巖土力學(xué)課件：第九章 抗震地基基礎(chǔ)

1、第九章 抗震地基基礎(chǔ) 9.1 概述 9.2 地震和地震效應(yīng) 9.3 震級和烈度 9.4 場地與地震危害 9.5 地基抗震驗算9.1 概述地震定義： 由內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用引起的地殼 振動現(xiàn)象的總稱。我國地震災(zāi)害極為嚴(yán)重，原因有三: (1)地震活動區(qū)域的分布范圍廣?；玖叶仍?度和7度以上地區(qū)的面積達(dá)312萬km2，占全部國土面積32.5%，如果包括6度的地震區(qū)，則達(dá)到60% 。 (2)地震的震源淺。我國地震總數(shù)的2/3發(fā)生在大陸地區(qū)，這些地震絕大多數(shù)屬于二三十公里深的淺源地震，因此地面振動的強(qiáng)度大，對建筑物的破壞比較嚴(yán)重。 (3)地震區(qū)內(nèi)的大中城市數(shù)量多。我國三百多個城市中有一半位于基本

2、烈度為7度或7度以上的地區(qū)。特別是一批重要城市，像北京、銀川、西安、蘭州、太原、拉薩、呼和浩特、烏魯木齊、包頭、汕頭、?？诘瘸鞘卸嘉挥诨玖叶葹?度的高烈度地震區(qū)。世界上發(fā)生過的大地震汶川地震 2008.5.12，14：28，四川省汶川縣發(fā)生里氏8.0級強(qiáng)烈地震，死69197人，失蹤18222人，傷374176人，直接經(jīng)濟(jì)損失約8451億元。 震區(qū)房屋大面積倒塌、交通、通訊中斷數(shù)千萬人無家可歸。 地震誘發(fā)嚴(yán)重的次生地質(zhì)災(zāi)害。9.2 地震和地震效應(yīng)震 源：發(fā)生地震的部位。震 中：震源在地面的投影。震中距：地面上某一點(diǎn)到震中 的距離。震源深度：震源到震中距離。 深度 橫波 面波面波x:向x方向傳播

3、y:在xy平面內(nèi)蛇形擺動z:z方向無振動x:向x方向傳播y:y方向無振動z:在xz平面內(nèi)滾動9.3 震級和烈度M: 震級A: 標(biāo)準(zhǔn)地震儀在距震中100km處記錄的以微米為 單位記錄的最大水平地動位移。 震級：表示地震本身強(qiáng)度大小的等級,是衡量震源 釋放能量大小的一種量度。里希特（Richter)里氏M2: 無感地震2M5： 破壞性地震M7： 強(qiáng)烈地震一般1M8.5，震級增加一級能量增加30倍左右。地震烈度烈度：地面及建筑物受地震影響的強(qiáng)烈的程度。烈度大小：12度（中國）比震中烈度低一度：近震比震中烈度低2度及以上：遠(yuǎn)震與震級震源深度 等有關(guān)震中距場地巖土情況地震烈度表烈度分類基本烈度：一個地區(qū)

4、今后一定時期內(nèi)，一般場地條件下可能遭遇的最大地震烈度。目前我國基本上取50年超越概率為10的烈度值作為基本烈度。抗震設(shè)防烈度：一個地區(qū)作為抗震設(shè)防依據(jù)的烈度。設(shè)計烈度：各類不同建筑物抗震設(shè)計所采用的烈度。 甲類構(gòu)造物：專門設(shè)計，采用特殊抗震措施。 乙類構(gòu)造物：烈度提高一度 丙類構(gòu)造物：按設(shè)防烈度 丁類構(gòu)造物：降低一度（6度時不降） 一般6度以下可不進(jìn)行地震作用計算。9.4 場地與地震危害地形的影響 孤突之處大，鞍部較小。土性的影響 土深厚而松弱的覆蓋層上的建筑物震害重。 基巖埋藏淺，土質(zhì)堅硬時震害較輕。建筑物 自振周期長（層高、柔性大的結(jié)構(gòu)）在深軟地 基上震害嚴(yán)重。距震中遠(yuǎn)時，短波被過濾，長

5、波被疊加放大，對自振周期長的建筑危害較大。 距震中近，短周期波豐富，低層磚石結(jié)構(gòu)剛度 大，易共振損壞。 1957年和1985年兩次墨西哥地震，附近自振周期短的老舊建筑完好無損，距震中400km外的墨西哥城中軟土層中的高層建筑遭到巨大破壞。 受地震而破壞的建筑物，可能遭受直接破壞，也可能是地基液化、軟土震陷而引起地基失穩(wěn)或過量沉陷。作為基礎(chǔ)工程師，主要是避免后者的發(fā)生。地基震害的主要形式場地抗震性評價-剪切波速法場地類別的判定場地(或地基)的液化地震液化： 對于飽和松砂、細(xì)砂，在振動荷載下(剪切力)土有由松變密的趨勢。這個過程中，由于水來不及排走，顆粒在一段時間內(nèi)處于懸浮狀態(tài)。有效應(yīng)力變?yōu)榱?，?/p>

6、剪強(qiáng)度喪失液化液化條件：飽和；松散；細(xì)砂或粉土 注意： 粘土有粘聚力c, 不易液化 密砂, 不液化 埋深15m以下，一般不液化液化機(jī)理地基液化可能性判斷方法1)規(guī)范法2)抗液化剪應(yīng)力法（H.B.Seed）3)動力反應(yīng)分析法4)概率統(tǒng)計法（谷本喜一）1)抗震設(shè)計規(guī)范判別地基土液化性分兩步進(jìn)行：第一步：初步判別；第二步：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別。若初步判別為不液化土，可不進(jìn)行第二步判別。初步判別：以下情況判定為非液化土土層的地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）或其以前時，應(yīng)判為非液化土；粉土中粘粒含量（粒徑小于0.005mm）不少于下表所列百分率時，應(yīng)判為非液化土；初步判別：以下情況判定為非液化土d0-液

7、化土特征深度，即經(jīng)常發(fā)生液化的深度。 規(guī)范對近年來邢臺、海城、唐山等地震液化的 現(xiàn)象資料統(tǒng)計分析，提出表9-11的特征深度。d-基礎(chǔ)埋置深度（m），不超過2m時采用2m；hu-上覆非液化土厚度（m），若上覆土層內(nèi)有 淤泥和淤泥質(zhì)土?xí)r，應(yīng)扣除；式中：dw-地下水位深度（m），宜按建筑物使用 期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi) 最高水位采用；表9-11 液化特征深度(m)初步判別：以下情況判定為非液化土根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別 對于初步判別為液化的土(飽和砂土或飽和粉土)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗進(jìn)一步判斷：不液化液化待判別土層在地面下15m以內(nèi)時:待判別土層在地面下15m-20m時:根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別

8、2)抗液化剪應(yīng)力法這一方法是由美國學(xué)者西特(H. B. Seed)等人提出的地基液化可能性評定方法。它的基本出發(fā)點(diǎn)是把地震作用看成是一種由基巖垂直向上傳播的水平剪切波，剪切波在土層內(nèi)引起地震剪應(yīng)力。另一方面，對地基土進(jìn)行振動液化試驗，測出引起液化所需的震動剪應(yīng)力，稱為抗液化剪應(yīng)力。當(dāng)作用于地基土上的地震剪應(yīng)力大于土的抗液化剪應(yīng)力時，土即發(fā)生液化;反之，則不液化。因此這一方法的關(guān)鍵在于計算地震剪應(yīng)力和測定土的抗液化剪應(yīng)力。等效地震剪應(yīng)力等效地震剪應(yīng)力抗液化剪應(yīng)力理論上講， 地基土液化。反之不液化。但由于飽和松散砂土和粉土的原狀土難以取得或模擬，故由概念明確，卻難以操作?？挂夯魬?yīng)力不同震級的純砂

9、抗液化剪應(yīng)力曲線 7.5震級的粉砂抗液化剪應(yīng)力曲線抗液化剪應(yīng)力3)動力反應(yīng)分析法原理：將土看作是粘彈性體，通過振動疊加法，求得動剪應(yīng)力的時程曲線，并與實驗室中的等幅值周期動力試驗結(jié)果對比，將不規(guī)則的動應(yīng)力時程曲線等價為均勻周期應(yīng)力和振次。假定某種材料在某一應(yīng)力循環(huán)下發(fā)生破壞，循環(huán)次數(shù)與施加的能量大小有關(guān)。4)概率統(tǒng)計法 日本谷本喜一基于35個地震事例提出。該法具有地區(qū)性，在臨界液化靈敏性指標(biāo)的確定上需修正。判據(jù) 場地液化判別結(jié)論的可信性：判別成功率78.5%，誤判率21.5% 地基液化等級劃分已判斷為液化土的地基，要進(jìn)一步判斷地基的液化等級。地基液化等級劃分地基震陷9.5 地基抗震驗算9.5.1 建筑物抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)9.5.2 地基抗震強(qiáng)度驗算地基抗震強(qiáng)度驗算9