岩土工程设计实用手册最新.docx

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岩土工程设计实用手册最新

岩土工程实用手册

一、岩土工程勘察分级

（一）岩土工程勘察规范

1、岩土工程勘察规范（GB50021-2001）

工程重要性等级

我国工业与民用建筑划分标准

重要性等级

破坏后果

工程类型

分类

层高（ｍ）

层数

对建筑结构起控制作用的荷载

一级

很严重

重要工程（甲级高层建筑及高、多、低层重要建筑）

低层建筑

多层建筑

高层建筑

超高层建筑

3～6

9～12

24～60

＞60

1～2

3～7

8～20

＞20

竖向荷载

竖向荷载与水平荷载

水平荷载

二级

严重

一般工程（≥7层建筑）

三级

不严重

次要工程（≤6层建筑）

符合下列条件之一者为一级场地（复杂场地）

符合下列条件之一者为二级场地（中等复杂场地）

符合下列条件之一者为三级场地（简单场地）

1）对建筑抗震危险的地段；

2）不良地质作用强烈发育；

3）地质环境已经或可能受到强烈破坏；

4）地形地貌复杂；

5）有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂，需专门研究的场地。

1）对建筑抗震不利的地段；

2）不良地质作用一般发育；

3）地质环境已经或可能受到一般破坏；

4）地形地貌较复杂；

5）基础位于地下水以下的场地。

1）抗震烈度等于或小于6度，或对建筑抗震有利的地段；

2）不良地质作用不发育；

3）地质环境基本未破坏；

4）地形地貌简单；

5）地下水对工程无影响。

注：

1、从一级开始、向二级、三级推定，以最先满足的为准；2、对建筑抗震有利、不利和危险地段的划分，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011）的规定确定。

符合下列条件之一者为一级地基（复杂地基）

符合下列条件之一者为二级地基（中等复杂地基）

符合下列条件之一者为三级地基（简单地基）

1）岩土种类较多，很不均匀，性质变化大，需特殊处理；

2）严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土，以及其他情况复杂，需作专门处理的岩土。

1）岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；

2）除本条第1款规定以外的特殊性岩土。

1）岩土种类单一，均匀，性质变化不大；

2）无特殊性岩土。

岩土工程勘察等级

备注

甲级：

在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级；

乙级：

除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目；

丙级：

工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。

建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级

2、高层建筑岩土工程勘察规范

（二）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

　　　　　　　　　　地基基础设计等级　　　　　　　　　　　表3.0.1

建筑物安全等级　　　　　　（JGJ7-89）

设计等级

建筑和地基类型

安全等级

破坏后果

建筑类型

甲级

重要的工业与民用建筑；

30层以上的高层建筑

体型复杂，层数超过10层的高低层连成一体建筑物

大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）

对地基变形有特殊要求的建筑物

复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）

对原有工程影响较大的新建建筑物

场地和地基条件复杂的一般建筑物

位于复杂地质条件及软土地区的二层和二层以上地下室的基坑工程

一级

很严重

重要的工业与民用建筑及，20层以上的高层建筑、体型复杂的14层以上高层建筑，圣地形特殊要求的建筑物，单桩荷载在4000KN以上的建筑物。

乙级

除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物

二级

严重

一般工业与民用建筑物

丙级

场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；

次要的轻型建筑物

三级

不严重

次要的建筑物

地基主要受力层情况

地基承载力特征值ƒak（kｐa）

60≤ƒak＜80

80≤ƒak＜100

100≤ƒak＜130

130≤ƒak＜160

160≤ƒak＜200

200≤ƒak＜300

各土层坡度（%）

≤5

≤10

建

筑

物

类

型

砌体承重结构、框架结构（层数）

≤5

≤6

≤7

单层排架结构（6ｍ柱距）

单跨

吊车额定起重量（ｔ）

5～10

10～15

15～20

20～30

30～50

50～100

厂房跨度（ｍ）

≤12

≤18

≤24

≤30

多跨

吊车额定起重量（ｔ）

3～5

5～10

10～15

15～20

20～30

30～75

厂房跨度（ｍ）

≤12

≤18

≤24

≤30

烟　囱

高度（ｍ）

≤30

≤40

≤50

≤75

≤100

水　塔

高度（ｍ）

≤15

≤20

≤30

容积（ｍ3）

≤50

50～100

100～200

200～300

300～500

500～1000

注：

1、地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3ｂ（ｂ为基础底面宽度），独立基础下为1.5ｂ，且厚度均不为小于5ｍ的范围内（二层以下一般的民用建筑除外）；2、地基主要受力中职有承载力特征值小于130ｋｐａ的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合本规范第七章的有关要求；3、表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑，对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数；4、表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。

1）地基承载力特征值130ｋｐａ小于，且体型复杂的建筑；2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；3）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；5）地基内有厚度较大或厚度不均匀的填土，其自重固结未完成时；

二、岩土的分类：

（一）岩石分类（GB50021-2001）

岩石按风化程度分类

风化程度

野外特征

风化程度参数指标

波速比KV

风化系数Kｆ

未风化

岩质新鲜，偶见风化痕迹

0.9～1.0

微风化

结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙

0.8～0.9

中等风化

结构部分破坏，仅节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。

用镐难挖，岩芯钻方可钻进。

0.6～0.8

0.4～0.8

强风化

结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。

0.4～0.6

＜0.4

全风化

结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。

0.2～0.4

残积土

组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易进，具有可塑性。

＜0.2

注：

　①波速比KV为风化岩石与新鲜岩石压缩波速之比；②风化系数Kｆ为风化岩石与鹇岩石饱和单轴抗压强度之比；③岩石风化程度，除按表列野外特征和定量指标划分外，也可根据当地经验划分；④花岗岩类岩石，可采用标准贯入试验划分，N≥50为强风化；50＞N≥30为全风化；N＜30为残积土；⑤泥岩和半成岩，可不进行风化程度划分。

岩石坚硬程度分类

坚硬程度

坚硬岩

较硬岩

较软岩

软岩

极软岩

饱和单轴抗压强度（Μｐａ）

ƒK＞60

60≥ƒK＞30

30≥ƒK＞15

15≥ƒK＞5

ƒK≤5

注：

①当无法取得饱和单轴抗压强度数据时，可用点荷载试验强度换算，换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准》（GB50218）执行；②当岩体完整程度为破碎时，可不进行坚硬程度分类。

岩石坚硬程度等级的定性分类

坚硬程度等级

定性鉴定

代表性岩石

硬

质

岩

坚硬岩

锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，基本无吸水反应。

未风化～微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩主、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质岩、硅质石灰岩。

较硬岩

锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应。

微风化的坚硬岩；未风化～微风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩。

软

质

岩

较软岩

锤击声不清脆，无回弹，较易击碎，浸水后指甲可刻出印痕

中等风化～强风化的坚硬岩或较硬岩；

未风化～微风化的凝灰岩、千杦岩、泥灰岩、砂质泥岩。

软岩

锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎，浸水后手可掰开。

强风化的坚硬岩或较硬岩；中等风化～强风化的较软岩；

未风化～微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩。

极软岩

锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎，浸水后可捏成团。

全风化的各种岩石；各种半成岩。

岩体完整程度与定性分类

完整程度

完整性指标

结构面发育程度

主要结构面

的结合程度

主要结构面类型

相应的结构类型

组数

平均间距（ｍ）

完整

＞0.75

1～2

＞1.0

结合好或结合一般

裂隙、层面

整体状或巨厚层状结构

较完整

0.75～0.55

1～2

＞1.0

结合差

裂隙、层面

块状或厚层结构

2～3

1.0～0.4

结合好或结合一般

块状结构

较破碎

0.55～0.35

2～3

1.0～0.4

结合差

裂隙、层面、小断层

裂隙块状或中厚层状结构

≥3

0.4～0.2

结合好

镶嵌破碎结构

结合一般

中、厚层状结构

破碎

0.35～0.15

≥3

0.4～0.2

结合差

各种类型结构面

裂隙块状结构

≤0.2

结合一般或结合差

碎裂状结构

极破碎

＜0.13

无序

结合很差

散体状结构

注：

1）完整性指数为岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方，选定岩体和岩块测定波速时，应注意其代表性；2）平均间距主要结构面（1～2组）间距的平均值。

岩体基本质量等级分类

完整

较完整

较破碎

破碎

极破碎

坚硬岩

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

较硬岩

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

较软岩

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

软岩

Ⅳ

Ⅴ

极软岩

Ⅴ

（二）土层分类（GB50021-2001）

土按有机质含量分类

分类名称

有机质含量Ｗｕ（%）

现场鉴别特征

说　　明

无机土

Ｗｕ＜5%

有机质土

5%≤Ｗｕ≤10%

灰、黑色，有光泽，味臭除腐殖质外尚含少量未完全分解的动植物体，浸水后水面出现气泡，干燥后体积收缩

①如现场能鉴别有机质土或有地区经验时，可不做有机质含量测定；②当W＞WL，1.0≤ｅ＜1.5时称淤泥质土；③当W＞WL，ｅ≥1.5时称淤泥

泥炭质土

10%≤Ｗｕ≤60%

深灰或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物结构，浸水体胀，易崩解，有植物残渣浮于水中，干缩现象明显

根据地区特点和需要可按Ｗｕ细分：

　弱泥炭质土（10%≤Ｗｕ≤25%）

　　　　　　　　　　　　　　　　　中泥炭质土（25%≤Ｗｕ≤40%）

　　　　　　　　　　　　　　　　　强泥炭质土（40%≤Ｗｕ≤60%）

泥炭

Ｗｕ＞60%

除有泥炭质土特征外，结构松散，土质很轻，暗无光泽，干缩现象极为明显

表3.3.2　　　　　　　　　　碎石土分类

表3.3.3　　　　　　　　　　　　　砂土分类　

土的名称

颗粒形状

颗　粒　级　配

土的名称

颗　粒　级　配

漂　石

圆形及亚圆形为主

粒径大于200㎜的颗粒质量超过总质量50%

砾　砂

粗　砂

中　砂

细　砂

粉　砂

粒径大于2㎜的颗粒质量超过总质量25%～50%

粒径大于0.5㎜的颗粒质量超过总质量50%

粒径大于0.25㎜的颗粒质量超过总质量50%

粒径大于0.075㎜的颗粒质量超过总质量85%

粒径大于0.075㎜的颗粒质量超过总质量50%

块　石

棱角形状为主

卵　石

圆形及亚圆形为主

粒径大于20㎜的颗粒质量超过总质量50%

碎　石

棱角形状为主

圆　砾

圆形及亚圆形为主

粒径大于2㎜的颗粒质量超过总质量50%

角　砾

棱角形状为主

注：

　　　定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。

粘性土定名分类

粘性土状态分类

粉土密实度分类

粉土湿度分类

土的名称

塑性指数Iｐ

液性指数

状　态

液性指数

状　　态

孔隙比ｅ

密实度

含水量ω

湿度

粉　　土

粉质粘土

粘　　土

≤10

10＜Iｐ≤17

Iｐ＞17

IL≤0

0＜IL≤0.25

0.25＜IL≤0.75

坚　硬

硬　塑

可　塑

0.75＜IL≤1

IL＞1

软　塑

流　塑

ｅ＜0.75

0.75≤ｅ≤0.90

ｅ＞0.90

密　实

中　密

稍　密

ω＜20

20≤ω≤30

ω＞30

稍　湿

湿

很　湿

（三）砂、碎石密实度分类

密实度

砂土密实度分类

碎石土密实度按N63.5（N120）分类

碎石土密实度野外鉴别

标准贯入锤击数N

N63.5

N120

密实度

骨架颗粒含量和排列

可挖性

可钻性

松　散

Ｎ≤10

N63.5≤5

N120≤3

松散

骨架颗粒质量小于总质量的60%，排列混乱，大部分不接触。

锹可以挖掘，井壁易坍塌，从井壁取出大颗粒后，立即塌落。

钻进较易，钻杆稍有跳动，孔壁易坍塌

稍　密

10＜Ｎ≤15

5＜N63.5≤10

3＜N120≤6

中　密

15＜Ｎ≤30

10＜N63.5≤20

6＜N120≤11

中密

骨架颗粒质量小于总质量的60～70%，呈交错排列，大部分接触。

锹镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持凹面形状。

钻进较困难，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象。

密　实

Ｎ＞30

N63.5＞20

11＜N120≤14

很　密

—

NN120＞14

密实

骨架颗粒质量小于总质量的70%，呈交错排列，连续接触。

锹镐挖掘困难，用撬棍方能松动，井壁较稳定。

钻进困难，钻杆、吊锤跳动剧烈，孔壁较稳定。

（四）特殊性岩土

1、湿陷性土

　湿陷程度分类

湿陷性土地基的湿陷等级

试验条件

湿陷程度

附加湿陷量△Fs（㎝）

总湿陷量△s（㎝）

湿陷性土总厚度（ｍ）

湿陷等级

承压板面积0.50㎡

承压板面积0.25㎡

5＜△s≤30

＞3

Ⅰ

轻　　微

中　　等

强　　烈

1.6＜△Fs≤3.2

3.2＜△Fs≤7.4

△Fs＞7.4

1.1＜△Fs≤2.3

2.3＜△Fs≤5.3

△Fs＞5.3

≤3

Ⅱ

30＜△s≤60

＞3

≤3

Ⅲ

△s＞60

＞3

≤3

Ⅳ

2、红粘土：

颜色为棕红或褐黄，覆盖于碳酸盐岩系之上，其液限大于等于50%的高塑性粘土，应判定为原生红粘土。

原生红粘土经搬运、喾人后仍保留其基本特征，且其液限大于45%的粘土，可判定为次生红粘土。

红粘土的状态分类

红粘土的结构分类

红粘土的复浸水特性分类

红粘土的地基均匀性分类

状态

含水比aω

土体结构

裂隙发育特征

类别

Iｒ与I/ｒ关系

复浸水特性

地基均匀性

地基压缩层范围内岩土组成

坚硬　

硬塑

可塑

软塑

流塑

aω≤0.55

0.55＜aω≤0.70

0.70＜aω≤0.85

0.85＜aω≤1.00

aω＞1.00

致密状的

巨块状的

碎块状的

偶见裂隙（＜1条/ｍ）

较多裂隙（1～2条/ｍ）

富裂隙（＞5条/ｍ）

Ⅰ

Iｒ≥　I/ｒ

收缩后复浸水膨胀，能恢复到原位

均匀地基

全部由红粘土组成

Ⅱ

Iｒ＜　I/ｒ

收缩后复浸水膨胀，不能恢复到原位

不均匀地基

由红粘土和岩石组成

注：

　　　Iｒ＝ωL/ωｐ；　　I/ｒ＝1.4+0.0066ωL

　　　　　　　　　　　　　红粘土物理力学性质的经验值　　　　　　　　　　　　　《工程地质手册》（第三版）表5-2-1

指　标

粒组含量（%）

土的天然含水量

ω（%）

最优含水量ωop

（%）

土的重度

（KN/ｍ3）

最大干重度γdmax

（KN/ｍ3）

比　重

饱和度

（%）

孔隙比

ｅ

液　限

ωL

（%）

塑　限

ωp

（%）

塑性指数

Ⅰp

液性指数

ⅠL

含水比

aω

粒径（㎜）

0.005～0.002

粒径（㎜）

0.005～0.002

一　般

10～20

40～70

30～60

27～40

16.5～18.5

13.8～14.9

2.76～2.90

＞95

1.1～1.7

60～110

30～60

25～50

-0.1～0.4

0.5～0.75

指　标

孔隙渗透

系　数ｋ

（cm/sec）

孔隙渗透

系　数ｋ´

（cm/sec）

三　轴　剪　切

无侧压抗压强度qυ

（ｋｐａ）

比例界限

（ｋｐａ）

压缩系数

ａ1-2

（Mpa-1）

压缩模量

（Mpa）

变形模量

（Mpa）

自由膨胀率eF·s

（%）

膨胀率

Eps

（%）

膨胀压力

Pρ

（ｋｐａ）

体缩率

（%）

线缩率

EsL

（%）

内摩擦角

φ（º）

粘聚力C

（ｋｐａ）

一　般

j×10-8

j×10-5～j×10--8

0～3

50～160

200～400

160～300

0.1～0.4

6～16

10～30

25～69

0.1～2.1

14～31

7～22

2.5～8.0

注：

1、Po、Eo系根据载荷试验求得，Pυ系荷载与沉降量关系曲线的第一拐点；　　　2、aω＝ω/ωＬ。

　　　　　　　　　　　　红粘土的矿物成分　　　　　　　　《工程地质手册》（第三版）表5-2-2

粒组

成分（以常见顺序排列）

鉴定方法

碎屑

针铁矿、石英

目测、偏光显微镜

小于2μ的颗粒

高岭土、伊利石、绿泥石部分土中还有蒙脱石、云母、多水高岭石、三水铝矿

X衍射、电子显微镜、差热

　　　　　　　　　　红粘土的化学成分　　　　　　　　　　　《工程地质手册》（第三版）表5-2-3

化　　学　　成　　分　　（%）

土类

SiO2

Fe2O3

Al2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

交换性阳离子

（Me/100g）

易　溶　盐　（%）

有机质

（%）

PH值

全土

46.1

13.0

24.1

0.5

1.5

2.3

0.2

2.43

K++

Na+

Ca++

Mg++

CO3-

HCO3-

Cl-

SO4-

Ca++

Mg++

小于2μ颗粒

39.2

13.2

28.8

0.4

1.5

2.4

0.2

1.81

0.29

29.98

0.018

0.010

0.014

0.011

0.002

0.35

6.9

红粘土按状态分类标准　　　　　　　　《工程地质手册》（第三版）表5-2-4

状态

液性指数

含水比

aω

含水比aω

比贯入阻力

Ρs（Mpa）

红粘土地基均匀性评价

（按基底下深度为Z值（ｍ）范围内的组成），

Ir＜1.8

Ir＞1.8

坚硬

≤0

0.55

≤0.63

≤0.50

≥2.3

单独基础　Z＝

η1P1＋1.5　　　　　（5-2-5）

条形基础　Z＝

η2P2－4.5　　　　　（5-2-6）

式中：

η1、η2—系数，η1取0.003ｍ/KN；η2取0.003㎡/KN

注：

单独基础的总荷重P1：

　为500～3000KN；

条形基础每延米荷载P2：

为100～250KN/ｍ。

硬塑

0＜IL≤0.33

0.55＜IL≤0.70

0.63～0.75

0.5～0.67

1.3～2.3

可塑

0.33＜IL≤0.67

0.70＜IL≤0.85

0.75～0.88

0.67～0.84

0.7～1.3

软塑

0.67＜IL≤0.10

0.85＜IL≤0.10

0.88～1.0

0.84～1.0

0.2～0.7

流塑

＞1.0

＜0.2

红粘土的裂隙性

红粘土的胀缩性

红粘土中的地下水特征

坚硬和硬塑状态的红粘土层由于胀缩作用形成大量裂隙。

裂隙发育深度一般为3～4ｍ，已见最深者达6.0ｍ。

裂隙面光滑，有的带擦痕、有的被铁锰质浸染。

裂隙的发生和发展速度极快，在干旱气候条件下，新挖坡面数日内便可被收缩裂隙切割得支离破碎，使地面水易侵入，土的抗剪强度降低，常造成边坡变形和失稳。

贵州的贵阳、遵义、桐仁；广西的桂林、柳州、来宾、貴县等地区的红粘土具有一定的胀缩性。

这些地区的红粘土地基的胀缩变形，致使一些单层（少数为2～3层）民用建筑物和少数热工建筑物出现开裂破坏，其中以广西地区较为严重，贵州地区较轻，有些地区红粘土的胀缩性很轻，可不作膨胀土对待。

红粘土的胀缩性能表现为以缩为主。

即天然状态下膨胀量微小，收缩量较大（见表5-2-1），经收缩后的土试样浸水时，可产生较大的膨胀量。

红粘土的透水性微弱，其中的地下水多为裂隙性潜水和上层滞水，它的补给来源主要是大气降水，基岩岩溶裂隙水和地表水体，水量一般均很小。

在地势低洼地段的土层裂隙中或软塑、流塑状态土层中可见土中水，水量不大，且不具统一水位。

红粘土层中的地下水水质属重碳酸钙型水，对混凝土一般不具腐蚀性。

3、膨胀土

1）膨胀土的评价

膨　胀　土　场　地　分　类

膨　胀　土　的　判　别

膨胀土的膨胀潜势分类

膨胀土地基的胀缩等级主

1）平坦场地：

地形坡度小于5º；地形坡度大于5º小于小14º，且距坡肩水平距离大于10ｍ的坡顶地带。

2）坡地场地：

地形坡度小于或等于5º；地形坡度小于5º，但同一座建筑物范围内局部地形高差大于1ｍ。

具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率大于或等于40%的土，应判定为膨胀土。

⑴裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白色、灰绿色粘土。

在自然条件下呈坚硬或硬塑状态。

⑵多出露于二级阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎。

⑶常见浅层塑性坡、地裂，新开挖（槽）壁易发生坍塌等。

⑷建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。

自由膨胀率

δef（%）

膨　胀

潜　势

地基分级变形量Sc（㎜）

级　别

40≤δef＜65

65≤δef＜90

δef≥90

弱

中

强

15≤Sc＜35

35≤Sc＜70

δef≥70

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

2）膨胀土地基计算　

（1）膨胀土地基变形量可按

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