最新地基处理1ppt课件

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1、地基处理地基处理1 1 单单位位体体积积内内干干土土的的质质量量，亦亦即即d d= =m ms s/V V，干干密密度度与与土土中中水水的的含含量量无无关关，只只取取决决于于土土的的矿矿物物成成分分与与空空隙隙度度。如如果果土土中中的的矿矿物物成成分分固固定定，则则干干密密度度只只取取决决于于土土的的空空隙隙度度。因因此可以说干密度愈大，土愈密实。此可以说干密度愈大，土愈密实。第二章第二章 换填法处理换填法处理 第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述 一、换填法的概念一、换填法的概念一、换填法的概念一、换填法的概念 换填法换填法又称做又称做置换法置换法、垫层法垫层法。 将将基基础础下下一

2、一定定深深度度范范围围内内的的天天然然软软弱弱土土层层挖挖除除，然然后后分分层层填填入入性性能能稳稳定定、强强度度和和模模量量相相对对较较高高、无无侵侵蚀蚀性性的的垫垫层层，并并夯夯( (振振、压压、碾碾) ) 实实到到所所要要求求的的干干密密度度( (密密实实度度) ) ，形形成成一一个个较较好好的的持持力力层，达到提高承载力和减少变形的目的一种地基处理方法。层，达到提高承载力和减少变形的目的一种地基处理方法。什么是干密度？什么是干密度？三、换填处理的主要作用及适用范围三、换填处理的主要作用及适用范围三、换填处理的主要作用及适用范围三、换填处理的主要作用及适用范围 ( (二二) ) 适用范适

3、用范围围 换填法主要适用于对浅层地基的处理换填法主要适用于对浅层地基的处理换填法主要适用于对浅层地基的处理换填法主要适用于对浅层地基的处理，一般深度不超过一般深度不超过3m3m，且不小，且不小于于0.5m0.5m，而在湿陷性黄土区或土质较好的场地，当坑壁可直立或边坡，而在湿陷性黄土区或土质较好的场地，当坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可放宽到稳定时，处理深度可放宽到5m5m。 各各类垫层的工程适用范的工程适用范围及条件及条件 换填处理的地基土对象：换填处理的地基土对象：换填处理的地基土对象：换填处理的地基土对象：应用范围广应用范围广应用范围广应用范围广 包括包括包括包括淤泥、淤泥质土、湿陷性黄

4、土、膨胀土、素淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、季节性冻土，以及暗沟、暗塘、洞、填土、杂填土、季节性冻土，以及暗沟、暗塘、洞、填土、杂填土、季节性冻土，以及暗沟、暗塘、洞、填土、杂填土、季节性冻土，以及暗沟、暗塘、洞、墓穴等墓穴等墓穴等墓穴等的浅层地基土。的浅层地基土。的浅层地基土。的浅层地基土。四、换填处理施工方法四、换填处理施工方法四、换填处理施工方法四、换填处理施工方法 将将回回填填材材料料由由开开挖挖基基坑坑中中自自深深到到浅浅分分层层填填入入压压实实到到所所要要求求的的干干密密度度，具具体体

5、施施工工方方法法有有：机机械械碾碾压压法法、平平板板振振动动压压实实法法、重重锤锤夯夯实法。实法。 第二章第二章第二章第二章 换填法处理换填法处理换填法处理换填法处理 第二节第二节第二节第二节 压实机理及压实参数的确定压实机理及压实参数的确定压实机理及压实参数的确定压实机理及压实参数的确定 一、压实机理一、压实机理一、压实机理一、压实机理 图图图图2-1 2-1 砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线 压压压压实实实实过过过过程程程程实实实实际际际际上上上上是是是是排排排排除除除除空空空空气气气气、降降降降低低低低孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度的的的的过过过

6、过程程程程，其其强强度度自自然然会提高，压缩系数相应下降。会提高，压缩系数相应下降。 试试试试验验验验表表表表明明明明，在在一一定定的的压压( (振振) ) 实实能能量量作作用用下下，不不论论是是粘粘性性还还是是砂砂性性土土类类，其其压压实实结结果果均均与与其其颗颗粒粒和和水水的的相相对对含含量量有有关关，通通常常用用干干密密度度r rd d与与含含水水量量( (w w) )的的关关系系曲曲线线来来表达表达( (图图2-1) 2-1) ( (VsVs、VwVw、VaVa分别是土粒体积，土中水体积和空气体积分别是土粒体积，土中水体积和空气体积) ) 一、压实机理一、压实机理一、压实机理一、压实机

7、理 （密度与（密度与g之乘积）之乘积） 相对密实度相对密实度: Dru定义定义1(理论表达式理论表达式)u定义定义2(实用表达式实用表达式)emax无无粘粘性性土土处处于于最最松松状状态态时时的的孔孔隙隙比比，可可由由其其最最小小干干密密度换算度换算 emin无无粘粘性性土土处处于于最最密密状状态态时时的的孔孔隙隙比比，可可由由其其最最大大干干密密度换算度换算 e0无无粘粘性性土土的的天天然然孔孔隙隙比比或或填填筑孔隙比筑孔隙比 dmax无粘性土的最大干密度无粘性土的最大干密度 dmin无粘性土的最小干密度无粘性土的最小干密度 d无无粘粘性性土土的的天天然然干干密密度度或或填填筑干密度筑干密度

8、 在一定的压实能量作用下在一定的压实能量作用下，普洛特有如下的压实机理分析：，普洛特有如下的压实机理分析： 不同类型土的压实机理不同类型土的压实机理不同类型土的压实机理不同类型土的压实机理 (a)(a) 当当合合水水量量很很小小时时，土土颗颗粒粒表表面面仅仅存存在在结结合合水水，颗颗粒粒相相互互间间引引力力很很大大，此此时时土土颗颗粒粒间间相相对对移移动动困困难难，故故土土的的密密度度增增加量很小；加量很小；（还与干摩擦系数大有关）（还与干摩擦系数大有关） (b)(b) 但但是是，随随水水量量的的增增加加，土土粒粒表表面面薄薄膜膜水水增增厚厚，粒粒间间引引力力迅迅速速下下降降，则则在在外外力力

9、作作用用下下，颗颗粒粒间间相相互互位位置置容容易易移移动动，就更容易达到颗粒间的紧密程度，就更容易达到颗粒间的紧密程度，干密度干密度r rd d就会增加；就会增加； 1 1 1 1、粘性土、粘性土、粘性土、粘性土 (c)(c) 而而而而 当当当当含含含含水水水水量量量量继继继继续续续续增增增增加加加加时时时时( (并并达达到到一一定定程程度度后后) ) ，孔孔隙隙中中水水量量增增加加，尤尤其其是是饱饱和和度度达达到到858590%90%后后，孔孔隙隙中中气气体体被被水水包包围围，并并以以微微小小的的封封闭闭气气泡泡形形成成出出现现，并并由由表表面面张张力力而而固固定定，此此时时，外外力力的的增

10、增加加反反而而更更加加难难以以挤挤出出这这些些气气体体，因因而而压压实实效效果越来越差；果越来越差； (d)(d) 再再再再继继继继续续续续增增增增加加加加含含含含水水水水量量量量时时时时，外外力力的的作作用用下下，仅仅仅仅使使孔孔隙隙水水压压增增加加并并阻阻止止土土粒粒的的移移动动，因因而而土土体体反反而而得得不不到到压压实实，干干实实度下降度下降( (这也是形成单峰曲线的原因这也是形成单峰曲线的原因) )。 图图2- -1 砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线 2 2 2 2、砂类土、砂类土、砂类土、砂类土 对对对对于于于于砂砂砂砂类类类类土土土

11、土而而而而言言言言：粒粒粒粒间间间间水水水水的的的的存存存存在在在在主主主主要要要要起起起起到到到到减减减减小小小小粒粒粒粒间间间间摩摩摩摩阻阻阻阻力力力力的的的的润滑作用。润滑作用。润滑作用。润滑作用。 (a)(a)(a)(a) 在在在在含含含含水水水水量量量量递递递递增增增增初初初初期期期期，随随随随w w w w的的的的增增增增加加加加，粒粒粒粒间间间间摩摩摩摩阻阻阻阻力力力力减减减减少少少少，土土土土粒粒粒粒易易易易于于于于移移移移动动动动，则则则则随随随随外外外外界界界界压压压压实实实实作作作作用用用用的的的的加加加加强强强强，土土土土体体体体被被被被压压压压实实实实，干干干干密密密

12、密度度度度r r r rd d d d增加；增加；增加；增加； 图图图图2-12-12-12-1由由由由于于于于砂砂砂砂土土土土不不不不存存存存在在在在粒粒粒粒间间间间引引引引力力力力与与与与结结结结合合合合水水水水膜膜膜膜，因因因因此此此此，较较较较粘粘粘粘土土土土而而而而言言言言，砂砂砂砂土土土土在在在在含含含含水水水水量量量量w w w w较较较较小小小小的的的的情情情情形形形形下下下下，r r r rd d d d就就就就已出现了最大值。已出现了最大值。已出现了最大值。已出现了最大值。 (b) (b) (b) (b) 但但但但是是是是，当当当当含含含含水水水水量量量量达达达达到到到到某

13、某某某一一一一值值值值之之之之后后后后，水水水水的的的的减减减减摩摩摩摩阻阻阻阻作作作作用用用用不不不不再再再再明明明明显显显显，而而而而是是是是像像像像粘粘粘粘土土土土一一一一样样样样，因因因因粒粒粒粒间间间间的的的的存存存存在在在在阻阻阻阻止止止止了了了了颗颗颗颗粒粒粒粒的的的的进进进进一一一一步步步步挤挤挤挤密密密密，并并并并有有有有可可可可能能能能在在在在外外外外力力力力作作作作用用用用下下下下( ( ( (如如如如振振振振动动动动) ) ) ) 使使使使砂砂砂砂粒粒粒粒处处处处于于于于悬悬悬悬浮浮浮浮状状状状态态态态，因因因因而而而而干干干干密密密密度下降。度下降。度下降。度下降。

14、图图2- -1 砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线 关键性概念术语关键性概念术语：最大干密度最大干密度；最优含水量最优含水量 把把土土体体在在外外界界能能量量作作用用下下所所能能达达到到的的最最大大密密实实度称为度称为最大干密度最大干密度rdmax; 与与最最大大干干密密度度( (rdmax ) )对对应应的的含含水水量量称称之之为为最最优优含水量含水量wop 二、外界压实能量与二、外界压实能量与r rd dmaxmax、w wopop关系关系 当当外外界界压压( (振振) ) 实实能能量量改改变变时时，r rdmax wop 关关系系曲曲线线基基

15、本本形形态态不不变变，但但是是r rdmax的的位位置置会会发发生生改改变变，能能量量大大，r rdmax也也增增加加，相应的相应的wop反而减少。反而减少。为什么？为什么？ 这这这这是是是是因因因因为为为为：能能能能量量量量增增增增加加加加后后后后，即即即即使使使使在在在在较较较较小小小小含含含含水水水水量量量量的的的的条条条条件件件件下下下下，也也也也能能能能使使使使土土土土颗颗颗颗粒粒粒粒发发发发生生生生相相相相对对对对移移移移而而而而使使使使土土土土体体体体密密密密实实实实度度度度增增增增加加加加，因因因因压压压压( ( ( (振振振振) ) ) )实实实实能能能能量量量量的的的的改改

16、改改变变变变而而而而产产产产生生生生的的的的不同压实曲线见图不同压实曲线见图不同压实曲线见图不同压实曲线见图2-2 2-2 2-2 2-2 图图图图2-2 2-2 2-2 2-2 压实功能对压实曲线的影响压实功能对压实曲线的影响压实功能对压实曲线的影响压实功能对压实曲线的影响 锤击数锤击数锤击数锤击数三、压实参数的确定三、压实参数的确定 压压实实参参数数首首先先通通过过室室内内的的击击实实试试验验初初步步确确定定后后，再再据据工工程程实际修正室内修正室内试验参数，参数，进而指而指导现场施工施工。具体步骤如下：。具体步骤如下： 1 1 室内击实试验操作步聚室内击实试验操作步聚 样样样样料料料料制

17、制制制备备备备：样样品品风风干干或或在在低低于于60600 0C C的的温温度度下下烘烘干干并并碾碾散散，过过5mm5mm样筛拌匀备用；样筛拌匀备用； 估估估估计计计计所所所所需需需需加加加加水水水水量量量量或或或或最最最最优优优优含含含含量量量量：测测定定土土样样风风干干含含水水量量，按按土土的的塑塑限限(I(IP P) ) 估估计计最最优优含含水水量量，依依次次相相差差约约2%2%，其其中中有有两两个个大大于于和和两两个个小小于最优含水量，计算所需的加水量于最优含水量，计算所需的加水量； 样样样样土土土土制制制制备备备备：按按预预定定含含水水量量制制备备试试样样。称称取取土土样样( (每每

18、个个2.5kg) 2.5kg) 、喷喷水浸润（时间水浸润（时间1212小时一昼夜）、静置、装袋、封存备用；小时一昼夜）、静置、装袋、封存备用；样样样样品品品品制制制制备备备备：装装桶桶击击实实。将将制制备备的的试试样样装装入入专专门门击击桶桶(600(600800g) 800g) ，用用专专用用锤锤( (重重2.5kg2.5kg锤锤底底直直径径5cm) 5cm) 击击实实，落落距距46cm46cm自自由由落落击击，每每层层2020击击( (对对粉粉、粘粘土土为为3030击击) ) ，重重复复填填、击击第第二二、三三层层，击击实实完完成成后后的的余土高度不得高于击实桶之顶面余土高度不得高于击实桶

19、之顶面10cm10cm； 水水水水量量量量测测测测定定定定：取取出出击击实实试试样样( (不不扰扰动动) )并并从从中中心心取取2 2个个151530g30g的的击击实实土，测定其土，测定其含水量含水量； 不不不不同同同同预预预预制制制制样样样样击击击击实实实实试试试试验验验验：按按、重重复复进进行行其其它它不不同同预预制制含含水水量量试试样的样的击实试验击实试验； 计计计计算算算算与与与与绘绘绘绘图图图图：计计算算上上述述5 5个个不不同同含含水水量量( (w w) ) 试试样样的的5 5个个相相应应干干密密度度r rd d，并并绘绘制制出出r rd d - - w w关关系系曲曲线线，并并

20、获获得得r rd dmax max 、w wopop( (图图2-1)2-1)。此此外外，在在室室内内还还可可以以根根据据不不同同的的锤锤击击数数( (即即不不同同的的压压实实能能量量) ) 得得到到数数条条r rd d- - w w 关系数线关系数线( (图图2-2)2-2)。 图图2- -1 砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线 图图图图2-2 2-2 2-2 2-2 压实功能对压实曲线的影响压实功能对压实曲线的影响压实功能对压实曲线的影响压实功能对压实曲线的影响 击实试验击实试验 轻型：粒径小于5毫米重型：粒径小于40毫米25cm25cm下，分

21、三层击实下，分三层击实56cm56cm下，分下，分5 5层击实层击实击击击击实实实实仪仪仪仪手柄手柄导桶导桶击锤击锤击实桶击实桶导杆导杆土样土样底板底板击实仪结构示意图击实仪结构示意图图图21图图2-22-2 击击实实过过程程实实际际上上就就是是确确定定不不同同击击实实度度下下的的干干密密度度rd 与与含含水量间的水量间的 w 关系关系三、压实参数的确定三、压实参数的确定 2 2、依据工程实际修正室内试验参数、依据工程实际修正室内试验参数 施工机械，施工机械，虚铺土厚度虚铺土厚度、碾压碾压遍数遍数，填筑含水量填筑含水量等都须由工地等都须由工地试验确定。试验确定。（什么是虚铺土厚度（什么是虚铺土

22、厚度？）？）图图图图2-3 2-3 2-3 2-3 工地试验与室内击实试验的比较工地试验与室内击实试验的比较工地试验与室内击实试验的比较工地试验与室内击实试验的比较a-a-碾压碾压6 6遍遍; b-; b-碾压碾压1212遍遍; c-; c-碾压碾压2424遍遍; ; d-d-室内击实试验室内击实试验 实实实实际际际际中中中中，由由由由于于于于土土土土层层层层现现现现场场场场条条条条件件件件与与与与室室室室内内内内试试试试验验验验条条条条件件件件不不不不同同同同，很很很很难难难难得得得得到到到到与与与与室室室室内内内内试试试试验验验验一一一一样样样样的的的的结结结结果果果果，需需需需要要要要与

23、与与与室室室室内内内内试试试试验验验验结结结结果果果果进进进进行行行行比比比比较较较较后后后后适适适适当当当当的的的的修修修修正正正正( ( ( (图图图图2-2-2-2-3)3)3)3)。 对对现现场场的的压压实实，通通常常以以压压实实系系数数lclc( (土土的的控控制制干干密密度度r rd d与与r rd dmaxmax之之比比) ) 与与施施工工含含水水量量( (最最优优含含水水量量w wopop2%) 2%) 来来进进行行检检验验。不不同同结结构构对对土土体体密密实实度度的的要要求求见见表表2-12-1图图图图2-3 2-3 2-3 2-3 工地与室内击实试验比较工地与室内击实试验比

24、较工地与室内击实试验比较工地与室内击实试验比较碾压碾压6(a),12(b),24(c)6(a),12(b),24(c)遍遍; d-; d-室内击实试验室内击实试验 表表表表2-1 2-1 不同结构对土体密实度的要求不同结构对土体密实度的要求不同结构对土体密实度的要求不同结构对土体密实度的要求 第二章第二章第二章第二章 换填法处理换填法处理换填法处理换填法处理 第三节第三节第三节第三节 施工方法与砂施工方法与砂施工方法与砂施工方法与砂( ( ( (碎碎碎碎) ) ) )石垫层设计石垫层设计石垫层设计石垫层设计一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法 对对软软土土地地基基，虽虽然然不不同同

25、材材料料的的垫垫层层其其应应力力分分布布稍稍有有不不同同，但但从从试试验验结结果果分分析析，其其极极限限承承载载力力都都比比较较接接近近。此此外外，通通过过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似。沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似。 因因此此，各各种种材材料料的的垫垫层层设设计计计计算算方方法法相相同同，并并按按砂砂( (砂砂石、碎石石、碎石) )垫层的计算方法进行。垫层的计算方法进行。 对对于于特特殊殊土土地地基基，所所考考虑虑解解决决问问题题的的关关键键不不同同，故故在在设设计上有所差异。计上有所差异。 1 1、机械碾压法、机械碾压法、机械碾压法、机械碾压法 常用机械：常用

26、机械：常用机械：常用机械：平碾、羊足碾、压路机等（注意适用条件）平碾、羊足碾、压路机等（注意适用条件） 适用条件：适用条件：适用条件：适用条件：大面积填土和杂填土等土方量较大的工程。大面积填土和杂填土等土方量较大的工程。 试验与施工：试验与施工：试验与施工：试验与施工：为了将室内实验结果用于设计与施工，必须为了将室内实验结果用于设计与施工，必须研究室内击实实验与现场碾压的关系。所有施工参数研究室内击实实验与现场碾压的关系。所有施工参数( (包括包括施工机械、铺筑厚度、碾压遍数、填筑含水量等施工机械、铺筑厚度、碾压遍数、填筑含水量等) )，要注意，要注意现场对压实系数现场对压实系数c c与最优含

27、水量与最优含水量w wopop的控制。的控制。 施工质量控制：施工质量控制：施工质量控制：施工质量控制：a:a:土的含水量应为土的含水量应为最优含水量最优含水量w w w wopopopop；b:b:b:b:土土土土的分层厚度的分层厚度的分层厚度的分层厚度300mm300mm300mm300mm左右；左右；左右；左右；c:c:c:c:检测检测检测检测压实系数压实系数c c与与与与r rd dmaxmax （由设（由设（由设（由设计确定）。计确定）。计确定）。计确定）。一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法2 2、振动压实法、振动压实法、

28、振动压实法、振动压实法 常用机械：常用机械：常用机械：常用机械：振动压实机振动压实机 适用条件：适用条件：适用条件：适用条件：杂填土、炉渣、细砂、碎石土等杂填土、炉渣、细砂、碎石土等透水性较好的地透水性较好的地基土基土。 压实效果：压实效果：压实效果：压实效果：压实效果与填土成分、振动时间等因素有关，压实效果与填土成分、振动时间等因素有关，压实效果与填土成分、振动时间等因素有关，压实效果与填土成分、振动时间等因素有关，因因因因此施工前需要作此施工前需要作此施工前需要作此施工前需要作试振试振试振试振，得出下沉量与时间的关系曲线。其关，得出下沉量与时间的关系曲线。其关，得出下沉量与时间的关系曲线。

29、其关，得出下沉量与时间的关系曲线。其关系曲线当然与所用振动机械振幅、频率、重量、振动力有关。系曲线当然与所用振动机械振幅、频率、重量、振动力有关。系曲线当然与所用振动机械振幅、频率、重量、振动力有关。系曲线当然与所用振动机械振幅、频率、重量、振动力有关。 注注注注 意：意：意：意：不宜用于地下水位高的地基处理，否则要先采不宜用于地下水位高的地基处理，否则要先采用排水措施降水，并注意边坡稳定，防止塌土混入砂石垫层用排水措施降水，并注意边坡稳定，防止塌土混入砂石垫层中。中。一、施工方法一、施工方法一、施工方法一、施工方法3 3、重锤夯实法、重锤夯实法、重锤夯实法、重锤夯实法 常常常常用用用用机机机

30、机械械械械：由由起起重重机机将将重重锤锤提提至至一一定定高高度度后后自自由由落下，重复夯击使土密实。落下，重复夯击使土密实。施工要求：施工要求：施工要求：施工要求：锤重锤重1530kN1530kN，落距，落距2.54.5m2.54.5m，夯打，夯打812812遍，影响深度遍，影响深度1.2m1.2m左右。左右。二、砂二、砂二、砂二、砂( (砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石) )垫层设计垫层设计垫层设计垫层设计 垫层设计的基本要求有两个：垫层设计的基本要求有两个： 1 1）既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防

31、止垫层向两则挤出而增大垫层的竖层，又要有足够的宽度以防止垫层向两则挤出而增大垫层的竖向变形量。向变形量。0 0 0 0 垫层设计的基本要求垫层设计的基本要求垫层设计的基本要求垫层设计的基本要求 因此因此垫层设计的主要内容是确定垫层合理的厚度和宽垫层设计的主要内容是确定垫层合理的厚度和宽度；度； 2 2）在设计垫层厚度和宽度时，还应当使垫层下卧土层顶在设计垫层厚度和宽度时，还应当使垫层下卧土层顶面的压力满足不大于面的压力满足不大于下卧层承载力下卧层承载力的要求。的要求。 1 1 1 1 垫层厚度的确定垫层厚度的确定垫层厚度的确定垫层厚度的确定 图图中中D D为为基基础础深深度度，垫垫层层厚厚度度

32、z z的的确确定定依依据据是是垫垫层层底底部部软软弱弱土土层层的的承承载载力力。因因此此，作作用用于于垫垫层层底底面面处处土土的的自自重重应应力力p p p pczczczcz和和相相应应的的载载荷荷效效应应标标准准组组合合时时的的垫垫层层底底面面处处的的附附加加压压力力p p p pz z z z之之和和应应当当不不大大于于垫垫层层底底面面处处经经过过修修正正后后的的地地基基承承载载力力特特征征值值（亦亦即即下下卧卧层层的的允允许许承承载力载力） f fa az z，即即 : p pz z+ +p pczczf fa az z (2-1)(2-1) 二、砂二、砂二、砂二、砂( (砂石、碎石砂

33、石、碎石砂石、碎石砂石、碎石) )垫层设计垫层设计垫层设计垫层设计 ( (单位均为单位均为单位均为单位均为kPa)kPa) 其其中中的的附附加加应应力力PzPz 可可利利用用弹弹性性理理论论的的土土中中应应力力公公式式求求得得，也也可可以以按按建建筑筑地地基基处处理理技技术术规规范范JGJ79-2002JGJ79-2002中中的的扩扩散散角角法法简化计算：简化计算：图图图图3-1 3-1 垫层剖面示意图垫层剖面示意图垫层剖面示意图垫层剖面示意图1 1、砂垫层；、砂垫层；、砂垫层；、砂垫层；2 2、回填土；、回填土；、回填土；、回填土；3 3、基础、基础、基础、基础 Pz Pcz自重应力自重应力

34、p pczcz附加压力附加压力p pz z 式式中中: b：矩矩形形基基础础或或条条形形基基础础底底面面的的宽宽度度(m)；l ：矩矩形形基基础础底底面面的的长长度度(m)；pk ：相相应应于于荷荷载载效效应应标标准准组组合合时时，基基础础底底面面处处的的平平均均压压力力值值(kPa)；pc ：基基础础底底面面处处土土的的自自重重压压力力值值(kPa)； z ：基基础础底底面面下下垫垫层层的的厚厚度度(m)；q q ： 垫垫层层的的压压力力扩扩散散角角()，宜通过试验确定，当无试验资料时，可，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按表按表2-2采用采用。 附加压力附加压力附加压力附加压力p pz

35、z的计算的计算的计算的计算表表表表2-2 2-2 2-2 2-2 压力扩散角压力扩散角压力扩散角压力扩散角( ( ( (o o o o) ) ) ) 说明：说明：说明：说明：(1) 、当、当zb 0.25，除灰土仍取，除灰土仍取=280外，其余材料取外，其余材料取=00，必要，必要时，宜由试验确定；时，宜由试验确定；(2) 、0.25Z/b 200kPa 时，时，bb+(0b+(00.35)0.35)z 当当 200200f侧侧120k120kPa a 时，时，bb+(0.6b+(0.61.0)1.0)z 当当 f侧侧120 k120 kPa a 时，时，bb+(1.6b+(1.62.0)2.

36、0)z 垫垫层层底底面面宽宽度度b确确定定之之后后，垫垫层层顶顶面面宽宽度度可可从从垫垫层层底底面面两两侧侧向向上上，按按基基坑坑开开挖挖期期间间保保持持边边坡坡稳稳定定的的当当地地经经验验放放坡坡确定。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于确定。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于30cm。 3 3 3 3 垫层承载力的确定垫层承载力的确定垫层承载力的确定垫层承载力的确定 二、砂二、砂二、砂二、砂( (砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石) )垫层设计垫层设计垫层设计垫层设计 地基承载力地基承载力：指：指地基承受建筑物荷载的能力。地基承受建筑物荷载的能力。 决决定定垫垫层层的的承承载载力力的的主主

37、要要因因素素：取取决决于于填填筑筑材材料料性性质质，施施工工机机具具能能量量大大小小以以及及施施工工质质量量优优劣劣等等因因素素。一一般般通通过过现现场场试试验验确定。确定。 垫垫层层的的承承载载力力的的确确定定： 宜宜通通过过现现场场载载荷荷试试验验、标标贯贯试试验验等等方方法法确确定定，并并应应进进行行下下卧卧层层承承载载力力的的验验算算。表表2-32-3是是各各类类垫垫层层承承载力参考值，只是对无试验资料时的一种针对一般工程的办法。载力参考值，只是对无试验资料时的一种针对一般工程的办法。 地地基基在在基基础础荷荷载载作作用用下下，如如发发生生整整体体剪剪切切破破坏坏而而丧丧失失其其稳稳定

38、定性性，建建筑筑物物有有倾倾斜斜、倒倒塌塌等等危危险险，因因此此，地地基基设设计计中中应应验验算算地地基基的的承承载载力力，看其是否超出其看其是否超出其容许承载力容许承载力。 表表表表2-3 2-3 2-3 2-3 各类垫层承载力参考值各类垫层承载力参考值各类垫层承载力参考值各类垫层承载力参考值 平板载荷试验确定地基承载力平板载荷试验确定地基承载力由试验结果可绘制由试验结果可绘制ps关系曲线，并推断出地关系曲线，并推断出地基的极限荷载与承载力基的极限荷载与承载力特征值特征值( ( ( (临塑压力临塑压力临塑压力临塑压力p pcrcr, ,极限极限极限极限承载力承载力承载力承载力p pu u)

39、) ) )。 承载力特征值由载荷试承载力特征值由载荷试验验ps关系关系曲线确定（四曲线确定（四种情况）：种情况）：荷载试验荷载试验ps曲线曲线 0spcrpuabcs1p1.1.1.1.p ps s曲线上有比例界限时，曲线上有比例界限时，曲线上有比例界限时，曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；取该比例界限所对应的荷载值；取该比例界限所对应的荷载值；取该比例界限所对应的荷载值；2 2. . . .极极极极限限限限荷荷荷荷载载载载小小小小于于于于对对对对应应应应比比比比例例例例界界界界限限限限荷荷荷荷载载载载值值值值的的的的2 2倍倍倍倍时时时时，取取取取极极极极限限限限荷荷荷荷载载载

40、载值值值值的的的的一一一一半；半；半；半；3 3. . . .当当当当不不不不能能能能按按按按上上上上述述述述要要要要求求求求确确确确定定定定时时时时，当当当当压压压压板板板板面面面面积积积积为为为为0.250.250.50m0.50m2 2，可可可可取取取取沉沉沉沉降降降降量量量量与与与与基基基基础础础础宽宽宽宽度度度度之之之之比比比比(s/b)=0.01(s/b)=0.010.0150.015所所所所对对对对应应应应的的的的荷荷荷荷载载载载，但但但但其其其其值值值值不应大于最大加载量的一半。不应大于最大加载量的一半。不应大于最大加载量的一半。不应大于最大加载量的一半。4 4当当当当试试试试

41、验验验验实实实实测测测测值值值值的的的的极极极极差差差差不不不不超超超超过过过过其其其其平平平平均均均均值值值值的的的的30%30%时时时时，取取取取此此此此平平平平均均均均值值值值作为该土层的作为该土层的作为该土层的作为该土层的地基承载力特征值地基承载力特征值地基承载力特征值地基承载力特征值f fak ak ( (同一土层实验不应少于三点同一土层实验不应少于三点同一土层实验不应少于三点同一土层实验不应少于三点) )。原位荷载试验装置原位荷载试验装置荷荷 载载试坑试坑支墩支墩次梁次梁主梁主梁承压板承压板千斤顶千斤顶百分表百分表基准梁基准梁 贯入阻抗用贯入器贯入土中贯入阻抗用贯入器贯入土中30c

42、m30cm的锤击数的锤击数N63.5N63.5表示表示,N63.5,N63.5也称为标贯击数。也称为标贯击数。右图：右图：1-1-穿心锤穿心锤;2-;2-锤垫锤垫;3-;3-触探杆触探杆;4-;4-锤头锤头. .修正后得标准贯入击数修正后得标准贯入击数N N查表得：查表得： 承载力标准值承载力标准值: :标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验 ? ? ? ? 标标准准贯贯入入试试验验(SPT)(SPT)是是动动力力触触探探的的一一种种，它它利利用用一一定定的的锤锤击击动动能能（锤锤重重63.5kg63.5kg，落落距距76cm76cm）, ,将将一一定定规规格格的的对对开开管管式式的

43、的贯贯入入器器打打入入钻钻孔孔孔孔底底的的土土中中，根根据据打打入入土土中中的的贯贯阻阻抗抗，判判别别土土层的工程性质。层的工程性质。标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验确定垫层承载力确定垫层承载力确定垫层承载力确定垫层承载力4 4 4 4 沉降计算沉降计算沉降计算沉降计算 二、砂二、砂二、砂二、砂( (砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石) )垫层设计垫层设计垫层设计垫层设计 垫垫层层断断面面确确定定之之后后，对对于于重重要要建建筑筑物物或或垫垫层层下下面面尚尚存存在在较较弱弱下下卧卧层层的的建建筑筑物物，还还应应进进行行地地基基的的沉沉降降变变形形计计算。算。 在在进进行行

44、地地基基沉沉降降变变形形计计算算时时应应考考虑虑邻邻近近基基础础对对软软弱弱下卧层顶面应力叠加的影响。下卧层顶面应力叠加的影响。 当当超超出出原原地地面面标标高高的的垫垫层层或或换换填填材材料料的的重重度度高高于于天天然然土土层层重重度度时时，宜宜及及早早换换填填，并并应应考考虑虑其其附附加加的的荷荷载载对对建筑及邻近建筑的影响。建筑及邻近建筑的影响。 垫层地基的变形由垫层变形和下卧层变形组成垫层地基的变形由垫层变形和下卧层变形组成( (两种情况两种情况) )。 1 1）换换填填垫垫层层在在满满足足垫垫层层厚厚度度与与宽宽度度条条件件下下 现现现现行行行行规规规规范范范范（JGJ79 JGJ7

45、9 JGJ79 JGJ79 - - - -2002200220022002）第第第第4.2.14.2.14.2.14.2.1条条条条、第第第第4.2.24.2.24.2.24.2.2条条条条 ，和和表表2-42-4 规规规规范范范范第第4.2.64.2.6条条 的的条条件件下下，垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。施工方法施工方法施工方法施工方法换填材料类别换填材料类别换填材料类别换填材料类别压实系数压实系数压实系数压实系数 c c碾碾碾碾压压压压、振振振振密密密密或夯实或夯实或夯实或夯实 碎石、卵石碎石、卵石碎石、卵石碎石、卵石0.940.940.97

46、0.97砂夹石（其中碎石、卵石占全重的砂夹石（其中碎石、卵石占全重的砂夹石（其中碎石、卵石占全重的砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%30%50%50%）土夹石（其中碎石、卵石占全重的土夹石（其中碎石、卵石占全重的土夹石（其中碎石、卵石占全重的土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%30%50%50%）碾碾碾碾压压压压、振振振振密密密密或夯实或夯实或夯实或夯实中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑 0.940.940.970.97粉质粘土粉质粘土粉质粘土粉质粘土灰土灰土灰土灰土0.950.95粉煤灰粉

47、煤灰粉煤灰粉煤灰0.900.900.950.952-4 2-4 各种垫层的压实标准各种垫层的压实标准各种垫层的压实标准各种垫层的压实标准 2 2）对对沉沉降降要要求求严严的的或或垫垫层层厚厚的的建建筑筑，应应计计算算垫垫层层自自身身的的变变形形。垫垫层层下下卧卧层层的的变变形形量量可可按按现现行行建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范GB GB 50007 50007 的的有有关关规规定定计计算算。表表2-52-5是是现现行行国国家家标标准准制制定定的的建筑物的地基变形允许值。建筑物的地基变形允许值。 表表表表2-5 2-5 2-5 2-5 建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值建筑物

48、的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值 计计算算地地基基变变形形时时地地基基内内的的应应力力分分布布可可采采用各向同性均质线性变形体理论。用各向同性均质线性变形体理论。其最终变形量的计算公式其最终变形量的计算公式 ：表表表表2-6 2-6 2-6 2-6 沉降计算经验系数沉降计算经验系数沉降计算经验系数沉降计算经验系数y y y y s s （建筑地基基础设计规范之表（建筑地基基础设计规范之表（建筑地基基础设计规范之表（建筑地基基础设计规范之表5-3-5-3-5 5） 为变形计算深度范为变形计算深度范为变形计算深度范为变形计算深度范围内压缩模量的当量值。围内压缩模量的当量值。围内压缩模量的当量

49、值。围内压缩模量的当量值。应按右式计算应按右式计算应按右式计算应按右式计算: : : : 式中式中式中式中 A A A Ai i i i第第第第i i i i层土附加层土附加层土附加层土附加应力系数沿土层厚度的应力系数沿土层厚度的应力系数沿土层厚度的应力系数沿土层厚度的积分值；积分值；积分值；积分值；地基变形计算深度地基变形计算深度zn（右（右5.3.5）应符）应符合右式要求合右式要求: 式中式中 : : 在在计算深度范算深度范围内第内第i i层土的计算变形值层土的计算变形值, , 在由计算在由计算深度向上取厚度为深度向上取厚度为z z的土层计算变形值的土层计算变形值DzDz（见图）并按表（见

50、图）并按表2-62-6确定。确定。 5 5 5 5 材料要求材料要求材料要求材料要求 二、砂二、砂二、砂二、砂( (砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石砂石、碎石) )垫层设计垫层设计垫层设计垫层设计 就砂垫层材料而言，注意四个方面：就砂垫层材料而言，注意四个方面：就砂垫层材料而言，注意四个方面：就砂垫层材料而言，注意四个方面：pp 宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑，且屑，且屑，且屑，且粒径小于粒径小于粒径小于粒径小于2mm2mm的

51、部分不应超过垫层材料总重的的部分不应超过垫层材料总重的的部分不应超过垫层材料总重的的部分不应超过垫层材料总重的45%45%；pp 应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质；应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质；应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质；应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质； pp 当使用粉细砂或石粉（粒径小于当使用粉细砂或石粉（粒径小于当使用粉细砂或石粉（粒径小于当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm0.075mm的部分不超过总的部分不超过总的部分不超过总的部分不超过总重的重的重的重的9%9%）时，应掺入不少于总重）时，应掺入不少于总重）时，应掺入不少于总重）时，应掺入不少于总重3

52、0%30%的碎石或卵石。砂石的的碎石或卵石。砂石的的碎石或卵石。砂石的的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于最大粒径不宜大于最大粒径不宜大于最大粒径不宜大于50mm50mm。pp 对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。 某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础。某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础。1) 宽宽1.2m，埋深，埋深1 m; 2) 上部结构传至地面的中心荷载为上部结构传至地面的中心荷载为120kNm; 3) 基础及上覆土的平均重度为基础及上覆土

53、的平均重度为20kNm3;4) 地基土表层为粉质黏土，厚地基土表层为粉质黏土，厚1m，重度为，重度为17.5kNm3；5) 第第二二层层为为淤淤泥泥，厚厚15m，饱饱和和土土重重度度为为17.8kNm3，地地基基承载力特征值承载力特征值fak50kPa；6) 第三层为密实的砂砾石第三层为密实的砂砾石;7) 地下水距地表为地下水距地表为1 m。 因因为为地地基基土土软软弱弱，不不能能承承受受建建筑筑物物荷荷载载，所所以以要要求求设设计计砂砂垫层处理地基。垫层处理地基。【例题例题例题例题】练题【解解】 (1) 假设砂垫层的厚度为假设砂垫层的厚度为1.5m，并要求分层碾压夯实，干，并要求分层碾压夯实

54、，干密度大于密度大于1.5tm3。 (2) 砂垫层厚度的验算砂垫层厚度的验算 砂垫层底面的自重应力为：砂垫层底面的自重应力为：砂垫层底面的附加应力为：砂垫层底面的附加应力为：p pczcz p pz z上部结构重上部结构重上部结构重上部结构重基础与上覆土重基础与上覆土重基础与上覆土重基础与上覆土重根据题意，计算基底平均压力根据题意，计算基底平均压力 根据砂垫层底面下卧淤泥层的地基承载力特征值根据砂垫层底面下卧淤泥层的地基承载力特征值(已知条已知条件件)fak50kPa ，再经深度修正后得地基承载力特征值。，再经深度修正后得地基承载力特征值。b 、d基础宽度与地基埋深的承载力修正系数基础宽度与地

55、基埋深的承载力修正系数(表表2-7);m基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重f fazaz17.8-10(17.8-10(水水水水) )根据表根据表根据表根据表2-7 2-7 b b 为零为零为零为零表表表表2-7 2-7 2-7 2-7 承载力修正系数承载力修正系数承载力修正系数承载力修正系数( ( ( (建筑地基基础设计规范表建筑地基基础设计规范表建筑地基基础设计规范表建筑地基基础设计规范表5-2-45-2-4）计算砂垫层底面的总应力计算砂垫层底面的总应力计算砂垫层底面的总应力计算砂垫层底面的总应力( (自重应力附加应力自重应力附加应力自重应力附加应力自重应力附加应力) )： P Pcz cz + + p pz z (3) 确定砂垫层的底宽确定砂垫层的底宽b b ，为，为(4)(4) 绘制砂垫层剖面如右图绘制砂垫层剖面如右图绘制砂垫层剖面如右图绘制砂垫层剖面如右图所示所示所示所示砂垫层设计剖面图砂垫层设计剖面图砂垫层设计剖面图砂垫层设计剖面图第二讲 结束