的物理性质及工程分类8

1��1土的组成、结构及构造/8

1��1��1土的组成/8

1��1��2土的结构/13

1��1��3土的构造/14

1��2土的物理性质评价指标/14

1��2��1土的物理性质指标与三相简图/14

1��2��2基本指标及其测定方法/15

1��2��3导出指标/16

1��3土的物理状态评价指标/17

1��3��1无黏性土的密实度/17

1��3��2黏性土的稠度及状态/18

1��4土的工程分类/20

1��4��1土的工程分类原则和体系/20

1��4��2《土的工程分类标准》(GB/T 50145―2007)中土的工程分类/21

思考题/22

2土中水及其运动特征23

2��1土中水的毛细现象与冻融特征/23

2��1��1毛细现象/23

2��1��2土的冻融/24

2��2土的渗透性/25

2��3土中水的渗透力及渗流分析/27

2��3��1渗透力/27

2��3��2渗透变形破坏形式/27

2��4土的有效应力原理与孔隙水压力/29

2��4��1静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力/29

2��4��2稳定渗流时土中的孔隙水应力和有效应力/30

思考题/31

3土的压缩性与地基沉降计算32

3��1地基土中的应力分布规律/32

3��1��1地基中的自重应力/32

3��1��2地基中的附加应力/33

3��2地基土的压缩性/36

3��2��1土的压缩性/36

3��2��2土的室内压缩试验/36

3��2��3压缩系数a/37

3��3地基土的沉降计算/37

3��4饱和黏性土地基沉降与时间的关系/38

3��4��1工程背景/38

3��4��2饱和土的有效应力原理/38

思考题/39

4地基土的抗剪强度与承载力40

4��1土的抗剪强度与极限平衡条件/40

4��1��1土的抗剪强度/40

4��1��2土的极限平衡条件/41

4��2地基土的抗剪强度试验/42

4��2��1直接剪切试验/42

4��2��2三轴剪切试验/43

4��2��3无侧限抗压试验/45

4��2��4十字板剪切试验/46

4��3地基土的极限承载力/46

4��3��1地基的破坏模式/46

4��3��2地基的极限承载力概念/47

4��4地基承载力的确定/48

4��4��1地基承载力的《建筑地基基础设计规范》表格确定/48

4��4��2地基承载力的静载荷试验确定/51

4��4��3地基承载力的地基土体强度理论计算确定/51

4��4��4地基承载力的邻近建筑经验确定/52

思考题/52

5古典土压力理论54

5��1土压力的类型/54

5��2静止土压力/55

5��3朗肯土压力理论/56

5��3��1基本假定/56

5��3��2主动土压力/56

5��3��3朗肯被动土压力/57

5��4库仑土压力理论/58

5��4��1基本假设/58

5��4��2库仑主动土压力/58

5��4��3库仑被动土压力/59

思考题/60

6土坡稳定分析61

6��1无黏性土的土坡稳定分析/61

6��1��1干坡或静水位下的无黏性土坡/62

6��1��2有渗流时的无黏性土坡/62

6��2黏性土的土坡稳定分析/63

6��2��1均质黏性土土坡滑动面的形式/63

6��2��2均质土坡的整体稳定分析法/64

6��2��3黏性土土坡稳定分析的条分法/65

6��3土坡稳定分析的影响因素/66

思考题/66

7土的动力特性67

7��1动荷载作用下土的变形与强度特征/67

7��1��1动荷载的类型/67

7��1��2土的动力变形特性/68

7��1��3土的动力强度特征/69

7��2土的振动液化/71

7��2��1土体液化现象/71

7��2��2土的液化机理及试验分析/71

7��2��3土体液化的影响因素/73

7��2��4砂土地基液化可能性的判别/74

7��2��5防止土体液化的主要工程措施/75

7��3土的击实效应/75

7��3��1黏性土的压实性/75

7��3��2无黏性土的压实性/77

7��3��3填土压实的影响因素/78

思考题/79

8岩土工程勘察80

8��1岩土工程勘察任务与阶段划分/80

8��1��1岩土工程勘察的目的/80

8��1��2确定岩土工程勘察等级/80

8��1��3野外勘察的准备工作/81

8��1��4岩土工程勘察的任务/82

8��1��5岩土工程勘察的阶段划分/82

8��2岩土工程勘察方法/83

8��2��1钻探法/83

8��2��2触探法/84

8��2��3掘探法/85

8��2��4物探法/85

8��3岩土工程勘察报告/86

8��3��1文字/86

8��3��2图表/86

8��4施工工地验槽/86

8��4��1验槽的目的/86

8��4��2验槽的内容/87

8��4��3验槽注意事项/87

思考题/87

9天然地基上浅基础设计89

9��1概述/89

9��2基础分类/90

9��2��1单独和联合基础/90

9��2��2条形基础/90

9��2��3筏形基础/91

9��2��4箱形基础/92

9��2��5壳体基础/92

9��3基础埋置深度的确定/93

9��3��1建筑物自身的条件/93

9��3��2工程地质条件/93

9��3��3水文地质条件/93

9��3��4环境因素的影响/94

9��4刚性基础设计/95

9��4��1刚性基础的材料及特点/95

9��4��2刚性基础的变形特点/97

9��5减轻地基不均匀沉降的措施/98

9��5��1建筑措施/98

9��5��2结构措施/101

9��5��3施工措施/102

思考题/102

10深基础及桩基础103

10��1桩的类型/103

10��1��1桩基础适用条件/103

10��1��2桩基础的结构特点/104

10��1��3桩基础分类/104

10��2单桩竖向承载力/106

10��2��1单桩竖向承载力的实验方法确定/107

10��2��2确定桩的轴向承载力的经验公式法/107

10��2��3确定桩的轴向承载力的规范法/108

10��2��4确定桩的轴向承载力的方法探讨/108

10��3桩基础水平承载力试验/110

10��3��1水平荷载作用下竖直桩的破坏形式/111

10��3��2静载试验法确定单桩水平承载力/111

10��4桩基础设计/112

10��4��1选择桩的类型/112

10��4��2确定桩的规格与单桩竖向承载力/112

10��4��3计算桩的数量并进行平面布置/112

思考题/114

11地基处理与质量检验115

11��1概述/115

11��1��1常见的软弱土及不良土/115

11��1��2地基处理的方法及分类/116

11��1��3地基处理的目的/117

11��2浅层地基开挖置换法/117

11��2��1换土垫层的设计/118

11��2��2换土垫层的施工/118

11��2��3垫层质量检验/120

11��3深层地基的挤密法/121

11��3��1强夯法/121

11��3��2砂石桩法/124

11��3��3振冲法/128

11��3��4灰土挤密桩法和土挤密桩法/129

11��3��5夯实水泥土桩法/129

11��4地基处理的排水固结法/129

11��4��1堆载预压法/130

11��4��2真空预压法/133

11��4��3降水预压法/134

11��5地基处理的化学加固法/134

11��5��1深层水泥搅拌法/134

11��5��2高压喷射注浆法/137

11��5��3灌浆法/140

11��5��4石灰桩法/143

11��5��5化学加固法/144

11��6地基处理的加筋法/145

11��6��1加筋土结构/145

11��6��2土钉墙技术/146

思考题/146

参考文献1482100433B

在建筑学中地基的处理是十分重要的，上层建筑是否牢固地基有无可替代的作用。建筑物的地基不够好，上层建筑很可能倒塌，这样说一点也不为过，而地基处理的主要目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件。

地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。我国的《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）中明确规定：“软弱地基是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。

特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。

地基改善的五个方面

对于地基的改善措施主要有以下五方面：

1. 改善剪切特性

地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够；使结构失稳或土方开挖时边坡失稳；使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施。

2. 改善压缩特性

地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，因此需要采取措施提高地基土的压缩模量。

3. 改善透水特性

地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏；基坑开挖过程中产生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施。

4. 改善动力特性

地基的动力特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振动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

主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理的措施。

地基改善方法

上述是基本的改善措施，如果要有坚固的地基就必须根据实际情况来选择合适的处理方法，以下几种地基的处理方法是比较实用的。

一、换填法：当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实。

二、预压法：预压法是一种有效的软土地基处理方法。该方法的实质是，在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右，真空预压法处理深度可达15m左右。

三、强夯法：强夯法是法国L·梅纳（Menard）1969年首创的一种地基加固方法，即用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高2～5倍，压缩性可降低200～500%，影响深度在10m以上。

四、振冲法：振冲法是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填料形成的桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达10m左右。

五、深层搅拌法：深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达8～12m。 施工过程：定位—沉入到底部—喷浆搅拌（上升）—重复搅拌（下沉）—重复搅拌（上升）—完毕

六、砂石桩法：振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。振动沉管砂石桩就是在振动机的振动作用下，把套管打入规定的设计深度，夯管入土后，挤密了套管周围土体，然后投入砂石，再排砂石于土中，振动密实成桩，多次循环后就成为砂石桩。也可采用锤击沉管方法。桩与桩间土形成复合地基，从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化，也可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。其处理深度达10m左右。

七、土或灰土挤密桩法：土桩及灰土桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成孔时，桩孔部位的土被侧向挤出，从而使桩周土得以加密。土桩及灰土桩挤密地基，是由土桩或灰土桩与桩间挤密土共同组成复合地基。土桩及灰土桩法的特点是：就地取材，以土治土，原位处理、深层加密和费用较低。

用这些方法可以使地基比较坚固，但并没有什么是完美的，同样地基处理技术也在不断的完善与改进中。近40年来，国外在地基处理技术方面发展十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现。在20世纪60年代中期，从如何提高土的抗拉强度这一思路中，发展了土的“加筋法”；从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实功的措施，发展了“强夯法”和“振动水冲法”等。另外，现代工业的发展对地基工程提供了强大的生产手段，如能制造重达几十吨的强夯起重机械；潜水电机的出现，带来了振动水冲法中振冲器的施工机械；真空泵的问世，才能建立真空预压法；生产了大于200个大气压的压缩空气机，　从而产生了“高压喷射注浆法”。

从现场施工的角度来讲地基，地基可分为天然地基、人工地基。地基就是基础下面承压的岩土持力层。天然地基是自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求，不需要人加固的天然土层，其节约工程造价，不需要人工处理的地基。天然地基为不需要对地基进行处理就可以直接放置基础的天然土层。分为四大类：岩石、碎石土、砂土、粘性土。人工地基：经过人工处理或改良的地基。当土层的地质状况较好，承载力较强时可以采用天然地基；而在地质状况不佳的条件下，如坡地、沙地或淤泥地质，或虽然土层质地较好，但上部荷载过大时，为使地基具有足够的承载能力，则要采用人工加固地基，即人工地基。