土力學(xué)2第七章地基處理

第七章地

基

處

理清華大學(xué)水利系巖土所

2006年5月概述換土墊層法復(fù)合地基加密法預(yù)壓加固法膠結(jié)法土工合成材料本章目錄7.1概述淺基礎(chǔ),當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹等不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)地基處理，改善土性7.1概述地基處理的目的提高土的強(qiáng)度---地基承載力增加土的剛度---減少地基沉降量改善地基土的水力特性防滲：堤壩、閘基、池排水：軟基固結(jié)滲流、擋土墻排水滲透穩(wěn)定性：長(zhǎng)江大堤的管涌、流土（采用反濾）(4)抗凍性改善抗震性能液化：加密震陷：干松砂和溶洞7.1概述地基處理的對(duì)象軟弱地基淤泥土e>1.5，w>w

L

(IL>1.0)淤泥質(zhì)土e=1.0~1.5，w

>w

L

(IL>1.0)泥炭土，泥炭質(zhì)土沖填土人工填土，雜填土不良地基濕陷性黃土

膨脹土

凍土松砂

Dr

<

1/3

或

e

>

0.85

飽和液化,干土震陷7.1概述以粉土為主濕陷性黃土遇水沉降增大，稱濕陷性成因：風(fēng)成，部分水成特點(diǎn)：?天然密度小r

＝

1.4~1.65

g/cm3孔隙比大e>1.0富含碳酸鹽類濕陷性又分：自重濕陷性黃土地基和非自重濕陷性黃土地基0hp

-

hphds

=ds

?

0.015濕陷性黃土7.1概述加密法土工合成材料方法眾多，分類不統(tǒng)一地基處理的方法換土墊層法換填法復(fù)合地基淺層壓密法深層壓密法強(qiáng)夯法擠密樁復(fù)合地基預(yù)壓加固法化學(xué)加固法凍結(jié)法膠結(jié)法7.2換土墊層法bq

q回填土墊層材料卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂素土 灰土：灰土比

2:8

或

3:7工業(yè)廢料：粉煤灰，礦渣墊層厚度一般：0.5~3m墊層設(shè)計(jì)持力層：p￡

f下臥層：pZ

+pCZ

￡

fz+d壓實(shí)系數(shù)lc=rd/rdmax

?0.937.2換土墊層法qbq回填土B￠=

b+2ztgqdzg填zpCZpCDCDzb

+

2ztgq(

p

-

p

)bp

=要求：pZ

+pCZ

￡

fz+dpcz

=pCD

+g填zp=

F

+

G

=

F

+gdbb

b以條基為例7.3復(fù)合地基復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥

土樁、土樁、灰土樁、CFG樁；混凝土樁面積置換率：m=Ap/A樁土應(yīng)力比：n=

sp

/ss樁與土共同變形，共同承載；非均質(zhì)，各向異性與樁基區(qū)別？7.3復(fù)合地基樁土應(yīng)力比與土性有關(guān)，隨荷載過(guò)程變化。對(duì)于碎石樁n=2~4Esp

=a[1+m(n

-1)]Es復(fù)合地基的承載力公式計(jì)算Afspk

=

Aps

p

+(A-

Ap

)s

sfspk

=

ms

p

+(1-m)s

sfspk

=[mn+(1-m)]s

sfspk

=[1+m(n

-1)]s

s

=[1+m(n

-1)]

fsk載荷試驗(yàn)單樁載荷試驗(yàn)，復(fù)合地基載荷試驗(yàn)復(fù)合地基的壓縮模量7.4加密法目的：降低壓縮性，提高強(qiáng)度加密法淺層壓密法深層壓密法強(qiáng)夯法擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）預(yù)壓加固法其它：爆破壓密7.4加密法w土的壓實(shí)原理rdrdw粘性土砂土粘性土在某種壓實(shí)功能下（標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)功能）達(dá)到最密時(shí)的含水量稱為最優(yōu)含水量，對(duì)應(yīng)的干密度稱為最大干密度砂土：①不存在最優(yōu)含水量；②在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實(shí)；③潮濕狀態(tài)下不易擊實(shí)1

機(jī)械壓密法(1)重錘夯實(shí)錘重：1~2t，落距：3.5~4.0m，有效深度：1.5~2.5m，承載力：100~150kPa碾壓壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾，分層鋪土，分層壓實(shí)。每層填土30~40cm，承載力：80~120kPa振動(dòng)壓實(shí)對(duì)砂土、砂性雜填土很有效，有效深度：1.5m，承載力：100~200kPa7.4加密法淺層壓密，一般用做地基表層處理Pneumatic

tired

rollerSheepsfoot

roller7.4加密法2

強(qiáng)夯法錘重：8~25t，最大200t落距：8~25m有效深度：5~10m承載力：180~250kPa1969年，法國(guó)1978年，中國(guó)7.4加密法強(qiáng)夯設(shè)備：夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置加固機(jī)理：動(dòng)態(tài)能量,波的傳播和密實(shí)固結(jié)加固效果：提高承載力、減小沉降量，消除液化可能、消除濕陷性等優(yōu)

缺 點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)；噪音新發(fā)展：強(qiáng)夯置換法3

擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）(1)沉管擠密法沉管：封口或者活瓣；打入，加料，拔出；振動(dòng),錘擊材料：土樁(原位粘性土再夯入)；灰土樁、碎石樁、石灰樁、水泥土樁、二灰樁(加粉煤灰)適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土Sr<60%7.4加密法!砂樁(2)

振沖法設(shè)備：振沖器d=270~450mm，L=1.6~3m原理：振：偏心輪旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)加密，使顆粒移動(dòng)沖：高壓水從中間穿過(guò)，土顆粒振浮液化固結(jié)加固擠密、振動(dòng)液化、滲流固結(jié)填料：粗顆粒(粘細(xì)粒少)；級(jí)配好；最大顆粒<50mm適用于松砂,雜填土和一般粘性土，不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土7.4加密法7.4加密法振沖器7.4加密法樁間距設(shè)計(jì)已知：樁徑d，間距S，孔隙比e1；計(jì)算：擠密后孔隙比e2公式請(qǐng)自行推導(dǎo)S通常：d、e1已知，e2也可確定待定：間距S樁與土形成復(fù)合地基，其承載力可通過(guò)載荷試驗(yàn)獲得7.5預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法堆載預(yù)壓降水預(yù)壓真空預(yù)壓適用于飽和軟粘土：淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、填海（湖）造田。預(yù)壓原理：飽和土的固結(jié)，土的塑性原位自重應(yīng)力ss建筑物附加應(yīng)力sz預(yù)加壓力s

=(1.2~1.5)

st

zstDe2szDe1epss7.5預(yù)壓加固法降水預(yù)壓gzg￠z7.5預(yù)壓加固法真空預(yù)壓7.5預(yù)壓加固法s￠-u堆載預(yù)壓21分級(jí)堆載豎向排水砂井、塑料排水板水平排水墊層堆載過(guò)快易失穩(wěn)7.5預(yù)壓加固法真空預(yù)壓不會(huì)失穩(wěn)tstf

=

c

+stgj堆載預(yù)壓的加載速率7.5預(yù)壓加固法KfqK0p￠(p)不排水ptDu

=

B[Ds3

+

A(Ds1

-Ds3

)]固結(jié)度計(jì)算（砂井）7.5預(yù)壓加固法dwdwdew=

a

2(b

+d)pd排水板7.5預(yù)壓加固法可以分解成兩個(gè)方向的固結(jié)問(wèn)題疊加（

Carrillo

）+

+?2u

=

cv￠?u

?u

1

?2u

?t

?r

r

?r

2

?z

2

+2?2u

?r

r

?r=

cvr

?u

?u

1?t?u

?2u=

cvz?t

?z

2ccwwg

ag

avrvz=

kr

(1+

e0

)=

kz

(1+

e0

)三維滲流固結(jié)問(wèn)題其中7.5預(yù)壓加固法evrrd

2c

tT

=U

zt

=

f

(Tv

)其中U

rt=

f

(Tr

,

n)H

2c

tTv

=

vz

wwr

d=

den

=

re求解，得到Ut

=1-

(1-U

zt

)(1-U

rt

)—固結(jié)度—井徑比查表5-7增加井徑dw與減小間距ed

哪個(gè)有效？7.6膠結(jié)法化學(xué)加固方法灌漿法高壓噴射（旋噴）注漿法深層攪拌法冷熱處理方法凍結(jié)法燒結(jié)法灌漿法常用材料：水泥或粘土水泥漿液；化學(xué)材料：聚氨脂丙烯酰胺類（丙凝）有毒性硅酸鹽類（水玻璃）氫氧化鈉溶液（堿液）灌漿方法滲透灌漿壓密灌漿劈裂灌漿1237.6膠結(jié)法可灌性問(wèn)題，粗砂以上可灌性好，可用于粉細(xì)砂7.6膠結(jié)法高壓噴射注漿法注漿方法旋噴法定噴法擺噴法適用于：淤泥、淤泥質(zhì)土、一般粘性土、粉土、黃土、砂土、碎石土7.6膠結(jié)法深層攪拌法深層攪拌法—濕法粉體噴攪法—干法適用土質(zhì)：淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、黃土、素填土、粘性土、無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土地基，高速公路，基坑支護(hù)處理深度受限7.7土工合成材料功能過(guò)濾、排水、隔離、加筋、防滲、防護(hù)過(guò)濾功能7.7土工合成材料隔離功能加筋功能7.7土工合成材料加筋功能：橋臺(tái)加筋7.7土工合成材料壩體加筋：法國(guó)某壩7.7土工合成材料三峽防滲功能7.7土工合成材料排水溝表土覆蓋層表面隔斷層基礎(chǔ)隔斷層地基基礎(chǔ)垃