1、土力学及地基基础绪论1.地基：受建筑物荷载影响的那一部分地层；2.基础：建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的构造；3.上部结构：基础上建造；4.埋置深度：基础底面至地面的距离；5.持力层：直接支承基础的地层；6.下卧层：在持力层上方的地层；7.浅基础：通常把埋置深度不大（一般浅于 5m） 、只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础；8.深基础：对于浅层土质不良，采用专门的施工方法和机具建造的基础；9.天然基础：对于开挖基坑后可以直接建筑基础的地基的地基；10.人工地基：不能满足要求而需事先进行人工处理的地基；11.为了满足建筑物安全和正常使用，地基基础设计必须满足下列两个基本条
2、件；a.地基的承载力条件：要求作用于地基上的荷载不超过地基的承载能力，保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备；b.地基的沉降条件：要求控制地基沉降，使之不超过地基的沉降允许值，保证建筑物不因地基沉降而损坏或者影响其正常使用；第一章 地基土的物理性质与地下水1.矿物和岩石是组成地壳的物质；2.按其成因，岩石可分：a.岩浆岩：由岩侵入地壳或喷出地表而形成的；（花岗岩、花岗斑岩、玄武岩）b.沉积岩：在地表条件下，由原岩（即岩浆、变质岩和早期形成的沉积岩）经风化剥蚀作用而形成的岩石碎屑、溶液析出物或有机质等，经流水、风、冰川等搬运到陆地低洼处或海洋中沉积，再经成岩作用而形成的；（即乐岩、砂岩、石灰
3、岩、泥浆、页岩和泥灰岩等）c.变质岩：组成地壳的岩石（包括岩浆岩、沉积岩和已经生产的变质岩）由于地壳运动和岩浆活动等影响，使其在固态下发生矿物成分、结构构造的改变，从而形成新的岩石；（常见有石英岩、大理岩、云母片岩；）注：沉积岩主要分布在地壳表层；岩浆岩和变质岩分布在地壳深处；3.土的成因类型：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、a.残积土：原岩经风化作用而残留在原地面的碎屑物；注：残积土中残留碎屑的矿物成分，在很大程度上与下卧母岩一致，这是区别于其他沉积土的主要特征；b.破积土：高处的岩石风化产物，由于受到雨雪水流的搬运，或由于重力作用而沉积在较平缓的山坡上，这种沉积土为破积土；c.洪积土：由暴
4、雨或大量融雪骤然积聚而成的暂时性山洪急流，将大量的基岩风化产物剥蚀、搬运、堆积于山谷冲沟出口或前倾斜平原而形成洪积土；d.冲击土：河流两岸的基岩及其上部覆盖的松散物质，被河流流水剥蚀后，经搬运、沉积于河流坡降平缓地带而形成的沉积土；特点：具有明显的层理构造；4.土：定义是由岩石风化生产的松散沉积物；物质组成：包括成土的骨架的固体颗粒及填充在空隙中的水和空气；三项体系：颗粒（固相） 、水（液相）和气（气相） ；公式：5.土粒大小与其颗粒形状、矿物成分、结构构造存在一定的关系；6对于粒径大于 0.075mm 的粒组可用筛分法测定；注：颗粒分析实验成果可用表或曲线来表示；Cu5 的土，级配不良； C
5、u10 的土看做级配良好；不均匀系数 Cu 来反映粒径级配的不均匀程度；7.土粒的矿物成分取决于母岩的成分及其经风化作用，可分原生矿物：常见石英、长石和云母；次生矿物；常见蒙脱石、伊里石和高岭石；注：按亲水性的强弱分，蒙脱石最高，高岭石最弱；8.土中液态水可分：A.结合水：定义是指受电分子吸引吸附于土粒表面的土中水；分类：强结合水（相当于固顶层中的水） ；具有极大的粘滞度，弹性和抗剪强度；弱结合水（相当于扩散中的水） ；当粘结土中含较多的弱结合水时，土体具有一定的可塑性；B.自由水：定义：存在于土粒表面电场范围以外的水；分类：按其移动所受作用力的不同，可分为；a.重力水（位于地下啊水位以下的透
6、水层）b.毛细水(位于潜水水位以上的透水土层 )9.土的结构 a 主要是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联接等；b.分类：单粒结构、蜂窝结构和絮状结构；c.最大特征就是成层性，即具有层理结构；10.土的三相比例指标可分两类：a.试验指标（包括土的密度、土粒比重和土的含量）b.换算指标（包括土的干密度、饱和重度、有效重度、空隙比、空隙率和饱和度）11.天然砂土可以根据标准贯入试验的锤击数 N 分为松散、稍密、中密及密实四种密实度；碎石土可以根据重型圆锥动力触探锤击数 N63.5 分为松散、稍密、中密及密实四种密实度；注：砂土、碎石土统称为无粘结性土；12粘性土随着含水量的增加而分别处于
7、固态、半固态、可塑态及流动状态；13界限含水量指有一种状态转到另一种状态的分界含水量；由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限（ L） ；由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限（ P） ；塑性指数 Ip 指省去%号后的液限和塑限的差值；公式：I p= L p;注：表示粘性土处于可塑状态的含水量的变化范围；液性指数 IL 指粘性土的含水量和塑限的差值（除去% 号）与塑性指数之比；公式：I L=( p)/( L p)=( L p)/ Ip注：判别粘性土在天然状态时稀稠程度和软硬状态的指数；14.作为建筑物地基的岩石，是根据它的坚硬程度、风化程度和完整程度来进行分类；15.不同成因和年代形式的土
8、，按粒径级配和塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土等；16.判别无粘性土的密实度可采用天然孔隙比来进行判别；17.砂砂的密实度(作为砂土密实度分类指数 )公式：Dr=(e max-e)/(emax-emin) 式中：e max，e min 分别是砂土最松散状态和最密实状态时的空隙比；e 是砂土的天然空隙比；根据 Dr 值可将砂土划分为： 1 D r0.67 密实0.67 D r033 中密0.33 D r0 松散 18.地下水：指存在于地表下面土和岩石的空隙、缝隙或溶洞中的水；地下水按埋藏条件可分：a.上层滞水：指埋藏在地表浅处、局部隔水层（透镜体）的上部且具有自由水面的地下水；b.潜水：
9、埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水；c.承压水：指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水；19.土的渗透性是指水流涌过土中孔隙的难易程度；注：地下水的补给（流水）与排泄（流出）条件以及土中水的渗透速度都与土的渗透的难易程度；20 土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验来测定；21.防止流砂的原则主要：a.沿基坑四周设置连续的截水帷幕，阻止地下水流入基坑内；b.减小或平衡动水力；c.使动水力方向向下；22.管涌或潜蚀：当土中留渗的水力梯度小于临界水力梯度时，虽不致诱发流砂现象，但土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，时间长了，在土层中将形成管状
10、空洞的现象；第二章 地基中的应力1.地基中的应力按其生产的原因不同，可分为自重应力：由土的自重在地基内所产生的应力；附件应力：由于建筑物的荷载或其他外载在地基内所产生的应力；2.饱和土的有效应力原理表达形式为：式中： 总应力；通过土粒承受和传递的粒间应力，又称有效应力；孔隙中的水压力；注：饱和土中的总应力 由土颗粒骨架和孔隙水两者共同分担；3.土体孔隙中的水压力有静水压力和超静孔隙水压力之分；4.土的自重应力计算公式式中：比例系数 K0 称为土的静止侧压力系数或静止土压力系数；注：a.对处于地下水位以下的土层，以有效重度 代替天然重度 ；b.当地层中有不透水层存在时，不透水层中的静水压力为零，
11、该层取饱和重度；5.造成地下水位下降的原因主要是：城市超量开采地下水及基坑开挖时的降水；直接后果是：导致地面下沉；解决方法是：在坑外设置端部进入不透水层或弱透水层、平面上呈封闭状的截水帷幕或地下连续墙（防渗墙） ，以便将坑内外的地下水分隔开；6.基底压力的分布与基础的大小和刚度、作用于基础上的荷载大小和分布、地基土的力学性质、地基的均匀程度以及基础的埋深等许多因素有关；一般情况，地基压力呈线性分布。对于具有一定刚度以及尺寸较小的独立基础和墙下条形基础等，其基底压力可看成呈直线或平面分布；7.基底压力的简化计算：一、轴心荷载作用下的基底压力；二、偏心荷载作用下的基底压力；8.基底附加计算；9.附
12、加应力：由建筑物等荷载在土体中引起的应力增量；a.竖向集中荷载的基底附加应力：b.矩形面积上竖向均布荷载下的地基附加应力：c.条形面积上的竖向均布荷载下的地基附加应力：10.等值线就是地基中具有相同附加应力数值的点的连线（类似于地形等高线） ；第三章 土的压缩性及地基沉降1.土的压缩性：土的压力作用下体积缩小的特性；（土的压缩是土中孔隙体积的减小；）2.土的固结：土的压缩随时间而增长的过程；3.土的压缩性指标可通过室内试验或原位试验来测定；室内压缩试验是用侧限压缩仪（又称固结仪）进行；4.压缩曲线由两种绘制方式：一是采用普通直角坐标绘制 e-p 曲线；二是采用半对数直角坐标纸绘制 e-lgp
13、曲线；5.基本公式：a.压缩系数：b.压缩模量：c.地基的最终沉降量：d.时间因数：e.土的竖向固结系数：f.地基固结度：注：地基固结度的实质是反映地基中孔隙水压力 u 的消散程度或有效应力 的增长程度；6.常采用计算地基最终沉降量的方法有分层总和法及建筑地基基础设计规范推荐方法；7.土层的应力历史是指土层形成至今所受应力的变化情况；8.前（先）期固结压力 pc 是指天然土层在历史上所经受过的最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大有效压力） ；9.超固结比（OCR）是指前期固结压力 pc 与现有自重应力 p1 的比值（p c/p1） ；10.根据超固结比，可将沉积土层分为 正常固结土（OC
14、R=1） ；超固结土（OCR1） ；受流水、冰川或人为开挖。欠固结土（OCR1） ；主要有新近沉积粘性土、人工填土及地下水位下降后原水位下的粘性土。11.饱和土一般是饱和度 St80% 的土；第四章 土的抗剪强度和地基承载力1.土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题；2.土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力；3.库伦公式：4.土的极限平衡条件：5.抗剪强度指标的测定按常用试验仪器分：a.直接剪切试验（测定土的抗剪强度指标的一种常用方法） ；分类：快剪、固结快剪、慢剪三种试验方法；b.三轴压缩试验（测定土的抗剪强度指标的较为完善的仪器） ；分类：不固结不排水剪 UU、固结不排水剪 CU、固
15、结排水剪 CD；c.无侧限抗压强度试验（适用饱和粘性土） ；d.十字板剪切试验（采用现场原位测试的方法进行及测定软粘土的灵敏度） ；6.抗剪强度指标的选择：a.无粘性土：由于透水性大，排水快。通常只进行排水剪试试验；b.饱和粘性土：可采用三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；7.地基变形的三个阶段：一、线性变形阶段；二、塑性变形阶段；三、破坏阶段；8.建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏；地基剪切破坏的形式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和刺入剪切破坏；9.饱和粘性土地基承载力分短期荷载力和长期荷载力两种；10.太沙基公式适用于均匀地基上基底粗糙的条形基础；11.斯肯普
16、顿提出的极限承载力公式使用与饱和软土地基上的浅基础，用于计算地基短期承载力；a土的内摩擦角 、粘结力 c 和重度 r 愈大，极限承载力 pu 也愈大；b.基础底面宽度 b 增加，长期承载力将增大，特别是当土的 值较大时影响会较显著，但短期承载力与 b 无关；第五章 土坡稳定和土压力理论1.岩土坡失稳，包括崩塌和滑坡；2.土坡失稳常常是在外界的不利因素影响下触发和加剧的，一般有一下几种原因：a.土坡作用力发生变化；b.土体抗剪强度的降低；c.静水压力的作用；d.地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要原因；e.因坡脚挖方而导致土坡高度或折角增大；3.无粘性土坡的稳定分析；4.自然休止角
17、：砂土堆积成的土坡，在自然稳定状态下的极限坡角；5.瑞典条分法：由抗滑力矩和滑动力矩之比来判别土坡的稳定系数；6.根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为；a.静止土压力：如果挡土墙在土压力作用下任何方向移动或转动而保持原来位置，则作用在墙背上的土压力为静止土压力；b.主动土压力：当挡土墙在土压力作用下向前移动或转动，当位移量达到某一定值时，墙背填土开始出现连续的滑动面，此时作用在挡土墙上的土压力成为主动土压力；c.被动土压力：若挡土墙在外力作用下向墙背填土方向移动或转动，当位移量达到一定值时，墙背填土开始出现连续的滑动面，此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力；7.朗肯土
18、压力是根据土的应力状态和极限平衡条件建立的；分析时假设：a.墙后填土面水平；b.墙背垂直填土面；c.墙背光滑；8.9.根据墙背倾角的不同，重力式挡土墙可分为仰斜、竖直和俯斜三种；第六章 工程地址勘察1.工业与民用建筑工程的设计分为可行性研究、初步设计和施工图纸设计三个阶段；2.详细勘察阶段的工作主要主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主；3.详勘勘探孔的深度以能控制地基主要受力层为原则；注：a.当基础的宽度不大于 5m，且在地基沉降计算深度内又无软弱下卧层存在时，勘探孔深度对条形基础一般可取 3.0b，对单独柱基为 1.5b（b 为基础宽度）但不应小于 5m;b.取试样和进行原位测试的井、孔数
19、量，一般占勘探孔总数的 1/22/3 ，为了合理进行统计，每一主要土层的试样量不宜少于 6 个，同一个土层的孔内原位测试数据不应少于 6 组；4.常用的勘探方法有：a.坑探：是一种必使用专门机具的勘探方法；b.钻探：是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，也可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，同时也可以直接在孔内进行某些原位测试；c.触探：是用静力或动力将金属探头贯入土层，根据土对触探头的贯入阻力或锤击数来间接判断土层及其性质；按其贯入方式的不同，分为静力触探和动力触探；第七章 天然地基上的浅基础1.天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容；a.选择基础的材料、类型，进行基础平面布
20、置；b.选择基础的埋置深度；c.确定地基承载力特征指；d.确定基础的地面尺寸；e.必要时进行地基沉降与稳定性验算；f.进行基础结构设计；g.绘制基础施工图，提出施工说明；2.浅基础按常用的基础材料可分为砖基础、毛石基础、灰土基础、三合基础、混凝土基础等；按结构形式分类：a.墙下条形基础；b.柱下独立基础；c.柱下条形基础；d.柱下交差基础；e.筏形基础；f.箱形基础；3.基础埋置深度是指基础底面至地面（一般指室外地面）的距离；4.与建筑物及场地环境有关条件；a.对于土质地基的层高建筑，为了满足稳定性要求，其埋置深度应随建筑物高度适当增大；b.在抗震设防区，筏形和箱形基础的埋置深度不宜小于建筑物
21、高度的 1/15；c.桩筏或桩箱基础埋深（不计桩长）不宜小于建筑物的高度的 1/181/20；d.对位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求；e.受有上拔力的基础如输电塔基础，也要求有较大的埋置深度以满足抗拔要求；f.烟囱、水塔等高耸结构均应满足抗倾覆稳定性的要求；注：a.气候变化、树木生长及生物活动会对基础带来不利影响，因此。基础应埋置于地表以下，其深度不宜小于 0.5m（岩石地基除外） ；基础顶面一般应至少低于设计地面 0.1m；b.靠近原有建筑物修建新基础时，为了不影响原有基础的安全，新基础最好不低于原有的基础；当必须超过时，则两基础间的静距应小于其地面高差的 12 倍；5.有
22、地下水存在时，基础应尽量埋置于地下水位以上，以避免地下水对基坑开挖、基础施工和使用期间的影响；如果基础埋深低于地下水位，则应考虑施工期间基坑降水、坑壁支撑以及是否可能产生流砂、涌土等问题；6.进行荷载试验时，同一土层参考统计的试验点不应少于 3 点，当试验实测值的极差（最大值与最小值之差）不超过其平均值的 30%时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值 fak；7.8.地基沉降按其特征可分为四种：a.沉降量：指地基中点的沉降值；b.沉降差：指相邻两独立基础沉降量的差；c.倾斜：指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；d.局部倾斜：指砌体承重结构沿纵向 610m 内基础两点的沉降差与其基础
23、的比值；9.在计算地基沉降时，应遵守下列规定；a.由于地基不均匀、建筑物荷载差异大或体型复杂等因素引起的地基沉降，对于砌体承重结构，应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构，应由相邻柱基的沉降差控制；b.对于多层或高层建筑和高耸结构由倾斜控制，必须时应控制平均沉降量；c.在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基沉降值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序；10.无筋扩展基础设计；第八章 桩基础1.对地基计算的要求；a.桩基中单桩所承受的荷载应满足单桩承载力计算的有关规定；b.对以下建筑物的桩基进行沉降验算：.地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；.桩体复
24、杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基；.摩擦型桩基；c.位于坡地岸边的桩基应进行桩基；2.按施工方法的不同，可分为预制桩和灌注桩两大类；预制桩按所用材料的不同、可分为混凝土预制桩、钢桩和木桩；而沉桩的方式有锤击或振动打入、静力压力等；3.按桩的状态和竖向受力情况，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类；a.摩擦型桩可分为摩擦桩和端承摩擦桩两类；b.端承型桩可分为端承桩和摩擦端承桩两类；4.按设置效应分类，可将桩分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩；5.在同一条件下，进行静荷载试验的桩数不宜小于总桩数的 1%，且不应少于 3 根；6.桩基础设计的基本内容包括下列各项：a.选择桩
25、的类型和几何尺寸，初步确定承台底面标高；b.确定单桩竖向承载力特征值；c.确定桩的数量、间距和平面布置方式；d.验算单桩承载力（必要是验算桩基础沉降） ；e.桩身结构设计；f.承台设计；g.绘制桩基础施工图；7.第九章 软弱基础处理1.软弱土一般指土质疏松、压缩性高、抗剪强度低的软土、松散砂土和未经处理的填土；2.较弱地基指持力层主要由软弱土组成的地基；3.软土的特征：a.软土的压缩性高；b.软土的强度是比较低的，不排水剪切强度一般小于 20kPa，其大小与土层的排水固结条件有着密切的关系；c.软土的透水性差；d.软土具有显著的结构性；e.软土的流变性比较明显；4.杂填土的特征：a.成分复杂；
26、b.无规律性；c.性质随着堆填龄期而变化；d.含腐殖质及水化物；5.换填垫层法是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法；适用：处理浅层软弱土地基、湿陷性黄土地基（只能用灰土垫层） 、膨胀土地基和季节性冻土地基等；作用：a.提高地基持力层的承载力；b.减少地基的沉降量；c.加速地基的排水固结；注：砂和砂碎石垫层可以防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用；6.砂石桩法适用于剂密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基；石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥粘土、素填土和杂填土等地基；7.强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基；8.预压法：适用处理厚度较大的淤泥质土、淤泥和粘性土地基；9.砂垫层宽度的确定，应从两方面考虑：一是要满足压力扩散角的要求；二是要有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出；
