2016浅淡~软土地基与~地基处理-毕业结业论文.doc

|网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目：浅谈软土地基与地基处理学习中心：奥鹏远程教育哈尔滨学习中心（直属）2VIP 层 次： 专科起点本科 专 业：土木工程（道桥方向） 年 级： 秋 季 学 号： 111153404383 学 生： 张雨翔 指导教师： 杨颖 完成日期： 2013 年 08 月 20 日 |内容摘要所 谓 软 土 ,是 指 强 度 低 ， 压 缩 性 较 高 的 软 弱 土 层 。 多 数 含 有 一 定 的 有 机 物质 。 由 于 软 土 强 度 低 ， 沉 隐 量 大 ， 往 往 给 道 路 工 程 带 来 很 大 的 危 害 ， 如 处 理 不当 ， 会 给 公 路 的 施 工 和 使 用 造 成 很 大 影 响 。 软 土 根 据 特 征 ， 可 划 分 为 ： 软 粘 性土 、 淤 泥 质 土 、 淤 泥 、 泥 炭 质 土 及 泥 炭 五 种 类 型 。 路 基 中 常 见 的 软 土 ， 一 般 是指 处 于 软 朔 或 者 流 朔 状 态 下 的 粘 性 土 。 其 特 点 是 天 然 含 水 量 大 、 孔 隙 比 大 、 压缩 系 数 高 、 强 度 低 ， 并 具 有 蠕 变 性 、 触 变 性 等 特 殊 的 工 程 地 质 性 质 ， 工 程 地 质条 件 较 差 。 选 用 软 土 作 为 路 基 应 用 ， 必 须 提 采 取 出 切 实 可 行 的 技 术 措 施 。 这 种 土 质 如 果 在 施 工 中 出 现 在 路 基 填 土 或 桥 涵 构 造 物 基 础 中 ， 最 佳 含 水 量不 易 把 握 ， 极 难 达 到 规 定 的 压 实 度 值 ， 满 足 不 了 相 应 的 密 实 度 要 求 ， 在 通 车 后 ，往 往 会 发 生 路 基 失 稳 或 过 量 沉 陷 。 其 危 害 性 显 而 易 见 ,故 禁 止 采 用 。 在 软 土 地 基 上 修 筑 路 堤 ， 特 别 是 桥 头 引 道 ， 如 不 采 取 有 效 的 加 固 措 施 ， 就会 产 生 不 同 程 度 的 坍 滑 或 沉 陷 ， 导 致 公 路 破 坏 或 不 能 正 常 使 用 。 软 土 地 基 下 沉 的 一 个 主 要 原 因 是 软 土 地 基 的 沉 降 ， 包 括 瞬 时 沉 降 、 固 结 沉降 和 次 固 结 沉 降 三 部 分 。 根 据 沉 降 标 准 ， 按 我 国 现 行 的 有 关 规 定 ， 用 容 许 工 后沉 降 路 面 设 计 使 用 年 限 内 的 剩 余 沉 降 来 控 制 (其 值 见 有 关 设 计 标 准 )。 一 般 地 ， 除 要 确 保 新 填 筑 路 基 的 密 实 度 以 减 少 沉 降 外 ， 包 括 原 地 面 的 地 基总 沉 降 必 须 达 到 基 本 稳 定 ， 沉 降 量 大 致 达 到 总 沉 降 量 的 80%以 上 时 ， 才 容 许 铺路 面 。 软 土 地 基 沉 降 严 重 时 ， 不 仅 增 加 填 方 数 量 ， 而 且 沉 降 或 水 平 位 移 对 临 近填 土 的 桥 台 、 挡 土 墙 、 涵 洞 ， 甚 至 对 附 近 的 住 宅 、 农 田 以 及 路 线 的 技 术 标 准 都会 产 生 很 大 的 影 响 。 为 此 ， 首 先 应 做 好 深 入 细 致 的 工 程 地 质 勘 探 工 作 ， 充 分 研 究 已 有 地 质 资 料 ，采 取 调 绘 、 钻 探 、 原 位 测 试 及 物 探 等 综 合 勘 测 手 段 。 查 明 路 段 所 处 的 地 形 、 地质 、 水 文 、 气 候 、 径 流 条 件 等 自 然 环 境 条 件 和 路 基 排 水 条 件 ， 明 确 松 软 土 层 的成 因 、 类 型 、 分 布 范 围 及 其 在 路 线 通 过 地 带 分 布 的 具 体 情 况 ， 确 定 软 土 层 在 纵向 、 横 向 的 分 布 厚 度 、 层 次 、 各 层 土 的 土 质 及 物 理 力 学 性 质 (如 天 然 容 重 量 、天 然 含 水 量 、 塑 限 、 液 限 、 孔 隙 比 、 内 聚 力 、 内 摩 擦 角 、 承 载 力 及 渗 透 系 数 等 )。根 据 路 基 土 的 工 程 特 性 ， 选 用 适 当 的 处 理 措 施 。关键词：软土定义，软土下沉，软土危害，软土勘察|目 录第一章 引言 .1第二章 软土地基的成因 .22.1 软土沉积的地质环境 .2第三章 软土地基的特性 .43.1 软土地基的特殊性质 .4第四章 软土地基的勘察 .64.1 软基工程勘察 .64.2 勘察的方法与要求 .7第五章 软土地基的危害 .9第六章 软土地基的处理 .106.1 反压法 .106.2 换土垫层法 .126.3 粉体搅拌法 .126.4 软土地基处理的其他措施 .14第七章 结论 .17参考文献 .18|第一章 引言软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。其承载能力很低，一般不超过 50KN/m2。在软土地基修筑堤防工程，必须解决好四个方面的问题：地基的强度和稳定性问题。地基的变形问题。地基的渗漏和溶蚀问题。地基的振动液化与振沉问题。因此，研究堤防工程软土地基的特征，提出相应的处理措施就十分重要了 。|第二章 软土地基的成因软土是第四纪全新世形成的近代沉积物，其地质年龄一般为 10000-15000 年，按其中有机质含量，可分为两大类：第一类是不含或很少含有机质的软粘土和粉质软粘土；第二类是含大量有机质的泥炭土。所有的软土都是在淡水或盐水中沉积的，由于沉积的地质环境(如海滩、三角洲、河口湾、泻湖、湖泊、沼泽等)的不同，其空间范围和天然性状也因其沉积环境及其水动力条件的变化而异。 我国工程界有的把松软的吹填土和杂填土等也列入软土，谓之广义软土软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的沉积类型，以及它们沉积后的物理化学演化，则与下述的沉积环境有着密切的关系。2.1 软土沉积的地质环境第四纪全新世是以北半球大陆的冰川融化和由此导致的全球普遍性的海浸为特征的。由于海平面的大幅度上升，致使原来陆地上的大量细粒物质或者在海中和沿海沉积，或者在内陆湖泊、河谷及海水漫及的盆地中发生沉积。这个时期沉积的大部分软土厚度不超过 20m，且通常位于透水性较好的粗粒沉积物之上，但在局部地区，软土厚度很大，例如在突尼斯，有的软土厚度达 120m。软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的沉积类型，以及它们沉积后的物理化学演化，则与下述的沉积环境有着密切的关系。1.河流相沉积环境通过河流的搬运作用和沉积作用形成的沉积物称为冲积物。Kukal(1971 年)将河流沉积环境分为：(1)河床，它包括邻近流线的区域、河床边缘的浅滩和沙嘴。(2)天然冲积堤(河岸沉积物)，它由河床侧向泛滥形成的全部沉积物组成。(3)泛滥平原(漫滩沉积物)，它包括溢出河床的泛滥期沉积物和河岸沉积物。在河流下游靠近河口处，冲积物可具有很大的厚度和范围，因而常被称为冲积平原。这类冲积平原的大部分沉积物由高洪水位期间的泛滥平原堆积物组成，并逐渐过渡到河流三角洲，往往不容易分辨出陆上的和水下的环境。|大部分河流沉积物由粗粒土所构成，但在泛滥平原巾则有细颗粒沉积物堆积，已报道过的其典型的粒径分布为：砂粒 510，粉粒 20-40，粘粒3560。泛滥平原沉积物的中间粒径材 d 在 0005006mm 之间，有机质含量为 1-10。它们多为含粘粒的悬液搬运，在适宜条件下凝聚沉积。泛滥平原沉积物都具有层理和纹理特性，有时夹细砂层，因此不会遇到很厚的均匀粘土沉积。例如在密西西比河冲积平原上就有大范围的泛滥平原沉积物。这类粘土一般经受过干湿周期变化，这种干湿变化引起了诸如干燥、风化、收缩裂缝等沉积后的变化。因此，当泛滥平原沉积物在每一薄层形成后的几个月内遇到连续于燥时，它们就并不保持“软”的特性。与泛滥平原粘土不一样，在牛轭湖中沉积的粘土则是一种河道淤塞沉积物，通常处于正常固结状态，液性指数接近 1，0。牛轭湖沉积物只是在表面变干，硬壳下的粘土依然很软。以后，硬壳又可被泛滥平原沉积物所覆盖，软土层仅在重力作用下固结。因此，牛轭湖沉积物是埋在硬粘土和粉土下的高压缩性土。2.湖相和冰湖相环境湖相沉积物不仅含有碎屑物质，而且在很多情况中还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐)和生物成因物质(淤泥、腐殂泥等)。湖通常按照其中存在的氧气和养料的数量分为三类：(1)微营养的湖；(2)营养丰富的湖；(3)缺乏营养的湖。在微营养的湖(即含氧很多但含养料很少的湖)中碎屑物质占绝大多数，其粒径分布很大程度上由湖水动力条件、湖底的形状和深度，以及外界地形的起伏和支流对沉积物质的输送等决定。在湖相沉积物中通常含有相当多的粘土，不过湖边缘处的沉积物质般是较粗的粒料。冰湖相沉积物常常主要由含粉粒的浅色土层和含粘土的深色土层交替组成，具有这种层理的粘土沉积物称为纹泥。一层纹泥相当于一年的沉积，即由夏季沉积的粉土和冬季沉积的粘土组成。夏季沉积的上层平均约有 80的粒径大于2um，而冬季沉积的含粘土很多的土层平均有 80左右的粒径JxT 2gm。在不再与冰川沿接触的冰后期冰湖中，悬浮的沉积物质大大减少(一般少于 o1gL)。Quigley(1979 年 )指出在这种情况下，水流作为溢流和混合流进入冰湖，而高密度的底流仅作为水下崩塌的产物或在洪水冲刷期间发生。这种沉积物的沉积作用是全年发生的，粉土和细砂在夏季沉积，粘土则在冬季沉积。|第三章 软土地基的特性3.1 软土地基的特殊性质软弱土包括淤泥、淤泥质土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于 15 的亚粘土、粘土组成的淤泥和天然孔隙比大于 10 小于 15 的粘土组成的淤泥质粘土。1.孔隙比和天然含水量大我国软土的天然孔隙比 e 一般在 12 之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量W5070%，高的可达 200%，普遍大于液限。2.压缩性高我国淤泥和淤泥质土的压缩系数一般 a12 都大于 05MPa-1,建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均匀性，会造成建筑物的开裂和损坏。3.透水性弱软弱土尽管其含水量大，透水性却很小，渗透系数 K1（mm/d） 。因此，土体受到荷载作用后，呈现很高的孔隙水压，影响地基的压密固结。4.抗剪强度低软土通常呈软塑流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，我国软土无侧限抗剪强度一般小于 30KN/m2（相当于 03KN/m2） 。不排水剪时，其内摩擦角几乎为零，抗剪强度仅取决于凝聚力 C，一般 C30KN/m2；固结快剪时，内摩擦角5°15°。5.灵敏度高软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。其灵敏度（含水量不变时原状土与重塑土无侧限抗压强度之比）一般在 34 之间，有的甚至更高。软土地基失稳的机理:起软土地基上堤防滑动破坏的原因，在于软弱地基中某一面上的剪应力大于等于它的极限抗剪强度。究其原因主要有两个方面：一是由于剪应力的增加。例如：堤防加高加宽引起堤身重量加大、降雨使土体容重增加、水位降落产生渗透压力，地震和打桩引发动荷载等。二是由于软土地基本身抗剪强度的减小。例如：孔隙水压力的升高、气候变化旌干裂和冻融、粘土夹层|因浸水而软化以及粘性土的蠕变等。根据堤防工程设计规范GB5028698 规定，假定滑动面以上土体为刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上的全部作用力，并以整个滑动面上的平均滑动力与平均阻滑力之比来定义它的安全系数，即：KFz/Fh式中：K堤防稳定安全系数；K1 时土体处于稳定状态，K1 时土体处于滑动状态或有滑动的趋势，K1 时土体处于临界状态。K 值一般取105130；Fz作用于滑动面处的平均阻滑力，KN；Fh滑动面处土体的平均滑动力，KN。|第四章 软土地基的勘察4.1 软基工程勘察1.勘察的目的与步骤软土地基工程地质勘察是针对不同环境所沉积的软土地基，通过多种勘察手段，如地表地质调查、物探、钻探、现场原位测试、室内试验、开挖试坑等，得到能反映所研究的软土地基最基本的物理及力学特性的各种参数，为工程建设项目的可行性研究、规划选址、地基处理方案设计以及施工监测等服务。从工程地质角度看，地基是建筑场地的一部分，而建筑场地又属于某一个工程地质单元。因此，软土工程地基勘察的目的有二：一是要查明公路路堤下面的地层情况，提供地基基础设计所需要的数据资料；二是要对整体工程的地质条件作出评价，以便在确保建筑场地地质稳定的前提下，促使地基基础设计达到安全、经济、合理。软土工程地质勘察按设计阶段划分为初步勘察和详细勘察两个阶段。初步勘察工作为工程初步设计服务，是在可行性勘察的基础上进行的，为工程的规模、造价提供依据。本阶段应初步查明场地的地层、软土成因、层理特征及其物理力学性质，地表硬壳层的分布及下卧层和基岩的埋藏条件与起伏；初步查明场地微地貌的形态、堆填土的分布和埋深；初步查明场地水文地质条件及冻结深度；初步查明软土地基的分布范围、对场地稳定性的影响情况及其发展趋势；初步查明环境地质对建筑场地的影响。通过初步勘察应提交软土地基工程地质初步勘察报告， “报告”应包括文字部分和图表部分。文字部分应全面阐明沿线软土地基段的软土成因类型和分布规律、软土的物理力学指标特点，并针对各类工程项目的特点与该地段地质环境、指标特性，作出工程地质评价与预测，对软土地基提出相应的治理措施。图表资料包括：道路全线工程地质总平面图、纵断面图，各比较方案的软基路段工程地质平面图、纵断面图，钻孔地质柱状图，十字板剪切图，静力触探图，标准贯入图，土的 e-p 曲线图或 e-lgp 曲线图，固结系数与荷载关系图，无侧限抗压应力与应变图等相关图件。详细勘察为施工图设计服务，应根据初步设计确定的线路位置和设计方案和初勘所划定的范围，进行地质钻探、原位测试和取原状试样。其目的是要查明地|层结构及其物理力学性质、软土的固结历史、强度和变形特性，并对地基的稳定性及其承载能力作出评价；查明地下水的埋藏条件、地层的渗透性；对取得的软土地基技术数据进行综合分析提供地墓变形稳定计算参数，分段提出地基处理建议；编制软基设计及其路堤施工图设计所需的工程地质勘察资料与报告。详勘报告的文字部分应提供区域地质、地震地质、水文地质、气象、地形、地貌的有关料，着重阐明已定路线软弱地基形成特点与分布规律，针对各类工程项目与地质环境的相互作用，结合试验与测试指标作出工程地质评价与预测，提供有效的工程地质处理措施。提供图件的形式和初勘报告类似。4.2 勘察的方法与要求 软土地基工程地质勘察力法在初步勘察阶段主要有工程地质调查与测绘、工程地质勘探、原位测试、室内试验等，在详细勘察阶段主要以钻探、原位测试、室内试验为主。工程地质调查勺测绘是一项以工程观点对一个特定地区进行进一步地质研究的工作类型。工程地质调查测绘的最终成果是编制工程地质图件，论述和评价丁作区的工程地质条件，其成果对于之后的勘探、原位测试等地质丁作的布点来说是必不可少的。多年来的勘察经验表明，未进行工程地质调查测绘就开始勘探工作会“欲速则不达” ，往往要返工。所以，工程地质调查测绘足不可逾越的勘察阶段。钻探是上程地质勘察的主要手段，它能直接观察鉴别岩性和划分地层，并町沿孔深进行原位测试和取原状土样，是获得地质资料的主要渠道。初勘和详勘阶段勘探线和勘探点的间距按公路软上地基路堤设计与施上技术规范(JTJ 017 96)规定实施，软土地基勘察钻孔宜采用干钻法，对于多年处寸：最低地下水位以下的饱和粘土，也可采用泥浆钻探的方法，但必须采取措施，防止软土地基结构发生变化而改变土样的原始物理、力学性质。事实上，软土发育地区的地下水位均较高，软土地层基本处于地下水位以下且为饱和状态；对于淤泥或淤泥质粘土，因其渗透性较差，泥浆对其含水量的影响并不明显。因此现在勘察设计单位对于软土地层基本采用泥浆钻进方法。1.工程地质钻孔是获取勘探成果资料的主要途径，它直接关系到地质资料的准确性、可靠性，影响到工程建设的质量和造价。上程地质钻孔有如下几点要求(1)钻进深度、岩土分层深度的量测误差范围在 o05m 以内。(2)非连续取芯钻进的回次进尺，对于螺旋钻在 1Om 以内，对于岩芯钻探