地基與基礎

本書根據專業教學標準對課程主要教學內容的要求,針對施工一線崗位工作需求,突出知識的應用能力培養,依據現行國家、行業標準編寫而成。本書內容系統全面、突出實用,注重新技術、新工藝的引入,力求為地基基礎施工提供理論與技能的支持。 全書內容包括緒論、工程地質基本知識、土的物理性質與分類、地基土中應力、地基變形、土的抗剪強度與地基承載力、土壓力與土坡穩定、地基勘察與局部地基處理、天然地基上的淺基礎、樁基礎、軟弱土地基處理、基坑工程、特殊土地基及土力學試驗指導。 本書可作為高等職業教育建築工程類及相關專業的教學用書,也可供相關工程技術人員學習參考。

馬寧，男，51歲，3級教授，河北省高職高專土建類專業教學指導委員會委員，河北工程大學土木工程學院專業碩士研究生校外導師，國家二級註冊建築師，河北省建築工程評標專家，主持課程《建築地基與基礎》先後評為省級、精品課程和“精品資源共享課程”，1991年至今，在邯鄲職業技術學院建築工程系從事建築工程技術專業教學，先後在邯鄲職業技術學院建築設計研究所和邯鄲市天工建築設計有限公司等企業從事建築、結構設計工作，從事地基基礎工程的研究工作。

第1章緒論 1

1.1本課程的內容 1

1.1.1地基基礎事故 1

1.1.2課程的知識構架和基本概念 4

1.2本學科發展概況 6

1.3本課程的特點和學習要求 7

思考題 7

第2章工程地質基本知識 8

2.1概述 8

2.1.1地質作用 8

2.1.2地質年代 9

2.2第四紀沉積物 9

2.2.1殘積物 9

2.2.2坡積物 10

2.2.3洪積物 10

2.2.4沖積物 11

2.2.5其他沉積物 11

2.3地下水 12

2.3.1地下水分類 12

2.3.2地下水對工程的影響 13

2.3.3土的滲透性 13

2.3.4滲流破壞及防治措施 15

小結 17

思考題 18

第3章土的物理性質與分類 19

3.1土的三相組成 19

3.1.1土的固相顆粒 19

3.1.2土中水 21

3.1.3土中氣體 23

3.1.4土的結構 23

3.1.5土的構造 24

3.2土的物理性質指標 25

3.2.1土的三相組成草圖 25

3.2.2由試驗直接測定的指標 25

3.2.3換算指標 26

3.2.4三相比例指標的換算關係 28

3.3土的物理狀態指標 29

3.3.1無黏性土的密實度 29

3.3.2黏性土的稠度 30

3.4土的壓實性 34

3.4.1擊實試驗 34

3.4.2影響壓實效果的因素 34

3.4.3壓實填土的質量控制和檢驗 35

3.5地基土 (巖)的基本分類 38

3.5.1岩石 38

3.5.2碎石土 39

3.5.3砂土 40

3.5.4粉土 41

3.5.5黏性土 41

3.5.6人工填土 41

3.5.7特殊土 42

3.6地基土 (巖)的工程分類與性質 44

3.6.1土的工程分類 44

3.6.2土的工程性質 45

小結 46

思考題 47

習題 48

第4章地基土中應力 49

4.1概述 49

4.2地基土中自重應力 49

4.2.1均質土的自重應力 49

4.2.2成層土的自重應力 50

4.3基底壓力 52

4.3.1基底壓力的分佈 52

4.3.2基底壓力的簡化計算 53

4.3.3基底附加壓力 55

4.4地基土中附加應力 57

4.4.1豎向集中力作用下地基附加應力 57

4.4.2矩形基礎底面受豎向荷載作用時地基中附加應力 59

4.4.3條形基礎底面受豎向荷載作用時地基中附加應力 64

4.4.4成層地基中的附加應力 66

小結 67

思考題 67

習題 68

第5章地基變形 70

5.1土的壓縮性 70

5.1.1基本概念 70

5.1.2室內壓縮試驗與壓縮性指標 71

5.1.3現場荷載試驗及變形模量 73

5.2地基終沉降量計算 75

5.2.1分層總和法 75

5.2.2《建築地基基礎設計規範》(GB50007—2011)計算方法 77

5.3應力歷史對地基沉降的影響 83

5.3.1土的回彈和再壓縮曲線 83

5.3.2正常固結、超固結和欠固結的概念 84

5.4飽和黏性土地基沉降與時間的關係 85

5.4.1飽和土的有效應力原理 85

5.4.2太沙基一維固結理論 86

5.4.3實測沉降時間關係的經驗公式 88

5.5建築物沉降觀測與地基變形允許值 88

5.5.1地基變形允許值 88

5.5.2建築物沉降觀測 89

小結 91

思考題 92

習題 92

第6章土的抗剪強度與地基承載力 94

6.1土的抗剪強度的工程意義 94

6.2土的強度理論與強度指標 95

6.2.1庫侖定律 95

6.2.2土的抗剪強度的構成 96

6.2.3莫爾庫侖強度理論 96

6.3土的極限平衡條件 96

6.3.1土中任一點的應力狀態 96

6.3.2土的極限平衡條件 97

6.4土的抗剪強度指標的測定 99

6.4.1直接剪切試驗 99

6.4.2三軸壓縮試驗 101

6.4.3無側限抗壓強度試驗 103

6.4.4十字板剪切試驗 103

6.5地基破壞形式及承載力的概念 105

6.5.1地基破壞形式 105

6.5.2地基承載力的理論計算 106

6.6地基承載力的確定 108

6.6.1根據現場原位測試確定 108

6.6.2根據理論公式確定 109

6.6.3根據經驗方法確定 109

6.6.4地基承載力特徵值的修正 109

小結 110

思考題 111

習題 111

第7章土壓力與土坡穩定 112

7.1概述 112

7.2土壓力的分類 113

7.3朗肯土壓力理論 114

7.3.1基本原理與假設 114

7.3.2主動土壓力 115

7.3.3被動土壓力 117

7.3.4幾種常見情況下土壓力的計算 118

7.4庫侖土壓力理論 121

7.4.1基本假設 121

7.4.2主動土壓力 122

7.4.3被動土壓力 123

7.4.4朗肯理論與庫侖理論的比較 124

7.5《建築地基基礎設計規範》推薦方法 124

7.6擋土牆設計 125

7.6.1擋土牆的類型 125

7.6.2重力式擋土牆的計算 126

7.6.3重力式擋土牆體形選擇與構造措施 128

7.7土坡穩定性分析 130

7.7.1影響土坡穩定的因素 130

7.7.2簡單土坡的穩定性分析 131

7.7.3土質邊坡開挖 135

小結 138

思考題 138

第8章地基勘察與局部地基處理 139

8.1地基勘察基本概念 139

8.1.1岩土工程勘察 139

8.1.2岩土工程勘察階段的劃分 139

8.1.3岩土工程勘察等級 140

8.1.4地基勘察 140

8.2地基勘察的任務 141

8.2.1地基勘察的基本要求 141

8.2.2基坑工程勘察的要求 141

8.3地基勘察方法 143

8.3.1工程地質測繪與調查 143

8.3.2勘探 143

8.3.3室內試驗與原位測試 144

8.4地基土的野外鑑別 148

8.5地基勘察成果報告 149

8.5.1勘察報告的基本內容 149

8.5.2勘察報告中與基坑工程有關的內容 150

8.5.3勘察報告的閲讀和使用 151

8.5.4勘察報告實例 151

8.6驗槽 158

8.6.1驗槽的目的和內容 158

8.6.2驗槽時需具備的資料和條件 159

8.6.3驗槽的方法和注意事項 159

8.7局部地基的處理 160

8.7.1鬆土坑 161

8.7.2土井、磚井 162

8.7.3局部軟硬地基 164

8.7.4橡皮土 165

小結 166

思考題 167

第9章天然地基上的淺基礎 168

9.1基本概念 168

9.2淺基礎的類型 169

9.2.1無筋擴展基礎 169

9.2.2擴展基礎 171

9.2.3柱下條形基礎 172

9.2.4筏形基礎 173

9.2.5箱形基礎 174

9.2.6殼體基礎 174

9.3基礎埋置深度 175

9.3.1建築物的用途以及基礎的形式和構造 175

9.3.2作用在地基上的荷載大小和性質 175

9.3.3工程地質和水文地質條件 175

9.3.4相鄰建築物的基礎埋深 176

9.3.5地基土凍脹和融陷的影響 176

9.4基礎底面尺寸的確定 178

9.4.1按持力層承載力計算基礎底面尺寸 178

9.4.2地基軟弱下卧層承載力驗算 182

9.5無筋擴展基礎剖面設計 184

9.6擴展基礎剖面設計 186

9.6.1擴展基礎的構造要求 186

9.6.2牆下鋼筋混凝土條形基礎的計算 188

9.6.3柱下鋼筋混凝土獨立基礎計算 192

9.7柱下條形基礎的構造要求 196

9.8筏形基礎的構造要求 197

9.9地下室後澆帶、施工縫及防水底板的構造要求 199

9.9.1後澆帶 199

9.9.2施工縫 200

9.9.3防水底板 201

9.10減輕建築物不均勻沉降的措施 202

9.10.1建築措施 202

9.10.2結構措施 204

9.10.3施工措施 205

小結 206

思考題 207

習題 207

第10章樁基礎 209

10.1概述 209

10.2樁的分類和選型 210

10.2.1按承載性狀分類 210

10.2按成樁方法分類 211

10.2.3按樁徑 (設計直徑 d)大小分類 211

10.4樁型的選擇 211

10.3預製樁的種類與打 (沉)樁要點 212

10.1常用預製樁種類 212

10.2打(沉)樁要點 215

10.4灌注樁的種類及施工工藝要點 217

10.1泥漿護壁成孔灌注樁 217

10.4.2長螺旋鑽孔壓灌樁 220

10.4.3沉管灌注樁和內夯沉管灌注樁 221

10.4幹作業成孔灌注樁 223

10.4.5灌注樁後注漿技術 224

10.5單樁、羣樁承載力 226

10.1單樁豎向承載力 226

10.5.2單樁水平承載力 228

10.3羣樁承載力 228

10.6樁基礎的構造要求 229

10.6.1樁和樁基的構造要求 229

10.2承台的構造要求 230

6.小結 232

思考題 232

第11章軟弱土地基處理 233

11.1概述 233

11.1.1軟弱土的種類和性質 233

11.1.2軟弱土地基處理方法分類 234

11.2碾壓法與夯實法 235

11.2.1機械碾壓法 235

11.2振動壓實法 235

11.3重錘夯實法 236

11.2.4強夯法 236

11.3換填墊層法 238

11.3.1加固機理及適用範圍 238

11.3.2墊層的設計要點 238

11.3墊層的施工要點 240

11.3.4墊層的質量檢驗 241

11.4排水固結法 241

11.1加固機理及適用範圍 241

11.4.2加壓系統設計 242

11.3排水系統設計 243

11.5複合地基理論概述 244

11.1複合地基的概念及分類 244

11.5.2複合地基的作用機理 245

11.6擠密法和振衝法 246

11.1擠密法 246

11.6.2振衝法 247

11.7高壓噴射注漿法和深層攪拌法 248

11.7.1高壓噴射注漿法 248

11.7.2深層攪拌法 250

11.8水泥粉煤灰碎石樁複合地基 251

11.8.1加固機理 251

11.2適用範圍 252

11.3設計要求 252

8.小結 253

思考題 253

第12章基坑工程 254

12.1基坑工程概述 254

12.1.1基坑工程與支護結構 254

12.2基坑工程的特點 255

12.1.3基坑支護的作用和目的 255

12.2基坑工程分類 255

12.3基坑支護結構的類型與選型 256

12.3.1常見基坑支護結構的類型 256

12.2支護結構的選型 259

12.4排樁、地下連續牆的受力與設計概要 260

12.4.1概述 260

12.2土壓力的計算方法 261

12.4.3支擋結構的穩定性驗算 262

12.4.4樁(牆)結構分析 268

12.5支撐體系的選型和結構分析 268

12.4.6錨杆系統及其設計內容 271

12.5土釘牆的工作機理與設計概要 272

12.1土釘牆及工作機理 272

12.5.2土釘牆的特點 273

12.3土釘牆的設計內容 274

12.4土釘牆分析內容與方法 274

12.5.5土釘牆構造與施工 275

12.6複合土釘牆的概念和類型 277

12.6水泥土牆的受力與設計概要 278

12.6.1水泥土牆的概念 278

12.2水泥土牆的特點 279

12.6.3水泥土牆的設計內容 279

12.6.4水泥土牆分析內容與方法 279

12.5水泥土牆構造要求 280

12.7基坑降排水 282

12.7.1降排水方法 282

12.2井點降水對周圍環境的影響 283

12.7.3防範井點降水不利影響的措施 285

12.8基坑工程監測 287

12.1基坑監測的意義和目的 287

12.2監測的基本規定 287

12.8.3監測項目 288

12.4監測點佈置 289

12.8.5監測報警 289

小結 290

思考題 291

第13章特殊土地基 293

13.1濕陷性黃土地基 293

13.1黃土的特徵與分佈 293

13.1.2黃土濕陷性發生的原因和影響因素 294

13.3濕陷性黃土地基的工程措施 294

13.2膨脹土地基 295

13.2.1膨脹土的特徵與分佈 295

13.2膨脹土的危害 296

13.3膨脹土地基的工程措施 296

2.小結 297

思考題 298

附錄 1土力學試驗指導 299

試驗一含水率試驗 (烘乾法 ) 299

試驗二密度試驗 (環刀法 ) 301

試驗三界限含水率試驗 (液限、塑限聯合測定法 ) 303

試驗四塑限試驗 306

試驗五液限試驗 308

試驗六固結試驗 311

試驗七直接剪切試驗 (快剪法 ) 314

試驗八擊實試驗 318

附錄 2地質年代表 322

參考文獻 324