02 场地与地基.ppt

第1页：第二章场地与地基重点掌握内容

重点掌握内容：

• 场地及其地震效应
• 覆盖层厚度
• 场地类别划分
• 地基土液化及判别

第2页：第二章场地与地基章节目录

1. 第一节 场地划分与场地区划
2. 第二节 地基抗震验算（了解）
3. 第三节 地基土液化及其防治
4. 小结 习题

第3页：第一节场地划分与场地区划导览

1. 1.1 建筑震害的影响因素
2. 1.2 卓越周期
3. 1.3 覆盖层厚度
4. 1.4 场地类别划分

第4页：建筑震害的影响因素

历史震害资料表明，建筑物震害除与地震类型、结构类型等有关外，还与其下卧层的构成、覆盖层厚度密切相关。

• 土层厚度50m左右的场地上，3～5层的建筑物破坏相对较多
• 厚度150～300m的冲积层上，10～24层的建筑物震害最为严重
• 房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大
• 软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地

第5页：地震动的卓越周期

卓越周期

在岩层中传播的地震波具有多种频率成分，其中振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期，称为地震动的卓越周期

地震波通过覆盖土层传向地表的过程中，与土层固有周期相一致的频率波群将被放大，另一些将被衰减甚至完全过滤掉。由于土层的过滤特性与选择放大作用，地表地震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固有周期。当建筑物的固有周期与地震动的卓越周期相接近时，建筑物振动会加大，震害也会加重。

第6页：覆盖层厚度的定义

覆盖层厚度

原意是指从地表面至地下基岩面的距离；规范进一步采用土层的绝对刚度定义，即地下基岩或剪切波速大于500m/s的坚硬土层至地表面的距离

工程判定方法：当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍，且下部土层中没有剪切波速小于400m/s的岩土层时，该下部土层就可以近似看做基岩。

第7页：场地类别划分表

场地类别是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度两个指标综合确定的，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类。

说明：源文件表格排版错乱，本表按《建筑抗震设计规范》场地类别划分标准对原文数据重新整理排列。

第8页：场地土坚硬程度判别

实测剪切波速法：实测地面下20m（但不深于覆盖层厚度）土层的等效剪切波速，据此判别土的坚硬程度。

第9页：

第10页：场地类别判别例题2-1

【例2-1】已知某建筑场地的钻孔地质资料，试确定该场地的类别。

【解】

1. 确定覆盖层厚度：因为地表下7.5m以下土层的Vs=520m/s>500m/s，故d₀=7.5m
2. 计算等效剪切波速：V_se=7.5/（…）=253.6 m/s

查表，V_se位于250～500m/s之间，且d₀>5m，故属于Ⅱ类场地。

第11页：第二节地基抗震验算

第二节 地基抗震验算（了解）。

第12页：第三节地基土液化及其防治导览

1. 3.1 地基土液化
2. 3.2 液化的判别（了解）
3. 3.2 液化地基的评价（了解）

第13页：地基土液化机理

饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象，使地基承载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，称为砂土液化或地基土液化。

产生机理：地震时，饱和砂土和粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移，颗粒结构趋于压密，颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压，因而使孔隙水压力急剧增加。当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到的总的正压应力接近或相等时，土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失，土颗粒便形同“液体”一样处于悬浮状态，形成液化现象。

第14页：液化时喷水冒砂

本页为震害照片，展示地基液化时喷水冒砂的现象。

第15页：日本新泻地基液化

本页为日本新泻地基液化震害照片，展示地基液化造成建筑倾斜与沉降的典型案例。

第16页：液化初步判别条件

地基土液化判别过程分为初步判别和标准贯入试验判别两大步骤。

1. 初步判别：饱和的砂土或粉土（不含黄土）符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可以不考虑液化影响：

• 地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前且设防烈度为7、8度时
• 粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率ρ_c(%)，当烈度为7度、8度、9度时分别大于10、13、16
• 地下水位深度和覆盖非液化土层厚度满足下式之一：d_w>d₀+d_b-3；d_u>d₀+d_b-2；d_u+d_w>1.5d₀+2d_b-4.5

式中d_w为地下水位深度（m），d₀为液化土特征深度（m），d_b为基础埋置深度（m，小于2m时应采用2m），d_u为上覆非液化土层厚度（m，计算时应将淤泥和淤泥质土层扣除）。

第17页：标准贯入试验判别

2. 标准贯入试验判别：当初步判别所有条件均不能满足时，地基土存在液化可能，应采用标准贯入试验进一步判别。

• 设备由穿心锤（标准重量63.5kg）、触探杆、贯入器组成
• 先用钻具钻至试验土层标高以上15cm，再将标准贯入器打至试验土层标高位置
• 在锤的落距为76cm的条件下，连续打入土层30cm，记录所得锤击数为N_63.5
• 当地面下15m深度范围土的实测标准贯入锤击数N_63.5小于临界值N_cr时，应判为液化土，否则为不液化土

第18页：液化判别临界值参数

式中各参数含义：

N_cr

液化判别标准贯入锤击数下限值

N₀

液化判别标准锤击数基准值，按表2-6采用

d_s

饱和土标准贯入点深度（m）

ρ_c

饱和土的粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时取3

一般情况下只判别地面下15m深度范围内土的液化可能性；当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，尚应判别15～20m范围内土的液化可能性。

第19页：

第20页：液化地基的评价

当经过两步判别证实地基土确实存在液化趋势后，应进一步定量分析、评价液化土可能造成的危害程度。这一工作通常是通过计算地基液化指数来实现的。

地基土的液化指数按下式确定：（公式中涉及各标准贯入点的实测值与临界值、所代表土层厚度及层位影响权函数值）。

第21页：液化指数参数含义

I_lE

液化指数

n

在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数

N_i、N_cri

分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值的数值

d_i

i点所代表的土层厚度（m），可采用与相邻上、下两标准贯入试验点深度差的一半，上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度

W_i

i土层单位土层厚度的层位影响权函数值（m^-1）

W_i取值：判别深度为15m时，层中点深度不大于5m取10，等于15m取零值，5～15m按线性内插；判别深度为20m时，不大于5m取10，等于20m取零值，5～20m按线性内插。根据液化指数I_lE大小可将液化地基划分为三个等级。

第22页：

第23页：

第24页：液化判别例题2-2

【例2-2】某工程按8度设防，工程地质年代属Q4，钻孔资料自上向下为：砂土层至2.1m，砂砾层至4.4m，细砂层至8.0m，粉质粘土层至15m；砂土层及细砂层粘粒含量均低于8%；地下水位深度1.0m；基础埋深1.5m；设计地震场地分组第一组。试对该工程场地液化可能做出评价。

【解】（先根据已知条件绘出柱状图）

（1）初判：Q4；d₀+d_b-3=7>1=d_w；d_u=0；1.5d₀+2d_b-4.5=11.5>1=d_w+d_u；ρ_c<13；均不满足不液化条件，需进一步判别。

第25页：标准贯入判别与液化指数计算

（2）标准贯入试验判别

1. 按式（2-9）计算N_cri，式中N₀=10（8度、第一组），d_w=1.0，计算结果可见第4点为不液化土层
2. 计算层位影响函数。例如第一点，地下水位为1.0m，故上界为1.0m，土层厚1.1m，故z₁=1.0+1.1/2=1.55，W₁=10；第二点，上界为砂砾层层底深4.4m，代表土层厚1.1m，故z₂=4.4+1.1/2=4.95，W₁=10；余类推
3. 按式（2-11）计算各层液化指数，最终I_lE=12.16，据表2-7液化等级为中等

说明：原文指明「表2-9结果见下页」，但紧随其后的页为图片页，未提取到该表数据，本页计算过程与结论依原文文字部分整理。

第26页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，推测为例题2-2的成果数据表（原文表2-9）。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第27页：第二章小结

• 场地：建筑物震害的影响因素
• 卓越周期
• 覆盖层厚度
• 场地类别的划分
• 地基抗震验算
• 液化及其机理
• 液化的判别
• 液化地基的评价

第28页：本章复习与掌握要点

本章在复习过程中应着重理解和掌握卓越周期、覆盖层厚度的基本概念及场地类别的划分方法。

• 掌握建筑物震害的影响因素
• 熟练掌握液化概念及其机理
• 在此基础上初步掌握液化的判别及液化地基的评价

第29页：第二章习题

1. 影响土层液化的主要因素是什么？
2. 试判断下述论断的正误：（1）中软土的场地类别比中硬土的场地类别差；（2）粉土的粘粒含量百分率越大，越不容易液化；（3）液化指数越小，地震时地面喷水冒砂现象就越严重
3. 试按表2-11计算场地的等效剪切波速，并判定场地类别

第30页：第二章结束

第二章 场地与地基 结束。