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1、土力学与地基基础土力学与地基基础- -第十章第十章- -地基处理地基处理10.1 概述概述 10.2 换土垫层法换土垫层法10.3 复合地基复合地基10.4 加密法加密法10.5 预压加固法预压加固法10.6 胶结法（化学加固法）胶结法（化学加固法）10.7 土工合成材料土工合成材料（加筋法）（加筋法）本章目录本章目录10.1 10.1 概述概述 浅基础浅基础, ,当承载力、沉降、液化、冻当承载力、沉降、液化、冻胀等不满足设计要求时胀等不满足设计要求时(1) 采用深基础、桩基础采用深基础、桩基础(2) 地基处理，改善土性地基处理，改善土性10.1 10.1 概述概述地基处理的目的地基处理的目的
2、1 提高土的强度提高土的强度-地基承载力地基承载力2 增加土的刚度增加土的刚度-减少地基沉降量减少地基沉降量3 改善地基土的水力特性改善地基土的水力特性 (1)防渗：防渗：堤坝、闸基、池堤坝、闸基、池 (2)排水：排水：软基固结渗流、挡土墙排水软基固结渗流、挡土墙排水 (3)渗透稳定性：渗透稳定性：长江大堤的管涌、流土（采用反滤）长江大堤的管涌、流土（采用反滤） (4)抗冻性抗冻性4 改善抗震性能改善抗震性能 (1)液化：液化：加密加密 (2)震陷：震陷：干松砂和溶洞干松砂和溶洞10.1 10.1 概述概述地基处理的对象地基处理的对象软弱地基软弱地基不良地基不良地基淤淤 泥泥 土土 e1.5，
3、 L (IL1.0)淤泥质土淤泥质土 e=1.01.5， L (IL1.0)泥炭土泥炭土 ，泥炭质土，泥炭质土冲填土冲填土湿陷性黄土湿陷性黄土膨胀土膨胀土冻土冻土松砂松砂 Dr 0.85 饱和液化饱和液化,干土震陷干土震陷人工填土，杂填土人工填土，杂填土10.1 10.1 概述概述湿陷性黄土湿陷性黄土以粉土为主以粉土为主孔隙比大孔隙比大 e1.0天然密度小天然密度小 1.41.65 g/cm3富含碳酸盐类富含碳酸盐类遇水沉降增大，称湿陷性遇水沉降增大，称湿陷性成因：成因：风成，部分水成风成，部分水成特点：特点：湿陷性湿陷性又分：又分：自重湿陷性自重湿陷性黄土地基和黄土地基和非自重湿陷性非自重湿
4、陷性黄土地基黄土地基 湿陷性湿陷性黄土黄土10.1 10.1 概述概述地基处理的方法地基处理的方法换土垫层法换土垫层法加密法加密法深层压密法深层压密法土工合成材料土工合成材料化学加固法化学加固法方法众多，方法众多，分类不统一分类不统一 复合地基复合地基换填法换填法浅层压密法浅层压密法强夯法强夯法挤密桩复合地基挤密桩复合地基预压加固法预压加固法冻结法冻结法胶结法胶结法10.2 10.2 换土垫层法换土垫层法 b 回填土回填土垫层材料垫层材料卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或 3:7工业废料：工业废料：粉煤灰，矿渣粉煤灰，矿渣垫层
5、厚度垫层厚度一般：一般：0.53m垫层设计垫层设计持力层：持力层： p f下卧层：下卧层： pZ + pCZ fz+d压实系数压实系数 c= d/ dmax 0.9310.2 10.2 换土垫层法换土垫层法 b 回填土回填土B = b+2ztg dz 填填z pCZ pCD要求：要求：pZ + pCZ fz+d以条基为例以条基为例10.3 10.3 复合地基复合地基桩土应力比：桩土应力比：n= p / s面积置换率：面积置换率：m=Ap/A复合地基复合地基散体材料桩复合地基散体材料桩复合地基柔性桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基刚性桩复合地基砂石桩、砂桩；搅拌桩、水泥砂石桩、砂桩；搅拌桩、
6、水泥土桩、土桩、灰土桩、土桩、土桩、灰土桩、CFG桩；桩；混凝土桩混凝土桩桩与土共同变形，共同承桩与土共同变形，共同承载；非均质，各向异性载；非均质，各向异性 与桩基区别与桩基区别？10.3 10.3 复合地基复合地基复合地基的承载力复合地基的承载力(1) 公式计算公式计算(2) 载荷试验载荷试验桩土应力比桩土应力比与土性有关，随荷载与土性有关，随荷载过程变化。对于碎石桩过程变化。对于碎石桩n=24复合地基的压缩模量复合地基的压缩模量单桩载荷试验，复合地基载荷试验单桩载荷试验，复合地基载荷试验10.4 10.4 加密法加密法目的：目的：降低压缩性，提高强度降低压缩性，提高强度加密法加密法深层压
7、密法深层压密法浅层压密法浅层压密法强夯法强夯法挤密桩复合地基（深层挤密法）挤密桩复合地基（深层挤密法）预压加固法预压加固法其它：其它：爆破压密爆破压密10.4 10.4 加密法加密法土的压实原理土的压实原理饱和曲线饱和曲线粘性土粘性土砂土砂土粘性土粘性土在某种压实功能下在某种压实功能下（标准压实功能）（标准压实功能）达到达到最最密时密时的含水量称为的含水量称为最优含最优含水量水量，对应的干密度称为，对应的干密度称为最大干密度最大干密度砂土：砂土：不存在最优含水量不存在最优含水量；在完全风干和饱和两种状在完全风干和饱和两种状态下易于击实态下易于击实；潮湿状态潮湿状态下下不易不易击实击实1 1 机
8、械压密法机械压密法(1) 重锤夯实重锤夯实锤重：锤重：12t，落距：，落距：3.54.0m，有效深度：有效深度：1.52.5m，承载力：，承载力：100150kPa(2) 碾压碾压压路机、推土机、羊足碾，分层铺土，分层压实。压路机、推土机、羊足碾，分层铺土，分层压实。每层填土每层填土3040cm，承载力：，承载力：80120kPa(3) 振动压实振动压实对砂土、砂性杂填土很有效，对砂土、砂性杂填土很有效，有效深度：有效深度：1.5m，承载力：，承载力：100200kPa10.4 10.4 加密法加密法浅层压密，一般用做浅层压密，一般用做地基表层处理地基表层处理Pneumatic tired r
9、ollerSheepsfoot roller10.4 10.4 加密法加密法2 2 强夯法强夯法锤重：锤重：825t，最大，最大200t落距：落距：825m有效深度：有效深度：510m承载力：承载力：180250kPa19691969年，法国年，法国19781978年，中国年，中国强夯设备：强夯设备：夯锤，起重机，脱钩装置夯锤，起重机，脱钩装置加固机理：加固机理：动态能量动态能量, 波的传播和密实固结波的传播和密实固结加固效果：加固效果：提高承载力、减小沉降量，提高承载力、减小沉降量， 消除液化可能、消除湿陷性等消除液化可能、消除湿陷性等10.4 10.4 加密法加密法优优 缺缺 点：点：经济
10、；噪音经济；噪音新发展：新发展：强夯置换法强夯置换法3 3 挤密桩复合地基（深层挤密法）挤密桩复合地基（深层挤密法）(1) (1) 沉管挤密法沉管挤密法 沉管：沉管：封口或者活瓣；封口或者活瓣； 打入，加料，拔出；振动打入，加料，拔出；振动, ,锤击锤击 材料：材料：土桩土桩( (原位粘性土再夯入原位粘性土再夯入) )； 灰土桩、碎石桩、石灰桩、水泥土桩、灰土桩、碎石桩、石灰桩、水泥土桩、 二灰桩二灰桩( (加粉煤灰加粉煤灰) )适用于填土、松砂、湿陷性黄土、一般粘性土适用于填土、松砂、湿陷性黄土、一般粘性土 Sr 60%10.4 10.4 加密法加密法!砂桩砂桩(2) 振冲法振冲法 设备：设
11、备：振冲器振冲器 d=270450mm，L=1.63m 原理：振：原理：振：偏心轮旋转，振动加密，使颗粒移动偏心轮旋转，振动加密，使颗粒移动 冲：冲：高压水从中间穿过，土颗粒振浮液化固结高压水从中间穿过，土颗粒振浮液化固结 加固挤密、振动液化、渗流固结加固挤密、振动液化、渗流固结 填料：填料：粗颗粒粗颗粒(粘细粒少粘细粒少)；级配好；最大颗粒；级配好；最大颗粒50mm适用于松砂适用于松砂, ,杂填土和一般粘性土，杂填土和一般粘性土，不适用于淤泥和淤泥质土不适用于淤泥和淤泥质土10.4 10.4 加密法加密法10.4 10.4 加密法加密法振冲器振冲器桩间距设计桩间距设计S已知：已知：桩径桩径d
12、，间距，间距S，孔隙比，孔隙比e1；计算：计算：挤密后孔隙比挤密后孔隙比e210.4 10.4 加密法加密法通常：通常：d、 e1已知，已知， e2也可确定也可确定待定：待定：间距间距S公式请自行推导公式请自行推导 桩与土形成桩与土形成复合地基复合地基，其承载力可通过载荷试验获得，其承载力可通过载荷试验获得10.5 10.5 预压加固法预压加固法预压加固法预压加固法堆载预压堆载预压降水预压降水预压真空预压真空预压适用于适用于饱和软粘土：饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、淤泥及淤泥质土、冲填土、 填海（湖）造田。填海（湖）造田。预压原理：预压原理： 饱和土的固结，土的塑性饱和土的固结，土的塑性
13、 原位自重应力原位自重应力 s 建筑物附加应力建筑物附加应力 z 预加压力预加压力 t=(1.21.5) z t e2 z e1ep s10.5 10.5 预压加固法预压加固法降水预压降水预压 z z10.5 10.5 预压加固法预压加固法真空预压真空预压10.5 10.5 预压加固法预压加固法-u堆载预压堆载预压1 12 2 分级堆载分级堆载 竖向排水砂井、塑料排水板竖向排水砂井、塑料排水板 水平排水垫层水平排水垫层堆载过快易失稳堆载过快易失稳10.5 10.5 预压加固法预压加固法真空预压不会失稳真空预压不会失稳 堆载预压的加载速率堆载预压的加载速率10.5 10.5 预压加固法预压加固法
14、K0Kfqp (p)不排水不排水pt固结度计算（砂井）固结度计算（砂井）10.5 10.5 预压加固法预压加固法dwdedw排水板排水板10.5 10.5 预压加固法预压加固法可以分解成两个方向的固结问题叠加（可以分解成两个方向的固结问题叠加（ Carrillo ）三维渗流固结问题三维渗流固结问题其中其中10.5 10.5 预压加固法预压加固法求解，得到求解，得到其中其中 固结度固结度 井径比井径比查表查表5-7 增加井径增加井径dw与减小间距与减小间距de哪个有效？哪个有效？10.6 10.6 胶结法胶结法化学加固方法化学加固方法灌浆法灌浆法高压喷射（旋喷）注浆法高压喷射（旋喷）注浆法深层搅
15、拌法深层搅拌法冷热处理方法冷热处理方法冻结法冻结法烧结法烧结法灌浆法灌浆法常用材料：常用材料：水泥或粘土水泥浆液；水泥或粘土水泥浆液； 化学材料：聚氨脂化学材料：聚氨脂 丙烯酰胺类（丙凝）丙烯酰胺类（丙凝）有毒性有毒性 硅酸盐类（水玻璃）硅酸盐类（水玻璃） 氢氧化钠溶液（碱液）氢氧化钠溶液（碱液）灌浆方法灌浆方法渗透灌浆渗透灌浆压密灌浆压密灌浆劈裂灌浆劈裂灌浆12310.6 10.6 胶结法胶结法可灌性问题，可灌性问题，粗砂以上粗砂以上可灌性好，可可灌性好，可用于粉细砂用于粉细砂10.6 10.6 胶结法胶结法高压喷射注浆法高压喷射注浆法注浆方法注浆方法旋喷法旋喷法定喷法定喷法摆喷法摆喷法适用
16、于：适用于：淤泥、淤淤泥、淤泥质土、一般粘性泥质土、一般粘性土、粉土、黄土、土、粉土、黄土、砂土、碎石土砂土、碎石土深层搅拌法深层搅拌法适用土质：适用土质：淤泥、淤泥质土、粉土、黄土、素填淤泥、淤泥质土、粉土、黄土、素填土、粘性土、无流动地下水的饱和松土、粘性土、无流动地下水的饱和松散砂土散砂土10.6 10.6 胶结法胶结法地基，高速公路，基坑支护地基，高速公路，基坑支护深层搅拌法深层搅拌法粉体喷搅法粉体喷搅法 湿法湿法 干法干法处理深度受限处理深度受限10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料功能功能过滤、排水、隔离、过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护加筋、防渗、防护过滤功能过滤功能10
17、.7 10.7 土工合成材料土工合成材料隔离功能隔离功能加筋功能加筋功能10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料加筋功能：桥台加筋加筋功能：桥台加筋10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料坝体加筋：法国某坝坝体加筋：法国某坝10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料三峡三峡防渗功能防渗功能10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料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垃圾填埋体的主要构成10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料本章小结本章小结10.1 概述概述 10.2 换土垫层法换土垫层法10.3 复合地基复合地基10.4 加密法加密法10.5 预压加固法预压加固法10.6 胶结法胶结法10.7 土工合成材料土工合成材料换土垫层法换土垫层法 复合地基复合地基加密法加密法机械压密法机械压密法强夯法强夯法深层挤密法深层挤密法预压加固法预压加固法堆载预压堆载预压降水预压降水预压真空预压真空预压胶结法：化学胶结法：化学加固法加固法灌浆法灌浆法高压喷射注浆法高压喷射注浆法深层搅拌法深层搅拌法渗透灌浆渗透灌浆压密灌浆压密灌浆劈裂灌浆劈裂灌浆土工合成材料土工合成材料结束结束
