地基处理讲义

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1、 地基处理概 论 浅基础 要求:承载力,沉降, 液化, 冻胀深度 (1) 深基础, 桩,墩 (2) 地基处理改善土性1 地基处理的目的 提高土的强度-承载力 减少沉降 渗流控制 提高防渗性 如坝、堤, (湿陷性和膨胀土） 渗透稳定:长江大堤的管涌,流土.采用反滤 排水控制: 软土地基固结, 挡土墙排水 减少冻胀: 减少毛细现象，增强排水性 增强抗震性 液化: 加密,围封 震陷: 如干松砂和溶岩地形2 软土和特殊土2.1 淤泥土与淤泥质土 (1)定义:淤泥土 孔隙比 e1.5, l (Il1.0)淤泥质土 e=1.01.5,l (Il1.0) (2)土性 *高含水量 =4090% even 10

2、0% *高压缩性 a 0.53.0Mpa-1 * 高流变性或蠕变: 次固结随时间增加 *低强度 Cu 0.5Mpa-1Cu 1.5,l (Il1.0),有机含量 30%(北京) 泥炭质土 e=1.01.5,l (Il1.0)有机含量 10- 30% 土性 *高含水量 =4090% 甚至 100% *高压缩性 a 0.53.0Mpa-1，快而不均匀 * 高流变性或蠕变: 次固结随时间增加 *低强度 Cu 0.85 易液化（饱和）和震陷（干燥）2.5 区域性土 湿陷性黄土(主要是粉土): 分布很广，强的结 构性，大孔隙（树根）.200kPas=(hd-hw)/h00.015pes=(ed-ew)/

3、(1+e0)ed ew200kPa荷载板试验 200kPa压力下, 注水后的湿陷性 /b=0.023 膨胀土:蒙特石含量高, 遇水膨胀 永冻土,冻胀性3 地基处理的分类3.1 加密法 3.2 换土垫层法 3.3 胶结法 3.4 加筋法 选择的原则：技术和经济降低压缩性、提高抗剪 强度 一 碾压 1 机具和方法 振动轮胎碾砾 羊足碾粘性土、粉土振动轮胎碾羊足碾第一节 加密法Vibrocompaction for sand光滑鼓轮振动碾羊足碾羊足碾平板振动碾级配砂，粘土、 砂和砾的混合土平板振动碾2 爆破加密炸药 爆炸导致液化,在爆破力和重力作用 下使土颗粒重新排列为更密实，更稳 定的结构. 适用

4、于干净，松散的砂和粉砂， 低相对密度Dr = 0.50.6. 3 强夯强夯 锤重10t, 落距 10m(1)强夯 机理动能,波的传播使土固结;深层加密适用于砾，砂和非饱和粉土和粘性土Heavy tamping二 深层挤密法 （一） 挤密法种类 1 楔形桩,混凝土,木,1.54.0m, =512o,很少用 2 沉管挤密桩 沉管:封口或者活瓣,打入,加料,拔出.振动,锤击 材料土桩(原状土粉,粉质粘土再夯入);灰土桩, 碎石桩;石灰桩;二灰桩(加粉煤灰) 适用于填土,松砂,湿陷性黄土,一般粘性土 Sr50 不宜 (4)适用于松砂,杂填土和一般粘性土,不适用于 淤泥和淤泥质土振冲器三 复合地基 (一

5、)复合地基; (二)挤密效果H hs1e1hs1Hhs2e2hs2孔隙比 总断面积 高度 固相比例 固相体积e1 H 1/(1+ e1) Vs1=A1H/ (1+ e1)E2 H 1/(1+ e2) Vs1=A2H/ (1+ e2)t已知t,d 求e2，或者已知e2,d 求 t(三) 复合地基的承载力 1 经验公式计算 桩土应力比 n= p / s与土性有关,随荷载 过程变化,对于碎石桩n=24 面积置换率m=Ap/A 复合地基承载力标准值td2 载荷试验法 s/d=0.015-0.02时的pfk0.02d例辽宁省湿陷性黄土，灰土桩 （1）t=90cm,d=40cm 加密前e1=0.96,d=

6、1.379 加密后e2=0.61,d=1.679（15点平均） 用公式（2）承载力，原状土f0k=132kPatd桩土应力比 n = p / s = 3.48, m=0.179, 载荷试验fk=228kPa, s=158kPa, p =550kPa; s/d=0.008. 公式计算： fk=1+m(n-1) f0k=191kPa (3)消除湿陷性 1=0.181, 2=0.004以下 200kPas=(hd-hw)/h00.015pes=(ed-ew)/(1+e0)ed ew四 预压固结法 （一）预压原理，原位自重应力s，建筑 物附加应力z, 预加压力t=(1.21.5) z te2变形epz

7、e1s强度适用于饱和软粘土（1）淤泥及淤泥质土 （2）冲填土（3）填海（湖）造田。超固结土正常固结2 预压方法 （1）堆载预压 （2）降水预压 增加有效应力 （3）真空预压 密封层z降水预压 z -u真空预压 密封层思考题为什么降水预压和真空预压不会引起土体 破坏。堆载预压则可能由于速度太快而造 成地基破坏？预压固结的加载速率 快加载不排水破坏 分级慢排水达到密实固结K0Kf降水qp p总应力路径不排水pt(二）固结-砂井固结排水例单向渗流固结a=0.5MPa-1 k=510-7cm/s e0=1.0， 10m厚 U=94% t=1.6年 这显然不合适 砂井固结：为加快固结速度，增加水平 向渗

8、流DdwD不透水层dwPore water pressure in sand drain1 微分方程轴对称三维渗流固结问题 Carrillo认为可以分解成两个方向的渗流固结问 题叠加2 微分方程的解按各自的边界条件分别求解，公式518 ，积分后得到，假设n为井径比=de/dwDe有效直径1.05D（三角）,1.13D（正方 ） 上例中dW=25cm, D=2.5m， U=94% 只需要20天 思考题：增加井径dW,减少间距de 哪个有效？3 塑料排水板 由于砂井（1）砂量（2）易断（3）工 程造价 近年更多使用塑料排水板，等效直径第二节 换填法1 垫层法 1.1 材料 (1)堆石,块石,毛石,

9、抛石挤淤 (2)砾中,粗砂,振动压实,防冻,防液化,加速固结 (3)灰土,三合土(有一定胶结)灰土2:8,3:7, 土( 粉土,粉质粘土);三合土:灰,土,灰渣及碎砖瓦 (4)工业废渣:粉煤灰,矿渣 (5)素土:Ip=1017,湿陷性黄土换除,分层垫入, 压实b 回填土2 垫层法的适用性 (1)软粘土和淤泥 (2)湿陷性土 (3)填土,一般粘性土承载力低 3垫层设计 人工持力层,因此要对软弱下卧层验算 (1)持力层承载力 pf, 确定材料及密度 3(2)深度设计 4 一般要求0.5m垫层的扩散和技术的要求 5 0.5,2330o Bb+2ztg +2 30cm 便于压实机械施工 B b+z 侧

10、向挤压(淤泥 ) =02.0 b回填土B= b+2ztg dz填zCZCD第三节 胶结法和土工加筋 一 灌浆 1 水泥和粘土浆 可灌物净空比 R=Dpore/d=23; Dpore、 d 为被灌材料的孔隙尺寸和灌浆材料的粒径， 防止堵塞 可灌比 N=D15/d851015,85%的灌浆材料充 填 适用于砾石,粗砂，用以防渗，灌注桩加固2 化学灌浆：水玻 璃，丙烯酰胺，聚 氨酯 真溶液易灌， 凝固时间和强度可 控， 污染， 造价高二 旋喷法 高压旋喷 单管:浆液 双管:内浆外气 三管:气, 水, 浆 适用于:人工填土;黄土及一般粘性土;软粘 土;砂石单管浆液双管内浆外气三管气水浆旋喷桩施工顺序气

11、水浆气水浆Improvement of bearing layer of existing pile or pierImprovement of ground under existing structureIncrease horizontal resistanceReduce upliftPrevent slope failure Soil improvement below excavated bottom三 深层搅拌法 软粘土加固 1 工艺和机械 2 地基，高速公路，基坑第四节 加筋法（一）土工合成材料技术发展 （二）土工合成材料功能 防渗， 不透水膜， 三峡二期围堰的防渗墙上部采用土

12、工膜, 固体废物填埋场三峡排水沟表土覆盖层表面隔断层基础隔断层地基基础垃圾渗水 和地下水的距离渗水导管气体导管竖井地质屏障经处理的地质屏障地下水气体收集渗水收集垃 圾 体垃圾填埋体的主要构成(d 2,5mm)底面 30 cm 75 cm 300 cm排水层人工材料密封层矿物质阻隔层 (至少三层)垃圾体排水管保护层 (如砂和土工织物等)地基基础组合阻隔层排水系统垃圾基础隔断层填埋场基础隔断层的构成 反滤，防冲 防止渗透破坏，水土流失 (护坡) ， 无纺织物 加筋:格栅,土工布,条带,纤维加筋 隔离 排水,塑料排水板,如清华草地隔离Railroad stabilizationGeotextile

13、reduce maintenance and extend the racks service life. They also prevent the loss of costly ballast, reduce rail deformation and increase the ballasts load carrying capacity.Drainage for subsurface drains High permeable, non-biodegradable soil filtering fabrics and helps to maintain the soil stabilit

14、y for roadway, buildings and airport runways.Embankment / erosion control加筋挡土墙几种加筋挡土墙HLPaPp外部稳定HL 内部稳定加筋土素土土钉墙广东荔湾大厦土钉挖到底广东荔湾大厦土钉 施工思考题 1. 确定地基承载力的3种方法 2. 土工合成材料的3种主要功能（即主 要能应用在哪3个方面） 3. 不应考虑桩承台下土对荷载的分担效 应的3种情况 4. 确定单桩竖向承载力的3种主要方法 5. 对土体冻胀影响比较大的3项主要因 素 1什么叫复合地基,复合地基的容许承载 力如何确定? 2预压固结法为什么要采用砂井?砂井起 什么作用?在某饱和淤泥质软弱土地基上修建一个直径为30m的储油罐 ，油罐基底设计压力p为250kPa. 该饱和淤泥质土层的承载力 标准值fk仅有130kPa, 不能满足承载力设计要求。淤泥质土层 厚度H超过80m，其中含有许多层水平向分布的薄夹砂层。地 下水位在地面以下1m. 在该地区，钢材及砂石料价格昂贵。 设计人员提出以下地基基础方案AG，拟采用其中之一。 A.使用预制钢筋混凝土摩擦长桩的桩基础； B. 用换土垫层法，将表层3m厚的土挖去，回填密实的砂层 ； C.对表层地基土进行加密处理，用1 静力碾压