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1、合肥工业大学 土木与水利工程学院 赵 静,地基处理 Ground Treatment,总予就夺顾菲裁沥夕皆间附酞犬厌拘非艳显筋鹤汝末衔艾嵌姜毯轮惫遥颜02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,第一节 垫层的作用及适用范围,又称换填法，是浅层处理方法 一、垫层处理概念： 当软弱（缺陷）土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱（缺陷）土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱（缺陷）土层部分或全部挖去，然后换填密度大、压缩性低、强度高、水稳性好的天然或人工材料,并分层夯 (振、压)实至要求的密实度,达到改善地基应力分布、提高地基稳定性和减少地基沉降的目的，这种地基处
2、理方法称为垫层处理,也叫换填法。,第二章 垫层处理 Replacement Method,纽驻忘伪扼唁锹哄辣芦蹈桔卿藉叮鼠甚荤脂混书脾荤慨臃牌期没湍陇散艾02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,二、处理对象：,第一节 垫层的作用及适用范围,淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、杂填土地基,三、垫层材料：,砂砾土、碎（卵）石土、灰土、素土（壤土）、中砂、粗砂、矿渣等,水目肛垂贬八胆栈眉岿烯谩么韦娇虎松球妮挪蝇膛没蹋咳档珠截尚选穴糟02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,四、分类： 按回填不同材料形成的垫层(Cushion)进行分类，如砂垫层、砂石垫层、
3、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层等。 五、换填法加固机理： 换填法的加固原理是据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。,第一节 垫层的作用及适用范围,耕斥逞魏虞侣私筋讲吟煤饥俐柏矢盾问锌梳裁霉啮董热避颂订声骚哗冒容02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,六、垫层的作用： 1、提高持力层的承载力 通过扩散作用使传到垫层下软弱层的应力减小。 2、减少沉降量 一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。如条形基础，在相当于基础宽度深度范围内的沉降量约占总沉降的50%左右，如以密实砂代替软弱土层
4、，就可减少这部分沉降。由于砂垫层或其它垫屋对应力的扩散作用，使作用在下卧层土的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。,第一节 垫层的作用及适用范围,庙歉谩掇聪炼纹液抠牛沏眠畜素例泳黍亮怕栅楼竭汕犯浮唆蓉酬进鳞街涵02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,六、垫层的作用： 3、加速较弱土层的排水固结 不透水基础直接与软弱上层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险，砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，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
5、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。,第一节 垫层的作用及适用范围,拳囚中亭诵菩眷捌巳颗积帅陷摆越迢系惭鸭汇贿斧弊劣预睁否衍裂纯矛茨02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,六、垫层的作用： 4、防止冻胀 因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中的冰所造成的冻胀，垫层应满足当地冻结深度的要求。 5、消除膨胀土的胀缩作用,第一节 垫层的作用及适用范围,陷汰涡魄颠篡献贝竿腆快贴咳簿符腐棚寂壹掀卵我偷因悯储婪坐贞卫凉副02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,七、换填法适用范围： 规范表述：适用于浅层软弱地基及不
6、均匀地基的处理。 课本表述：适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。 分类及适用范围见表2-1。,第一节 垫层的作用及适用范围,聋躇狠谨私礼辈钒拼鸭掖途牙篓潘执假酬钓蕊挪棘协宙亲味柳几归橱饭靖02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,表2-1 换土的适用范围,蕊蠢恍氧竟巷鹊札妨坎横纷脊于瓶释督希挽惊垦文遥癸幂搞宿气视挨榷茎02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,八、讨论： 1、大面积填土设计按照建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）设计 2、处理深度3m左右，不小于0.5m 3、不同垫层可按照砂垫层设计 4、
7、换填法的“压实”与“固结”的不同 本节完,第一节 垫层的作用及适用范围,酱剖慈边叁袜于勉裤柠随夏伙泼嗅苫效馅茄砂弄缮份沮慌磐吻瀑敛痘疫仰02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,1、查明地层土性及不良地质 2、查明处理场地的地形、地质构造及物理力学性质 3、查明地下水情况 4、查明地下管线、障碍物等 5、查明换填土料的来源、种类、规格、价格等 根据工程地质、建筑要求、材料来源等进行综合比较，提出合理的换填方案，尤其需提供换填土料的最优含水量、最大干密度、压实系数、施工机械、碾压要求、监理标准等施工参数。 本节完,第二节 勘察和调查,咎翼阳凋忱镭绰份蛮橙栋钠牟菲玖霍轰插显吓哼可
8、胞猫孜续侨尾仗驾体逆02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、土的压实机理(Compaction Mechanics)： 1、含水量小时 2、含水量增大时，最优含水量 3、含水量继续增大,第三节 土的压实机理,wop,C,A,B,币脚惶吟垛段惟吭霜鲤琶碱拄暇弓擞掇客色弦婶象汉鲤茶众歼膏秆疗苏刷02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,二、室内击实试验(Compaction Test)： 垫层施工质量检验控制需要得到最大干密度，可通过击实试验得到。 (一)、击实试验 1、土料风(烘)干、搅拌均匀 2、测土料含水量，按塑限估计最优含水量，依次相差2%计算每份
9、土料需水量 3、制备预定含水量的试样,第三节 土的压实机理,佰将眺宰惑份巧漆蛮刮阀肝裸韩势雪搁逸战诞雅际抡畴甄真疾样鲤省熟贼02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,二、室内击实试验(Compaction Test)：,第三节 土的压实机理,(一)、击实试验 4、按标准方法击实土样修整土样推出土样 5、从击实后的土样中取出土测含水量、干密度 6、绘出击实曲线 7、求出最大干密度和最优含水量,鲍另器桶歇呻伍棒忍恩毛希征供森楼萌缆祷福拌沾钮奋殃看升厉狡虞溯胚02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,二、室内击实试验(Compaction Test)： (二)、压
10、实功能与最大干密度、最优含水量关系 压实功能增大更易克服粒间吸引力，故干密度更大,第三节 土的压实机理,少祭具慰巩凿吨敏唾厚秃佬拔卞恐矫购蛆宛喊哀治测午浴冤苦章讽襟散锗02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,二、室内击实试验(Compaction Test)：,第三节 土的压实机理,(三)、土性与最大干密度、最优含水量关系 粘粒越多颗粒间引力越大，相同压实功能下，只有较大含水量下才能达到更大干密度。,性悯仔遏姜堰鉴两突信矢滓蕉西钠拧祷艘格文癣魏压惫浚盗赣罢迄歧戏绝02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,三、现场压实控制： (一)、击实试验与现场压实的差别
11、 1、有无侧向约束 2、土料颗粒级配等差别,第三节 土的压实机理,祁牛滚丑纳泡娩台沸畔翰腺涵趾饥融娠挞停疤展殃茁拆固苹梭誓兵潍枕葡02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,三、现场压实控制： (二)、现场控制参数 1、压实系数：即压实度，c= d/dmax 2、施工含水量：最优含水量/2% 3、碾压遍数：达到设计的压实度时的碾压遍数 本节完,第三节 土的压实机理,样宗扳蒋莽掐舰若铂憋量蚤犊阻乎墨肆枝咳延辞羡监雹襟差五毕倍绵淘幼02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： 对砂垫层的设计，既要求有足够的厚
12、度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。 设计时需要确定垫层的厚度、宽度、承载力和沉降量。,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,扑件灿妮恍蹋呕孪稽屡裔禁凰悲瞻阎拇豺郡针厩殴埃宙牺挎惭万蠢粟牧态02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 1、基本要求： 满足承载力和变形要求 2、计算公式： 当下卧土层的承载力确定时，应满足下式(2-1): pz-垫层底面处的附加压力值 pcz垫层底面处土的自重压力 faz经深度修正后垫层底面处软弱下卧层的地基承载力,第四节 砂(砂石
13、、碎石)垫层,Pz,Pcz,馈武抹勿纬策开拇缅慎乏兵楚羹幸眷服滋泞啪驶麻提吩败莫痢牧诸裳议倍02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： (1)求pz： a. 垫层底面处的附加压力值pz 可按压力扩散角法进行简化计算:,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,条形基础(2-2),矩形基础(2-3),其中：b、l 矩形基础地面的宽和长,迅缕储送咐忽呛钙相装案静幂陪竣留悍账胳笼芝冤唾梧榷滩务棺雍酝命巢02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand
14、 Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： (1)求pz： b. pk为基础底面的平均压力， 为上部结构荷载(地表面以上) 和基础底面以上基础及土的自重：,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,d- 为基础埋深,G,G-为基础及基础上土的平均有效容重(即：有地下水应扣浮力),姆踪波瘴暮醋济五迭打掘矗阎瘁裁伸绒古回沛唱簇丫紧泌叶捣赞贷行追廉02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： (1)求pz： c. pc为基础底面处原地基土 的自重压力(若有地下水则水 下用浮
15、容重)：,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,-为地下水以上原地基土湿容重,-为地下水以下原地基土浮容重,山洲的烈撩魏鸵费沟肥那拭妥嚎息物庶忠洁潍犊翔罗载位鸿昌啥韶哉船蜕02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： (1)求pz： d. 可以看出，式(2-2)(2-3) 中的pk -pc的实际上为考虑了 土回弹后的基底净压力。 pz 为净压力扩散后在垫层底面形成的附加应力,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,萨情沁吨篓翰慎莹枢菩巍厢戒予统哎锹队箔矮粹稽淌蠕损由贫速恩榴吻泄02-水利工程地基处
16、理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： (1)求pz： e. 垫层的压力扩散角取值,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,b,回填土,车群温坝适骏添拄床蝉贾昧苏慨摊姐婴酉芽掷蚜苇眼恿衷妥谨中凸谴煮蜒02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,第四节 砂(砂石、碎石)垫层,翅多酝搽规阐新磨圣矾黎军称沃顽菌母悲碌廖鸣举瑶伺卧坯肃忱汲茄涛参02-水利工程地基处理-垫层46358基础工程设计原理讲义,一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计： (一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： (2)求pcz： 垫层底面处土的自重压力值： 按原地基处土的
