1、 在学习本课程之前，应学完材料力学、结构力在学习本课程之前，应学完材料力学、结构力学、土力学、混凝土结构基本原理等专业基础课程。学、土力学、混凝土结构基本原理等专业基础课程。应用先修课程的基本概念、基本理论解决基础工应用先修课程的基本概念、基本理论解决基础工程中基础设计基本原理及设计方法等问题程中基础设计基本原理及设计方法等问题, ,为后续为后续课程地基处理、土木工程施工等课程地基处理、土木工程施工等课程课程的学的学习打下基础。习打下基础。基础工程基础工程u1.1 1.1 概述概述u1.2 1.2 地基勘察任务和勘探点布置地基勘察任务和勘探点布置u1.3 1.3 地基勘探方法地基勘探方法u1.
2、4 1.4 地基岩土分类地基岩土分类u1.5 1.5 土工试验土工试验u1.6 1.6 地基勘探报告地基勘探报告一、地基、基础的概念一、地基、基础的概念 u通常把支承基础的土体或岩体称为地基。u基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。浅基础浅基础 深基础深基础天然地基天然地基 人工地基人工地基差别：施工方法及设计原则下卧层下卧层地基与基础地基与基础D持力层（受力层）持力层（受力层）地基地基基础FG天然地基天然地基人工地基：加固上部土层，提高承载力。人工地基：加固上部土层，提高承载力。软土软土 天然地基上的浅基础，结构比较简单，最为经济，天然地基上的浅基础，结构比较简单，最为经济，
3、如能满足要求，宜优先选用。如能满足要求，宜优先选用。1）天然天然地基上的地基上的浅基浅基础；础；2）人工地基人工地基上的浅基础；上的浅基础；3）天然地基上的）天然地基上的深基础深基础(桩基础等桩基础等)。二、地基基础方案二、地基基础方案三、岩土工程勘察三、岩土工程勘察 岩土工程勘察在工程地质课中称为岩土工程勘察在工程地质课中称为“工程地质和水文工程地质和水文地质勘察地质勘察”。其主要任务是查明建筑物场地及其附近的工。其主要任务是查明建筑物场地及其附近的工程地质及水文地质条件，为建筑物场地选择，建筑平面布程地质及水文地质条件，为建筑物场地选择，建筑平面布置，地基与基础的设计和施工提供必要的资料。
4、置，地基与基础的设计和施工提供必要的资料。 岩土工程勘察的内容，方法及工程量的确定取决于：岩土工程勘察的内容，方法及工程量的确定取决于：工程的规模和技术要求；工程的规模和技术要求；建筑场地地质和水文地质条件的复杂程度；建筑场地地质和水文地质条件的复杂程度；地基岩土层的分布和性质的优劣。地基岩土层的分布和性质的优劣。三、岩土工程勘察三、岩土工程勘察 勘察工作都是由浅入深，由表及里，随着工程的勘察工作都是由浅入深，由表及里，随着工程的不同阶段逐步深化。不同阶段逐步深化。 岩土工程勘察工作可分为可行性研究勘察（或称岩土工程勘察工作可分为可行性研究勘察（或称选择场地勘察）、初步勘察和详细勘察三个阶段。
5、对选择场地勘察）、初步勘察和详细勘察三个阶段。对于复杂地质条件，有特殊要求的重大建筑物地基尚应于复杂地质条件，有特殊要求的重大建筑物地基尚应进行施工勘察。进行施工勘察。 对于每一阶段的勘察内容，要求，方法等以对于每一阶段的勘察内容，要求，方法等以岩岩土工程勘察规范土工程勘察规范（GB50021）-2001（2009年版）为年版）为准。本章地基勘察主要是指建筑总平面确定后的施工准。本章地基勘察主要是指建筑总平面确定后的施工图设计阶段的勘察（详细勘察）。图设计阶段的勘察（详细勘察）。一、地基勘察任务一、地基勘察任务 地基勘察任务：地基勘察任务：是对建筑物地基做出岩土工程评价，为地基基础设计提供岩土
6、参数，并对地基基础设计和施工以及地基加固和不良地质现象的防治工程提出具体的方案和建议。一、地基勘察任务一、地基勘察任务 地基勘察之前应获取如下各项资料：地基勘察之前应获取如下各项资料：1.比例尺不小于1:2000的现状地形图及拟建建筑物的平面位置图；2.拟建建筑物的性质、规模、荷载、结构特点，有无地下结构，采用的基础类型，尺寸，埋深以及对地基基础设计、施工的特殊要求等。3.拟建场地的历史沿革以及地下管线，电缆，地下构筑物的分布情况和水准基点的位置与高程。一、地基勘察任务一、地基勘察任务 通过地基勘察应完成如下工作：通过地基勘察应完成如下工作：1.查明不良地质作用的类型（如滑坡，岩溶，地裂缝，古
7、河道等），成因，分布范围，发展趋势和危害程度，并提出整治方案和建议；2.查明建筑物范围内岩土层的类型，深度，分布，工程特性，并分析和评价地基的稳定性，均匀性和承载能力；3.对需要进行变形计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征；一、地基勘察任务一、地基勘察任务 通过地基勘察应完成如下工作：通过地基勘察应完成如下工作：4.查明埋藏的墓穴，防空洞，孤石等对工程不利的埋藏物；5.查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化程度；6.对季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度；7.对于地震烈度等于大于6度地区，进行划分场地类别并进行场地土的液化判别；8.判定水和土对建筑材料的腐蚀性。二、
8、勘探点的布置（数量二、勘探点的布置（数量- -间距）间距） 建筑场地的分类（地形，地貌，地层土质和地建筑场地的分类（地形，地貌，地层土质和地下水位的变化复杂程度）：下水位的变化复杂程度）：（1）简单场地简单场地：指抗震设防烈度不大于6度，地形平坦，地基岩土均匀良好，成因单一，地下水位对工程无影响，无不良地质作用的场地；（2）中等复杂场地中等复杂场地：指对抗震不利地段，地形微起伏，地基岩土比较软弱，不够均匀，基础位于地下水位以下，不良地质作用一般发育的场地；（3）复杂场地复杂场地：指对抗震危险的地段，地形起伏大，地基岩土成因复杂，土质软弱且显著不均匀，地下水位高，对建筑物有不良影响，不良地质作用
9、强烈发育的场地。二、勘探点的布置（数量二、勘探点的布置（数量- -间距）间距） 勘探点间距可采用如下间距：勘探点间距可采用如下间距：简单场地：30-50m；中等复杂场地：15-30m；复杂场地：10-15m。 对于单栋的高层建筑，勘探点甲级不少于5个，乙级不少于4个，每栋建筑物至少应该有一个控制性勘探点。土质地基中的桩基勘探点间距，一般是端承型桩宜为12-24m，摩擦型桩宜为20-35m，复杂地基的一柱一桩工程时，宜每柱设置勘探孔。二、勘探点的布置（数量二、勘探点的布置（数量- -间距）间距） 勘探点分为一般性勘探点一般性勘探点和控制性勘探点控制性勘探点两种，确定勘探点深度的原则，对一般性勘探
10、点应能控制地基的主要受力层，对于一般条形基础，不小于基础宽度b的3倍，对于单独柱基可取1.5b，且不应少于5m。对控制性勘探点则要求能控制地基压缩层的计算深度，一般情况按下表取值。基础形式基础形式基础宽度基础宽度12345条形基础61012单独基础691112二、勘探点的布置（数量二、勘探点的布置（数量- -间距）间距） 对于箱形、筏形和其他宽度很大的基础，一般性勘探点的深度dg按下式选择：ggddb 1.11.ggdmdmbm一般性勘探孔的深度， ；基础埋置深度， ；与土层有关的经验系数，与高层建筑层数或基底压力有关的经验系数，甲级取，乙级取 0基础底面宽度，对圆形基础或环形基础，按最大直径
11、计算， ；经验系数经验系数岩土类别岩土类别碎石土砂土粉土粘性土软土0.5-0.70.7-0.90.9-1.21.0-1.52.00.3-0.40.4-0.50.5-0.70.6-0.91.0cg二、勘探点的布置（数量二、勘探点的布置（数量- -间距）间距） 控制性勘探孔的深度应大于地基压缩层深度，可按下式估算：经验系数经验系数岩土类别岩土类别碎石土砂土粉土粘性土软土0.5-0.70.7-0.90.9-1.21.0-1.52.00.3-0.40.4-0.50.5-0.70.6-0.91.0ccddb ccdm控制性勘探孔的深度， ；与土层有关的经验系数.cg二、勘探点的布置（数量二、勘探点的布置
12、（数量- -间距）间距） 对于桩基础，一般性勘探孔深度应达到预计桩长以下3-5d（d为桩径），且不小于3m；对于大直径桩，桩长以下不小于5m；控制性勘探孔深度应满足下卧层验算要求及沉降计算要求。一、地球物理勘探一、地球物理勘探 地球物理勘探是用物理的方法勘测地层分布，地质构造和地下水埋藏深度等的一种勘探方法。不同的岩土层具有不同的物理性质，如导电性，密度，波速和放射性等，因此可以用专门的仪器测量地基内不同部位物理性质的差别，从而判断，解释地下的地质情况，并测定某些参数。一、地球物理勘探一、地球物理勘探 地球物理勘探的方法很多，如地震勘探地震勘探（包括各类测定波速的方法），电法勘探电法勘探，磁法
13、勘探，放放射性勘探射性勘探，声波勘探，雷达勘探雷达勘探，重力勘探等，其中最常用的是地震勘探地震勘探。一、地球物理勘探一、地球物理勘探一、地球物理勘探一、地球物理勘探二、坑槽探二、坑槽探 坑槽探也称为掘探法，即在建筑场地开挖深坑，探井或探槽直接观察地基岩土层情况，并从坑槽中取高质量原状土进行试验分析。（a）探坑示意图 （b）探井中取原状土样 （c）原状土样三、钻探三、钻探 钻探就是用钻机向地下钻孔进行地质勘探，是目前应用最广的勘探方法。通过钻探可以达到：划分地层，确定土层的分界面高程，鉴别和描述土的表观特征；取原状土样或扰动土样供试验分析；确定地下水位埋深，了解地下水的类型；在钻孔内进行原位试验
14、，如触探试验，旁压试验等。从钻孔中取原状土样，需用原状土样器。四、触探四、触探 触探是一种勘探方法，同时也是一种现场测试方法。但是测试结果所提供的指标并不是概念明确的土的物理量，通常是需要将它与土的某种物理力学参数建立统计关系才能使用，而且这种统计关系因土而亦，并有很强的地区性。按触探头入土方式的不同，触探法分为动力触探动力触探和静力触探静力触探。四、触探四、触探 动力触探是用一定重量的击锤，从一定高度自由下落，锤击插入土中探头，测定使探头贯入土中一定深度所需要的击数，以击数的多少判定被测土的性质。根据探头的不同形式，动力触探可分为两种类型，分别是管形探头管形探头和圆锥形探头圆锥形探头。 采用
15、管形探头管形探头的动力触探法称为标准贯入试验标准贯入试验（SPTSPT）。）。击锤的质量63.5kg，落距为760mm，以贯入300mm的锤击数N作为贯入指标。N值值密实度密实度密实度密实度N10松散15N30中密1030密实四、触探四、触探 圆锥形探头动力触探试验按其贯入能量不同，可分为轻型，重型和超重型3类。四、触探四、触探 静力触探是将金属探头用静力以一定的速度连续压入土中，测定探头所受到的阻力。 静力触探的探头分成两种，即单桥探头单桥探头和双桥探双桥探头头，以至于现在发展成综合双桥探头综合双桥探头。 根据根据岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（GB50021-2001）按土的）按土的沉积
16、年代可分为：老粘性土、一般粘性土和新近沉积的粘沉积年代可分为：老粘性土、一般粘性土和新近沉积的粘性土。性土。老粘性土：第四纪晚更新世（老粘性土：第四纪晚更新世（Q3）及其以前沉积的粘性土。）及其以前沉积的粘性土。广泛分布于长江中下游、湖南、内蒙古等地，沉积年代久，广泛分布于长江中下游、湖南、内蒙古等地，沉积年代久，工程性能好。通常在物理性质指标相近的条件下，比一般工程性能好。通常在物理性质指标相近的条件下，比一般粘性土强度高而压缩性低，但也存在例外。粘性土强度高而压缩性低，但也存在例外。一般粘性土：第四纪全新世（一般粘性土：第四纪全新世（Q4，文化期以前）沉积的粘，文化期以前）沉积的粘性土，在
17、工程中最常遇到，透水性较小，力学性质在各类性土，在工程中最常遇到，透水性较小，力学性质在各类土中属于中等。土中属于中等。新近沉积的粘性土：指文化期以来新近沉积的粘性土，沉新近沉积的粘性土：指文化期以来新近沉积的粘性土，沉积年代较短，结构性差，一般压缩尚未稳定，强度很低。积年代较短，结构性差，一般压缩尚未稳定，强度很低。建筑场地和地基土的分类：建筑场地和地基土的分类：地质成因地质成因 残积土、坡积土、洪积土、淤积土、冰渍土、风积土。残积土、坡积土、洪积土、淤积土、冰渍土、风积土。土中有机质含量土中有机质含量 无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。 组成组成岩石、碎石
18、土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。 定义：颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。作为建筑物地基，除应确定岩石的地质名称外，还应划分其坚硬程度、风化程度和完整程度。建设部建设部建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2010）1. 按坚硬程度分为：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。2. 按岩石风化程度分为：未风化、微风化、中风化、强风化、全风化。3. 按完整程度分为：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。4. 按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。 1. 定义：粒径d2mm的颗粒含量超过总质量50%的土。 2. 分类依据：土的粒
19、组含量及颗粒形状。 3. 定名：漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。 4. 工程性质：根据骨架颗粒含量占总重的百分比，颗粒的排列，可挖性与可钻性分为密实、中密、稍密和松散四等。 常见碎石土强度大、压缩性小、渗透性大，为良好地基。 土的土的名称名称粒组含量（颗粒级配）粒组含量（颗粒级配）砾砂砾砂粒径大于粒径大于2mm的颗粒占全重的颗粒占全重25-50%粗砂粗砂粒径大于粒径大于0.5mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50%中砂中砂粒径大于粒径大于0.25mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50%细砂细砂粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重85%粉砂粉砂粒径大于粒径大于0.075mm
20、的颗粒超过全重的颗粒超过全重50% 1. 定义：粒径d2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径d0.075mm的颗粒超过全重50%的土。 2. 密实度：密实、中密、稍密、松散四状态。 3. 工程性质：砾砂、粗砂、中砂一般为良好地基；细砂、粉砂具体分析。 1.定义：粒径d0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip10的土。2.组成：一般为砂粒、粉粒、粘粒的混合体。3.分类：根据粒径d0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分为粘质粉土、砂质粉土。4.密实度：密实(e0.75)、中密(0.75e1为松散状态，属软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。土的名称土的名称 粉质
21、粘土粉质粘土粘土粘土塑性指数塑性指数 10 17状态状态坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑液性指数液性指数IL 000.250.250.750.751.0IL 1.0是指粒径小于0.005mm的颗粒含量占大多数，塑性指数Ip10 人工填土是指由于人类活动而堆填形成的各类土。其物质成分杂乱，均匀性较差。根据其物质组成和成因可分为素填土、杂填土和冲填土三类。 素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。其不含杂质或含杂质很少，按主要组成物质分为碎石素填土，砂性素填土、粉性素填土、粘性素填土，经分层压实或夯实的素填土称为压实填土，如路基、河堤等。 杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃
22、圾等杂物的填土。按组成物质分为建筑垃圾土、工业垃圾土及生活垃圾土。通常大中城市地表都有一层杂填土。 冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土。一、室内试验一、室内试验二、原位试验二、原位试验 原位试验是指直接在现场地基土层中进行的试验。常用的有平板载荷试验，旁压试验，十字板剪切试验，大型直剪试验，压水和注水试验等。（一） 平板载荷试验0s(mm)(kPa)地基土现场载荷试验p-s曲线地基土现场载荷试验1载荷板 2千斤顶 3百分表 4平台 5枕木 6堆重 123456加荷稳压装置反力装置沉降观测装置当出现下列情况之一时即可终止加载：当出现下列情况之一时即可终止加载： 荷载板周围的土有明显侧向挤出或发生裂
23、纹；荷载板周围的土有明显侧向挤出或发生裂纹； 荷载荷载p p增加很小但沉降量增加很小但沉降量s s却急剧增加，却急剧增加，p-sp-s曲线出现陡降段；曲线出现陡降段； 在某级荷载下，在某级荷载下，24h24h内沉降速率不能达到稳定标准。内沉降速率不能达到稳定标准。 如没有出现上述破坏现象，可继续承载，但当沉降量如没有出现上述破坏现象，可继续承载，但当沉降量s s与荷载板与荷载板宽度宽度b b之比之比s/bs/b0.060.06时，可终止试验。时，可终止试验。P-sP-s曲线的工程应用，主要有两方面：曲线的工程应用，主要有两方面：（1 1）求地基土的变形模量）求地基土的变形模量20(1)pbEI
24、s-=0.886pp sOas mkPabmI在曲线直线段上，相应于沉降为（ ）时所对应的板底压强，；荷载板宽度， ；土的泊松比（对于饱和土0.50）；反映荷载板形状和刚度的系数，对刚性方形荷载板，可取，圆形板取0.785。当出现下列情况之一时即可终止加载：当出现下列情况之一时即可终止加载： 荷载板周围的土有明显侧向挤出或发生裂纹；荷载板周围的土有明显侧向挤出或发生裂纹； 荷载荷载p p增加很小但沉降量增加很小但沉降量s s却急剧增加，却急剧增加，p-sp-s曲线出现陡降段；曲线出现陡降段； 在某级荷载下，在某级荷载下，24h24h内沉降速率不能达到稳定标准。内沉降速率不能达到稳定标准。 如没
25、有出现上述破坏现象，可继续承载，但当沉降量如没有出现上述破坏现象，可继续承载，但当沉降量s s与荷载板与荷载板宽度宽度b b之比之比s/bs/b0.060.06时，可终止试验。时，可终止试验。P-sP-s曲线的工程应用，主要有两方面：曲线的工程应用，主要有两方面：（2 2）求地基的承载力）求地基的承载力 当p-s曲线上有明显直线段时，可取直线段的比例界限点pcr作为地基承载力； 当从p-s曲线上能够确定极限荷载pu，当pu小于pcr的2倍时，取pu的一半作为地基承载力； 当无法采用上述两种标准时，若荷载板面积为0.25-0.50m2，可取s/b=0.01-0.015所对应的荷载值作为地基承载力
26、，但其值不应大于最大加载量的一半。（三） 十字板剪切试验 十字板剪切试验是一十字板剪切试验是一种利用十字板剪切仪在现种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度的方场测定土的抗剪强度的方法。这种方法适用于在现法。这种方法适用于在现场测定场测定饱和粘性土饱和粘性土的原位的原位不排水强度，特别适用于不排水强度，特别适用于均匀的饱和软粘土。均匀的饱和软粘土。21maxMMM2324221DDMf22DDHMf322m axDHDMf柱体上下底面的柱体上下底面的抗剪强度产生的抗剪强度产生的抗扭力矩抗扭力矩柱体侧面剪应力柱体侧面剪应力产生的抗扭力矩产生的抗扭力矩假设条件：剪应力均匀分布假设条件：剪应力均匀分
27、布 fHv抗剪强度计算方法：抗剪强度计算方法： 地基勘探报告包括如下内容：任务说明，包括拟建工程的位置，结构特点，采用的勘探方法和工作量等；有无影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度，同时对场地的稳定性和建筑适宜性作出评价；地下水的埋藏情况，类型和水位变化幅度及变化规律，以及对建筑材料的腐蚀性；建筑物范围内的地层结构及其均匀性，以及各层岩土的物理力学性质；位于抗震设防区时，应划分场地土类型和场地类别，并对地基内饱和砂土和粉土进行液化判别；在分析以上材料的基础上对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的设计方案建议。提供与设计要求相应的地基承载力及变形计算参数，并对施工中应注意的问题提出建议。 报告同时应附有必要的图件：建筑物和勘探点平面布置图；钻孔柱状图；工程地质剖面图；原位测试成果图表；室内试验成果图表；其他必要的专门图件和计算分析图表。
