土力學(xué)與地基基礎(chǔ)第十章地基處理

1、第十章第十章 地地 基基 處處 理理 10.1 概述概述 10.2 換土墊層法換土墊層法 10.3 復(fù)合地基復(fù)合地基 10.4 加密法加密法 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 10.6 膠結(jié)法（化學(xué)加固法）膠結(jié)法（化學(xué)加固法） 10.7 土工合成材料土工合成材料（加筋法）（加筋法） 本章目錄本章目錄 10.1 10.1 概述概述 淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ), ,當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹等當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹等 不滿足設(shè)計要求時不滿足設(shè)計要求時 (1) 采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ) (2) 地基處理，改善土性地基處理，改善土性 10.1 10.1 概述概述 地基處理的目的地基處理的目的 1 提高

2、土的強(qiáng)度提高土的強(qiáng)度-地基承載力地基承載力 2 增加土的剛度增加土的剛度-減少地基沉降量減少地基沉降量 3 改善地基土的水力特性改善地基土的水力特性 (1)防滲：防滲：堤壩、閘基、池堤壩、閘基、池 (2)排水：排水：軟基固結(jié)滲流、擋土墻排水軟基固結(jié)滲流、擋土墻排水 (3)滲透穩(wěn)定性：滲透穩(wěn)定性：長江大堤的管涌、流土（采用反濾）長江大堤的管涌、流土（采用反濾） (4)抗凍性抗凍性 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 地基處理的對象地基處理的對象 軟弱地基軟弱地基 不良地基不良地基 淤淤 泥泥 土土 e

3、1.5， L (IL1.0) 淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)土 e=1.01.5， L (IL1.0) 泥炭土泥炭土 ，泥炭質(zhì)土，泥炭質(zhì)土 沖填土沖填土 濕陷性黃土濕陷性黃土膨脹土膨脹土凍土凍土 松砂松砂 Dr 0.85 飽和液化飽和液化,干土震陷干土震陷 人工填土，雜填土人工填土，雜填土 10.1 10.1 概述概述 濕陷性黃土濕陷性黃土 以粉土為主以粉土為主 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 富含碳酸鹽類富含碳酸鹽類 遇水沉降增大，稱濕陷性遇水沉降增大，稱濕陷性 成因：成因：風(fēng)成，部分水成 風(fēng)成，部分水成 特點：特點： 濕陷性濕陷性 又分：又分：自重濕陷性自重濕

4、陷性黃土地基和黃土地基和非自重濕陷性非自重濕陷性黃土地基黃土地基 0 h hh pp s 015. 0 s 濕陷性濕陷性黃土黃土 10.1 10.1 概述概述 地基處理的方法地基處理的方法 換土墊層法換土墊層法 加密法加密法 深層壓密法深層壓密法 土工合成材料土工合成材料 化學(xué)加固法化學(xué)加固法 方法眾多，方法眾多， 分類不統(tǒng)一分類不統(tǒng)一 復(fù)合地基復(fù)合地基 換填法換填法 淺層壓密法淺層壓密法 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法 擠密樁復(fù)合地基擠密樁復(fù)合地基 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 凍結(jié)法凍結(jié)法 膠結(jié)法膠結(jié)法 10.2 10.2 換土墊層法換土墊層法 b 回填土回填土 墊層材料墊層材料 卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂卵石、

5、碎石、礫石、粗砂、中砂 素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或 3:7 工業(yè)廢料：工業(yè)廢料：粉煤灰，礦渣粉煤灰，礦渣 墊層厚度墊層厚度 一般：一般：0.53m 墊層設(shè)計墊層設(shè)計 持力層：持力層： p f 下臥層：下臥層： pZ + pCZ fz+d 壓實系數(shù)壓實系數(shù) c= d/ dmax 0.93 10.2 10.2 換土墊層法換土墊層法 b 回填土回填土 B = b+2ztg d z 填 填z pCZ pCD 要求：要求：pZ + pCZ fz+d ztgb bpp p CD z 2 )( zpp CDcz填 b dbF b GF p 以條基為例以條基為例 10.3 10.3 復(fù)合地

6、基復(fù)合地基 樁土應(yīng)力比：樁土應(yīng)力比：n= p / s 面積置換率：面積置換率：m=Ap/A 復(fù)合地基復(fù)合地基 散體材料樁復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基 柔性樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基 剛性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基 砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥 土樁、土樁、灰土樁、土樁、土樁、灰土樁、CFG樁；樁； 混凝土樁混凝土樁 樁與土共同變形，共同承樁與土共同變形，共同承 載；非均質(zhì)，各向異性載；非均質(zhì)，各向異性 與樁基區(qū)別？與樁基區(qū)別？ 10.3 10.3 復(fù)合地基復(fù)合地基 復(fù)合地基的承載力復(fù)合地基的承載力 (1) 公式計算公式計算 (2) 載荷試驗載荷試驗 樁土應(yīng)力比樁土應(yīng)力比與土性

7、有關(guān)，隨荷載與土性有關(guān)，隨荷載 過程變化。對于碎石樁過程變化。對于碎石樁n=24 復(fù)合地基的壓縮模量復(fù)合地基的壓縮模量 spppspk AAAAf)( sksspk sspk spspk fnmnmf mmnf mmf )1(1 )1(1 )1 ( )1 ( ssp EnmE)1(1 單樁載荷試驗，復(fù)合地基載荷試驗單樁載荷試驗，復(fù)合地基載荷試驗 10.4 10.4 加密法加密法 目的：目的：降低壓縮性，提高強(qiáng)度降低壓縮性，提高強(qiáng)度 加密法加密法 深層壓密法深層壓密法 淺層壓密法淺層壓密法 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法 擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法） 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 其它：其它：

8、爆破壓密爆破壓密 10.4 10.4 加密法加密法 土的壓實原理土的壓實原理 d 飽和曲線飽和曲線 d 粘性土粘性土砂土砂土 粘性土粘性土在某種壓實功能下在某種壓實功能下 （標(biāo)準(zhǔn)壓實功能）（標(biāo)準(zhǔn)壓實功能）達(dá)到達(dá)到最最 密時密時的含水量稱為的含水量稱為最優(yōu)含最優(yōu)含 水量水量，對應(yīng)的干密度稱為，對應(yīng)的干密度稱為 最大干密度最大干密度 砂土：砂土：不存在最優(yōu)含水量；不存在最優(yōu)含水量； 在完全風(fēng)干和飽和兩種狀在完全風(fēng)干和飽和兩種狀 態(tài)下易于擊實態(tài)下易于擊實；潮濕狀態(tài)潮濕狀態(tài) 下下不易不易擊實擊實 1 1 機(jī)械壓密法機(jī)械壓密法 (1) 重錘夯實重錘夯實 錘重：錘重：12t，落距：，落距：3.54.0m，

9、 有效深度：有效深度：1.52.5m，承載力：，承載力：100150kPa (2) 碾壓碾壓 壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾，分層鋪土，分層壓實。壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾，分層鋪土，分層壓實。 每層填土每層填土3040cm，承載力：，承載力：80120kPa (3) 振動壓實振動壓實 對砂土、砂性雜填土很有效，對砂土、砂性雜填土很有效， 有效深度：有效深度：1.5m，承載力：，承載力：100200kPa 10.4 10.4 加密法加密法 淺層壓密，一般用做淺層壓密，一般用做 地基表層處理地基表層處理 Pneumatic tired roller Sheepsfoot roller 10.4 10.4 加

10、密法加密法 2 2 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法 錘重：錘重：825t，最大，最大200t 落距：落距：825m 有效深度：有效深度：510m 承載力：承載力：180250kPa 19691969年，法國年，法國 19781978年，中國年，中國 強(qiáng)夯設(shè)備：強(qiáng)夯設(shè)備：夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置 加固機(jī)理：加固機(jī)理：動態(tài)能量動態(tài)能量, 波的傳播和密實固結(jié)波的傳播和密實固結(jié) 加固效果：加固效果：提高承載力、減小沉降量，提高承載力、減小沉降量， 消除液化可能、消除濕陷性等消除液化可能、消除濕陷性等 10.4 10.4 加密法加密法 優(yōu)優(yōu) 缺缺 點：點：經(jīng)濟(jì)；噪音經(jīng)濟(jì)；噪音 新發(fā)展：新發(fā)展：強(qiáng)夯置換

11、法強(qiáng)夯置換法 3 3 擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法） (1) (1) 沉管擠密法沉管擠密法 沉管：沉管：封口或者活瓣；封口或者活瓣； 打入，加料，拔出；振動打入，加料，拔出；振動, ,錘擊錘擊 材料：材料：土樁土樁( (原位粘性土再夯入原位粘性土再夯入) )； 灰土樁、碎石樁、石灰樁、水泥土樁、灰土樁、碎石樁、石灰樁、水泥土樁、 二灰樁二灰樁( (加粉煤灰加粉煤灰) ) 適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土 Sr 60% 10.4 10.4 加密法加密法 ! 砂樁砂樁 (2) 振沖法振沖法 設(shè)備：設(shè)備：振沖器振沖器 d=27

12、0450mm，L=1.63m 原理：振：原理：振：偏心輪旋轉(zhuǎn)，振動加密，使顆粒移動偏心輪旋轉(zhuǎn)，振動加密，使顆粒移動 沖：沖：高壓水從中間穿過，土顆粒振浮液化固結(jié)高壓水從中間穿過，土顆粒振浮液化固結(jié) 加固擠密、振動液化、滲流固結(jié)加固擠密、振動液化、滲流固結(jié) 填料：填料：粗顆粒粗顆粒(粘細(xì)粒少粘細(xì)粒少)；級配好；最大顆粒；級配好；最大顆粒50mm 適用于松砂適用于松砂, ,雜填土和一般粘性土，雜填土和一般粘性土， 不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土 10.4 10.4 加密法加密法 10.4 10.4 加密法加密法 振沖器振沖器 樁間距設(shè)計樁間距設(shè)計 S 已知：已知：樁徑樁徑d，間距，間

13、距S，孔隙比，孔隙比e1； 計算：計算：擠密后孔隙比擠密后孔隙比e2 10.4 10.4 加密法加密法 通常：通常：d、 e1已知，已知， e2也可確定也可確定 待定：待定：間距間距S 公式請自行推導(dǎo)公式請自行推導(dǎo) 樁與土形成樁與土形成復(fù)合地基復(fù)合地基，其承載力可通過載荷試驗獲得，其承載力可通過載荷試驗獲得 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 堆載預(yù)壓堆載預(yù)壓 降水預(yù)壓降水預(yù)壓 真空預(yù)壓真空預(yù)壓 適用于適用于飽和軟粘土：飽和軟粘土：淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、 填海（湖）造田。填海（湖）造田。 預(yù)壓原理：預(yù)壓原理： 飽和土的固結(jié)，土的塑性飽和土的

14、固結(jié)，土的塑性 原位自重應(yīng)力原位自重應(yīng)力 s 建筑物附加應(yīng)力建筑物附加應(yīng)力 z 預(yù)加壓力預(yù)加壓力 t=(1.21.5) z t e2 z e1 e p s 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 降水預(yù)壓降水預(yù)壓 z z 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 真空預(yù)壓真空預(yù)壓 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 -u 堆載預(yù)壓堆載預(yù)壓 1 1 2 2 分級堆載分級堆載 豎向排水砂井、塑料排水板豎向排水砂井、塑料排水板 水平排水墊層水平排水墊層 堆載過快易失穩(wěn)堆載過快易失穩(wěn) 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 真空預(yù)壓不會失穩(wěn)真空預(yù)壓不會失穩(wěn) tgc f 堆載預(yù)壓的加載速率堆載

15、預(yù)壓的加載速率 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 K0 Kf q p (p) 不排水不排水 p t )( 313 ABu 固結(jié)度計算（砂井）固結(jié)度計算（砂井） 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 dw de dw )(2 w b d排水板排水板 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 可以分解成兩個方向的固結(jié)問題疊加（可以分解成兩個方向的固結(jié)問題疊加（ Carrillo ） 2 2 2 2 v 1 z u r u rr u c t u 2 2 vr 2 2 vz 1 r u rr u c t u z u c t u a ek c a ek c w r w z )1 ( )1 (

16、 0 vr 0 vz 三維滲流固結(jié)問題三維滲流固結(jié)問題 其中其中 10.5 10.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法 )1)(1 (1 rtztt UUU 求解，得到求解，得到 2 v e r r d tc T )( v TfU zt 其中其中 ),(nTfU rrt 2 vz v H tc T w e w e d d r r n 固結(jié)度固結(jié)度 井徑比井徑比 查表查表5-7 增加井徑增加井徑dw 與減小間距與減小間距 de哪個有效？哪個有效？ 10.6 10.6 膠結(jié)法膠結(jié)法 化學(xué)加固方法化學(xué)加固方法 灌漿法灌漿法 高壓噴射（旋噴）注漿法高壓噴射（旋噴）注漿法 深層攪拌法深層攪拌法 冷熱處理方法冷熱處理

17、方法 凍結(jié)法凍結(jié)法 燒結(jié)法燒結(jié)法 灌漿法灌漿法 常用材料：常用材料：水泥或粘土水泥漿液；水泥或粘土水泥漿液； 化學(xué)材料：聚氨脂化學(xué)材料：聚氨脂 丙烯酰胺類（丙凝）丙烯酰胺類（丙凝）有毒性有毒性 硅酸鹽類（水玻璃）硅酸鹽類（水玻璃） 氫氧化鈉溶液（堿液）氫氧化鈉溶液（堿液） 灌漿方法灌漿方法 滲透灌漿滲透灌漿 壓密灌漿壓密灌漿 劈裂灌漿劈裂灌漿 1 2 3 10.6 10.6 膠結(jié)法膠結(jié)法 可灌性問題，可灌性問題， 粗砂以上粗砂以上 可灌性好，可可灌性好，可 用于粉細(xì)砂用于粉細(xì)砂 10.6 10.6 膠結(jié)法膠結(jié)法 高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法 注漿方法注漿方法 旋噴法旋噴法 定噴法定噴法 擺噴法

18、擺噴法 適用于：適用于：淤泥、淤淤泥、淤 泥質(zhì)土、一般粘性泥質(zhì)土、一般粘性 土、粉土、黃土、土、粉土、黃土、 砂土、碎石土砂土、碎石土 深層攪拌法深層攪拌法 適用土質(zhì)：適用土質(zhì)： 淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、黃土、素填淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、黃土、素填 土、粘性土、無流動地下水的飽和松土、粘性土、無流動地下水的飽和松 散砂土散砂土 10.6 10.6 膠結(jié)法膠結(jié)法 地基，高速公路，基坑支護(hù)地基，高速公路，基坑支護(hù) 深層攪拌法深層攪拌法 粉體噴攪法粉體噴攪法 濕法濕法 干法干法 處理深度受限處理深度受限 10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料 功能功能 過濾、排水、隔離、過濾、排水、隔離、 加筋、防滲、防護(hù)加筋、防滲、防護(hù) 過濾功能過濾功能 10.7 10.7 土工合