土力學(xué)與地基基礎(chǔ)第11章課件

1、 土力學(xué)與地基基礎(chǔ)目錄第11章 軟弱地基處理 11.1軟弱地基處理簡(jiǎn)介 11.2 復(fù) 合 地 基 11.3 換填墊層法 11.4 強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法 11.5 預(yù)壓法目錄 11.6砂 石 樁 法 11.7 高壓噴射注漿法 1.8 水泥土攪拌樁法 11.9 土工合成材料第11章 軟弱地基處理 學(xué)習(xí)目標(biāo)了解軟弱土的特征；掌握復(fù)合地基的作用機(jī)理、參數(shù)的選用、承載力與變形的計(jì)算。 了解地基處理的目的、分類和適用范圍；熟悉地基加固的原理。 學(xué)會(huì)換土墊層法、強(qiáng)夯法等地基處理的設(shè)計(jì)計(jì)算。 能根據(jù)工程地質(zhì)條件、施工條件、資金情況等因素因地制宜地選擇合適的地基處理方案。第11章 軟弱地基處理11.1 軟弱地基處

2、理簡(jiǎn)介11.1.1軟弱土的特征軟土沖填土其他高壓縮性土雜填土124311.1 軟弱地基處理簡(jiǎn)介11.1.2地基處理方法的分類11.1 軟弱地基處理簡(jiǎn)介11.1.2地基處理方法的分類11.2 復(fù) 合 地 基11.1.2地基處理方法的分類1.復(fù)合地基的分類 復(fù)合地基的分類方法有多種。根據(jù)地基中增強(qiáng)體的方向可分為豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基（包括柔性樁、半剛性樁和剛性樁復(fù)合地基）和橫向增強(qiáng)體復(fù)合地基（包括土工合成材料、金屬材料格柵等形成的復(fù)合地基）；根據(jù)成樁材料可分為散體材料樁（如砂石樁、石灰樁、灰土擠密樁、土擠密樁等）、水泥土類樁（如水泥土攪拌樁、夯實(shí)水泥土樁、旋噴樁等）和混凝土類樁（如水泥粉煤灰碎石樁、樹

3、根樁、錨桿靜壓樁等）；根據(jù)成樁后樁體的強(qiáng)度（或剛度）可分為柔性樁（如散體材料樁）、半剛性樁（如水泥土類樁）和剛性樁（如混凝土類樁）。11.2 復(fù) 合 地 基11.1.2地基處理方法的分類2.復(fù)合地基的作用機(jī)理（1）樁體作用。（2）加速固結(jié)作用。（3）擠密作用。（4）加筋作用。（5）褥墊層作用。11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)1.墊層的厚度 墊層的厚度應(yīng)根據(jù)需要置換軟弱土層的深度或墊層底部下臥土層的承載力來確定，墊層內(nèi)應(yīng)力的分布如圖11-1所示，并應(yīng)符合下式要求。pz+pczfaz （11-1）式中，pz為墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值（kPa）；pcz為墊層底面處土的自重應(yīng)力值（kPa）

4、；faz 為經(jīng)深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特征值（kPa）。11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)1.墊層的厚度圖11-1 墊層內(nèi)應(yīng)力的分布11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)1.墊層的厚度11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)2.墊層的承載力和變形驗(yàn)算 【例11-1】某四層磚混結(jié)構(gòu)住宅，承重墻下為條形基礎(chǔ)，寬度為1.2 m，埋深為1.0 m，上部建筑物作用于基礎(chǔ)的荷載為120 kN/m，基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上土的平均重度為20.0 kN/m3。場(chǎng)地的土質(zhì)條件是：第一層為粉質(zhì)黏土，層厚為1.0 m，重度為17.5 kN/m3；第二層為淤泥質(zhì)黏土，層厚為15.0 m，重度為17.8

5、kN/m3，含水量為65%，承載力特征值為45 kPa；第三層為密實(shí)砂礫石層，地下水距地表為1.0 m。求墊層厚度和墊層寬度。 【解】(1)確定砂墊層厚度。先假設(shè)砂墊層厚度為1.0 m，并要求分層碾壓夯實(shí)，其干密度要求大于1.620 g/cm3，則11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)2.墊層的承載力和變形驗(yàn)算11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)11.3.2墊層的材料 目前，常用的墊層有砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、礦渣墊層、粉煤灰墊層以及用其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料做成的墊層。墊層可選用的材料有砂石、粉質(zhì)黏土、灰土、礦渣、粉煤灰、其他工業(yè)廢渣、土工合成材料等，但應(yīng)注意的是

6、：對(duì)濕陷性黃土地基，不得選用砂石等透水材料；用于濕陷性黃土或膨脹土地基的粉質(zhì)黏土墊層，土料中不得夾有磚、瓦和石塊；易受酸、堿影響的基礎(chǔ)或地下管網(wǎng)不得采用礦渣墊層；作為建筑物墊層的粉煤灰和礦渣應(yīng)符合有關(guān)放射性安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，大量填筑粉煤灰和礦渣時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)地下水或土壤的環(huán)境影響；所用土工合成材料的品種與性能及填料的土類應(yīng)根據(jù)工程特性和地基土條件，按照土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB 502901998）的要求，通過設(shè)計(jì)并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定。11.3 換填墊層法11.3.1墊層的設(shè)計(jì)11.3.3墊層的施工 墊層的施工應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選擇施工機(jī)械。墊層的施工方法、分層鋪填厚度、每層壓實(shí)遍數(shù)等宜通過

7、試驗(yàn)確定。當(dāng)墊層底部存在古井、古墓、洞穴、舊基礎(chǔ)、暗塘等軟硬不均的部位時(shí)，應(yīng)先根據(jù)建筑對(duì)不均勻沉降的要求予以處理，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可鋪填墊層換填墊層施工時(shí)應(yīng)注意基坑排水，除采用水撼法施工砂墊層外，不得在浸水條件下施工，必須使用時(shí)應(yīng)采取降低地下水位的措施。墊層底面宜設(shè)在同一標(biāo)高上，如深度不同，則基坑底土面應(yīng)挖成階梯或斜坡搭接，并按先深后淺的順序進(jìn)行墊層施工，搭接處應(yīng)夯壓密實(shí)。11.4 強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法11.4.1強(qiáng)夯法的加固機(jī)理123動(dòng)力密實(shí)動(dòng)力固結(jié) 動(dòng)力置換11.4 強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法11.4.2強(qiáng)夯設(shè)計(jì)與施工6.5.單點(diǎn)夯擊擊數(shù)與夯擊遍數(shù)4.墊層鋪設(shè)3.間歇時(shí)間2.1.有效加固深度夯錘和落

8、距夯擊點(diǎn)的布置與間距11.4 強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法11.4.2強(qiáng)夯設(shè)計(jì)與施工11.5 預(yù)壓法11.5.1組成及適用條件 預(yù)壓法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組成的。排水系統(tǒng)，主要用于改變?cè)械鼗呐潘畻l件，縮短排水距離。加壓系統(tǒng)，是指對(duì)地基施加預(yù)壓的荷載，它使地基土的附加壓力增加而產(chǎn)生固結(jié)。預(yù)壓法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土和沖填土等飽和軟黏土地基。11.5 預(yù)壓法11.5.2加固原理 土層的排水固結(jié)效果和它的排水邊界條件有關(guān)。當(dāng)土層厚度相對(duì)荷載寬度(或直徑)比較小時(shí)，土層中的孔隙水會(huì)向上、下面透水層排出而使土層發(fā)生固結(jié)，如圖11-2（a）所示，這稱為豎向排水固結(jié)。為了加速土層的固結(jié)，常在被加固地

9、基中置入砂井、塑料排水板等豎向排水體，如圖11-2（b） 所示圖11-2 預(yù)壓法的排水情況11.5 預(yù)壓法11.5.3堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì)2.砂墊層1.砂井4.加載速率3.預(yù)壓荷載5.其他11.5 預(yù)壓法11.5.3堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì)1.砂井2）砂井的長(zhǎng)度1）砂井的直徑和間距3）砂井的布置和范圍11.5 預(yù)壓法11.5.3堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì) 砂井常按梅花形和正方形布置，如圖11-3 所示。圖11-3 砂井的布置11.6 砂 石 樁 法2.樁直徑及樁位布置1.加固范圍3.樁間距4.樁長(zhǎng)5.材料6.墊層11.7 高壓噴射注漿法1.高壓噴射注漿法的分類Eye-Catching Visual旋轉(zhuǎn)噴射（簡(jiǎn)稱“旋噴”）

10、定向噴射（簡(jiǎn)稱“定噴”）擺動(dòng)噴射（簡(jiǎn)稱“擺噴”）11.7 高壓噴射注漿法2.高壓噴射注漿法的特點(diǎn)1適用范圍較廣。適用土層較多。23分施工簡(jiǎn)便靈活。可控制加固體的形狀和加固范圍。45耐久性好，可用于永久性工程中。6環(huán)保效果好。高壓噴射注漿法的特點(diǎn)11.7 高壓噴射注漿法3.加固地基的機(jī)理 高壓噴射注漿時(shí)，為了取得更大的破壞力，一般要求高壓脈沖泵的工作壓力在20 MPa以上，高壓噴射流像金屬翼一樣沖擊土體，使土體由整體變成松散狀，隨著噴射流的連續(xù)沖切和移動(dòng)，土體破壞的深度和范圍不斷擴(kuò)大。 從土體上沖落下來的土粒，一部分隨著水流與氣流被帶出地面，其余的土粒與漿液攪拌混合，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)便凝

11、固成加固體。 噴射流在終期區(qū)域，能量衰減很快，不能直接沖擊土體使土粒剝落，但能對(duì)有效射程的邊界土產(chǎn)生擠壓，并使部分漿液進(jìn)入土粒之間的空隙里，使加固體與四周土緊密相依，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。11.7 高壓噴射注漿法4.設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）加固體的強(qiáng)度和范圍。（3）褥墊層設(shè)置。（2）樁的平面布置。（4）地基承載力。11.8 水泥土攪拌樁法1.水泥土攪拌樁法的特點(diǎn)（2） 在地基加固過程中無振動(dòng)，無噪聲，對(duì)周圍環(huán)境無污染，對(duì)軟土無側(cè)向擠壓，對(duì)鄰近建筑物影響很小。 可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)需要靈活采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等多種加固形狀。 可有效提高地基強(qiáng)度。當(dāng)水泥摻量為8%和10%時(shí)，加固體強(qiáng)度分別為0.24 MPa 和

12、0.65 MPa，而天然軟土地基強(qiáng)度僅為0.006 MPa。施工機(jī)具比較簡(jiǎn)單，施工期較短，造價(jià)低廉，效益顯著。（1）（3）（4）11.8 水泥土攪拌樁法2.水泥土攪拌樁法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)對(duì)地質(zhì)勘察的要求2)布樁形式的選擇3)樁長(zhǎng)和樁徑的確定4）地基承載力特征值11.9 土工合成材料1.土工合成材料的特性指標(biāo) 土工合成材料的特性指標(biāo)主要包括：產(chǎn)品形態(tài)，即材質(zhì)及制造方法、寬度、每卷的直徑及重量；物理性質(zhì)，即單位面積的質(zhì)量、厚度、開孔尺寸及均勻性；力學(xué)性質(zhì)，即抗拉強(qiáng)度、斷裂時(shí)的延伸率、撕裂強(qiáng)度、穿透強(qiáng)度、握持抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、蠕變性等；水理性質(zhì)，即垂直向和水平向透水性、淤堵和防水性等；耐久性，即抗紫外線能力、化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性等。11.9 土工合成材料2.土工合成材料的特點(diǎn) （1）質(zhì)地柔軟，質(zhì)量輕，整體連續(xù)性好。 （2）施工方便，造價(jià)較低，抗拉強(qiáng)度高，沒有顯著的