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1、地 基 处 理,一、地基处理:,天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变形要求时,对天然地基进行人工处理,再建造基础,这种地基加固称为地基处理。,二、处理对象:,软弱地基,特殊土,三、处理地基问题,1、提高地基强度和稳定性,地基承载力f0不足,地基发生破坏,整体剪切破坏,局部剪切破坏,刺入破坏,变形过大,产生不均匀沉降、结构开裂,2、降低地基变形:,3、消除液化,饱和粉土和砂土受到震动时,孔隙水压力大于上覆重力时,粉砂和粉土变为液态,建筑物倾倒。,4、渗漏、管涌:对大坝破坏方式。,在渗透水流的作用下,土中的细颗粒被冲走,使土的孔隙不断扩大,渗透速度不断增加,使较粗的颗粒也相继被水流带走,逐
2、渐形成管状渗透通道,造成土体崩塌,这种现象称为管涌。,管涌是一种渐进性质破坏,发生在一定级配的无粘性土中,震动液化,震动液化,四、地基处理分类,换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的一种地基处理方法。 常用的垫层有:砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。 换土垫层法的作用: 提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面开始,随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或其它建筑材料置换基础下较弱的土层,可避免地基的破坏。,1 换土垫层法的原理,换土垫层法,减少沉降量
3、。一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层,就可以减少这部分的沉降量。由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用,使作用在下卧层土上的压力较小,这样也会相应减少下卧层土的沉降量。 加速软弱土层的排水固结。砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性强,软弱土层受压后,垫层可作为良好的排水面,使基础下面的孔隙水压力迅速消散,加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度,避免地基发生塑性破坏。 防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料缝隙大,不易产生毛细管现象,因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。 消除膨胀土的胀缩作用。,2 垫层的设计要点 垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求
4、,而且应符合经济合理的原则。其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层,既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层,又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。,21 垫层厚度的确定,fz垫层底面处软弱土层承载力特征值 kPa pcz垫层底面处土的自重应力,kPa pz垫层底面处土的附加应力,kPa。,22 垫层宽度的确定 垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外,还应防止垫层向两边挤动。如果垫层宽度不足,四周侧面土质又较软弱时,垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中,使基础沉降增大。宽度计算通常可按扩散角法,如条形基础,垫层宽度b应为:,振动平板夯,YT系列冲击压实机,可转向式手扶振动压路机,四
5、冲程汽油机式高频振动冲击夯,斜坡型单钢轮压振动路机,由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。,二、复合地基,变形协调指桩和土变形一致共同变形。,按材料分类,桩体作用:,由复合地基定义复合地基由桩体和桩间土共同工作,由变形协调条件,桩体和桩间土变形相同。由于E桩E土,桩体产生应力集中,桩间土应力降低。 由此复合地基承载力和整体刚度高于原地基,沉降有所减小。,面积换算率,正方形布置: 桩体直径为d,间距为l,则面积换算率为:,桩土应力比,1、散体桩承载力,2、柔性桩复合地基,3、对刚性桩地基,(1),排水固结法,1、定义:在建筑物建造前,对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载
6、预压,使土体固结沉降基本完成或完成大部分,从而提高地基土强度的一种方法。,砂垫层,2、对象:软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土,3、工程应用:路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑,饱和软粘土地基在荷载作用下,产生孔隙水压力,孔隙水在压差作用下,由排水通道缓慢排出,使孔隙体积减小,地基固结沉降,同时土中有效应力增加,地基土强度逐渐增长。,排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加荷载,使地基完成大部分沉降,抗剪强度也得到提高;卸荷后,再建建筑物,地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少。,排水固结法关键在于排出孔隙水,使孔隙减少及有效应力增加,从而产生固结沉降。,粘性土固结所需的时间为,
7、砂井设计,1、直径及间距,井径比,2、深度:,压缩层不厚时,砂井应贯穿压缩土层,压缩层深厚时,由附加压力和自重应力之比为0.10.2处定。,强 夯,定义:,强夯法又名动力固结法(Dynamic consolidation) 强夯法处理地基是19世纪60年代由法国梅那公司首创。将1040吨重的锤起吊到高630米的空中让其自由下落,给地基以冲击和振动,以提高土体强度,降低其压缩性,改善土的振动液化条件,消除湿陷性黄土的湿陷性。,碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地基,尤其是淤泥和淤泥质土,处理效果较差。,机场、仓库、油罐、公路、和铁路
8、,处理对象,工程应用,加固地基的优点,应用范围广泛,加固效果显著,加固机理,瑞利波(表面波 )以夯坑为中心沿地表向四周传播,使表层土体松动形成松弛区域。,体波对地基起加固作用,纵波(压缩波 )使土体受拉压作用,使孔隙水压力增加,导致土骨架解体;,横波(剪切波 )使解体的土颗粒处于更密实的状态。,一、加固非饱和土原理,采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理,即用冲击型动力荷载,使土体颗粒产生相对位移重新排列,土中孔隙中的气相被排出,孔隙体积减小,土体变得更为密实,从而提高其强度,夯锤夯击土体的瞬间,土体产生较大沉降,锤底土形成土塞向下运动,土中压力超过土的强度,土结构破坏。由于结构破坏,使土体
9、软化,侧压力系数增大,侧压力增大,土不仅被压实,而且被侧向挤密,形成苹果形。,这一压实区(A)就是土的破坏压实区,在该区域外为次压实区(B),该区应力小于土极限强度而大于土的弹性极限。该区土可能被破坏,但未被充分压实,此区也可称为破坏削弱区。,动应力远大于原来土的自重应力,坑底土在向侧向挤出时,坑侧土在侧向分力的作用下将隆起,形成被动破坏区。夯坑越深,土内聚力越大,土不易破坏隆起,反之就易隆起。,不可压缩的液体 固结时液体排出的孔径不变 弹簧刚度为常数 无摩擦活塞,静力固结模型,动力固结模型,含有少量气泡的可压缩液体 固结时液体排出的孔径是变化的 弹簧的刚度不为常数 有摩擦活塞,二、加固饱和土原理,三、动力置换,动力置换是指在冲击能量的作用下,强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中,置换饱和软土,形成密实砂、石层或桩柱。,动力置换砂桩:当地基表层为适当厚度的砂覆盖层,其下卧层为高压缩性淤泥质软土时,采用较低的夯击能将表层砂夯挤入软土层中,形成一根根砂桩。,