复合地基处理方法.ppt
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1、第三篇第三篇 复合地基处理方法复合地基处理方法均质地基处理方法均质地基处理方法均质地基处理方法均质地基处理方法复合地基处理方法复合地基处理方法复合地基处理方法复合地基处理方法软软软软 土土土土按人工按人工按人工按人工地基类地基类地基类地基类型型型型均质加固部分均质加固部分均质加固部分均质加固部分第六章第六章 复合地基基本理论复合地基基本理论一、复合地基的定义与分类一、复合地基的定义与分类一、复合地基的定义与分类一、复合地基的定义与分类1.1.定义定义定义定义 天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或天然
2、地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。2.2.2.2.复合地基的分类复合地基的分类复合地基的分类复合地基的分类复合复合地基地基水平向增强体复合地基水平向增强体复合地基水平向增强体复合地基水平向增强体复合地基竖向增强
3、体复合地基竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基加筋土地基加筋土地基桩体复合地基桩体复合地基桩体复合地基桩体复合地基桩体复合地基桩体复合地基散体材料桩复合地基散体材料桩复合地基散体材料桩复合地基散体材料桩复合地基粘结材料桩复合地基粘结材料桩复合地基粘结材料桩复合地基粘结材料桩复合地基碎石桩碎石桩砂桩砂桩矿渣桩矿渣桩特点:桩身材料无粘聚力,特点:桩身材料无粘聚力,单独不能成桩,需依靠周单独不能成桩,需依靠周围土体的围箍作用才能形围土体的围箍作用才能形成桩体。成桩体。(1 1)按增强体方向和材料性质分类)按增强体方向和材料性质分类粘结材料桩粘结材料桩粘结材料桩粘结材料桩柔性桩柔性桩
4、柔性桩柔性桩(半)刚性桩(半)刚性桩(半)刚性桩(半)刚性桩土桩土桩灰土桩灰土桩石灰桩石灰桩水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩粉体喷射搅拌桩粉体喷射搅拌桩旋喷桩旋喷桩CFG桩桩树根桩树根桩特点:桩体有较强粘聚力,但特点:桩体有较强粘聚力,但模量和刚度远比混凝土小,在模量和刚度远比混凝土小,在大荷载作用下会变形过量甚至大荷载作用下会变形过量甚至断桩。断桩。刚度较一般柔性桩大,刚度较一般柔性桩大,但明显小于一般混凝土但明显小于一般混凝土桩桩复合地基常用的形式复合地基常用的形式复合地基常用的形式复合地基常用的形式水平向增强复合地基水平向增强复合地基竖直向增强复合地基竖直向增强复合地基斜向增强复合地基斜向增强复
5、合地基长短桩复合地基长短桩复合地基(2 2)按基础刚度和垫层分类)按基础刚度和垫层分类刚性基础下复合地基刚性基础下复合地基刚性基础下复合地基刚性基础下复合地基柔性基础下复合地基柔性基础下复合地基柔性基础下复合地基柔性基础下复合地基无垫层无垫层无垫层无垫层有垫层(柔性)有垫层(柔性)有垫层(柔性)有垫层(柔性)有垫层(刚性)有垫层(刚性)有垫层(刚性)有垫层(刚性)无垫层无垫层无垫层无垫层 刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同:柔性基刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同:柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基小,而其
6、沉降要比刚性基础大。小,而其沉降要比刚性基础大。二、复合地基特点及形成条件二、复合地基特点及形成条件二、复合地基特点及形成条件二、复合地基特点及形成条件1.1.复合地基特点复合地基特点 (1 1)加固区是由基体和增强体两部分组成,是非均)加固区是由基体和增强体两部分组成,是非均质、各向异性的。质、各向异性的。区别于均质地基。区别于均质地基。(2 2)在荷载作用下,基体和增强体共同直接承担荷)在荷载作用下,基体和增强体共同直接承担荷载的作用。载的作用。区别于桩基础。区别于桩基础。2.2.2.2.复合地基的形成条件复合地基的形成条件复合地基的形成条件复合地基的形成条件 形成条件:形成条件:在荷载作
7、用下,增强体与天然地基土体通过在荷载作用下,增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。变形协调共同承担荷载作用。刚性基础刚性基础EpEs1可压缩层可压缩层可压缩层可压缩层 E E E Es2s2s2s2 EpEs1EpEs2结论:复合地基结论:复合地基结论:复合地基结论:复合地基刚性基础刚性基础EpEs1不可压缩层不可压缩层不可压缩层不可压缩层EpEs1分析结果:难以形成复分析结果:难以形成复分析结果:难以形成复分析结果:难以形成复合地基。合地基。合地基。合地基。垫层垫层 Es2EpEs1不可压缩层不可压缩层不可压缩层不可压缩层刚性基础刚性基础EpEs1EpEs2结论:复合地基结论:复
8、合地基结论:复合地基结论:复合地基刚性基础刚性基础EpEs1相对好土层相对好土层相对好土层相对好土层 E E E Es2s2s2s2 最软弱土层最软弱土层EpEs1Es2Es1根据根据根据根据E E E Ep p p p、E E E Es1s1s1s1、E E E Es2s2s2s2之间之间之间之间的大小关系分析判断的大小关系分析判断的大小关系分析判断的大小关系分析判断复合地基的组成:复合地基的组成:复合地基的组成:复合地基的组成:天然地基土天然地基土桩体桩体砂石垫层砂石垫层垫层是保证形成复合地基垫层是保证形成复合地基垫层是保证形成复合地基垫层是保证形成复合地基的措施,但不是必要条件。的措施,
9、但不是必要条件。的措施,但不是必要条件。的措施,但不是必要条件。(一)作用机理(一)作用机理(一)作用机理(一)作用机理 1.1.1.1.挤密作用挤密作用挤密作用挤密作用 砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中,由于振动、砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中,由于振动、挤压、排土等原因,可对桩间土起到一定的密实作用。石灰桩具挤压、排土等原因,可对桩间土起到一定的密实作用。石灰桩具有吸水、发热和膨胀特性,对桩间土同样起到挤密作用。有吸水、发热和膨胀特性,对桩间土同样起到挤密作用。2.2.2.2.加速固结作用加速固结作用加速固结作用加速固结作用 碎石桩、砂桩具有良好的透水性,可以加速地基的固
10、结,水碎石桩、砂桩具有良好的透水性,可以加速地基的固结,水泥土类和混凝土类桩在一定程度上也可以加速地基固结。泥土类和混凝土类桩在一定程度上也可以加速地基固结。3.3.3.3.置换作用置换作用置换作用置换作用三、复合地基作用机理与破坏模式三、复合地基作用机理与破坏模式三、复合地基作用机理与破坏模式三、复合地基作用机理与破坏模式 4.4.4.4.垫层和加筋作用垫层和加筋作用垫层和加筋作用垫层和加筋作用 垫层作用主要是指在较厚的软弱土层中,桩体没有打穿该软弱土层,这垫层作用主要是指在较厚的软弱土层中,桩体没有打穿该软弱土层,这样,整个复合地基对于没有加固的下卧层起到垫层的作用,经垫层的扩散作样,整个
11、复合地基对于没有加固的下卧层起到垫层的作用,经垫层的扩散作用将建筑物传到地基上的附加应力减小,作用于下卧层的附加应力趋于均匀,用将建筑物传到地基上的附加应力减小,作用于下卧层的附加应力趋于均匀,从而使下卧层的附加应力在允许范围之内,这样就提高了地基的整体抵抗力,从而使下卧层的附加应力在允许范围之内,这样就提高了地基的整体抵抗力,减少了沉降。减少了沉降。加筋作用主要是指厚度不大的软弱土层,桩体可穿过整个软弱土层达到加筋作用主要是指厚度不大的软弱土层,桩体可穿过整个软弱土层达到其下的硬层上面此时,桩体在外荷载的作用下就会产生一定的应力集中现其下的硬层上面此时,桩体在外荷载的作用下就会产生一定的应力
12、集中现象,从而使桩间土承担的压力相应减小,其结果与天然地基相比,复合地基象,从而使桩间土承担的压力相应减小,其结果与天然地基相比,复合地基的承载力会提高,压缩量会减小,稳定性会得到加强,沉降速率会加快,的承载力会提高,压缩量会减小,稳定性会得到加强,沉降速率会加快,还还可用来改善土体的抗剪强度,加固后的复合桩土层将可以改善土坡的稳定性,可用来改善土体的抗剪强度,加固后的复合桩土层将可以改善土坡的稳定性,这种加固作用即通常所说的加筋作用。这种加固作用即通常所说的加筋作用。(二)复合地基破坏模式(二)复合地基破坏模式(二)复合地基破坏模式(二)复合地基破坏模式 破坏过程:破坏过程:(1 1)桩间土
13、首先)桩间土首先破坏引起复合地基全破坏引起复合地基全面破坏;面破坏;(2 2)桩体首先破)桩体首先破坏引起复合地基全面坏引起复合地基全面破坏;破坏;(3 3)桩体与桩间)桩体与桩间土同时发生破坏。土同时发生破坏。1.1.1.1.复合地基置换率(复合地基置换率(复合地基置换率(复合地基置换率(mm):):):):桩体横截面积(桩体横截面积(桩体横截面积(桩体横截面积(A Ap p)与该桩与该桩与该桩与该桩体所承担的加固面积(体所承担的加固面积(体所承担的加固面积(体所承担的加固面积(A A)的比值,的比值,的比值,的比值,m=m=A Ap p/A A。2.2.2.2.布桩形式与面积置换率的关系布
14、桩形式与面积置换率的关系布桩形式与面积置换率的关系布桩形式与面积置换率的关系 正方形布置:正方形布置:正方形布置:正方形布置:等边三角形布置等边三角形布置等边三角形布置等边三角形布置:网格状布置:网格状布置:网格状布置:网格状布置:四、复合地基的常用概念四、复合地基的常用概念四、复合地基的常用概念四、复合地基的常用概念(一)面积置换率(一)面积置换率(一)面积置换率(一)面积置换率(二)桩土应力比(二)桩土应力比(二)桩土应力比(二)桩土应力比1 1桩土应力比(桩土应力比(桩土应力比(桩土应力比(n n):):):):在某一荷载作用下,单位面积上桩在某一荷载作用下,单位面积上桩在某一荷载作用下
15、,单位面积上桩在某一荷载作用下,单位面积上桩体和土体所受竖向平均应力之比。体和土体所受竖向平均应力之比。体和土体所受竖向平均应力之比。体和土体所受竖向平均应力之比。2 2 2 2影响桩土应力比的因素影响桩土应力比的因素影响桩土应力比的因素影响桩土应力比的因素(1 1)荷载水平;荷载水平;荷载水平;荷载水平;(2 2 2 2)复合地基面积置换率:复合地基面积置换率:复合地基面积置换率:复合地基面积置换率:mm增大,增大,增大,增大,n n减小。减小。减小。减小。钢或钢筋砼桩钢或钢筋砼桩钢或钢筋砼桩钢或钢筋砼桩CFGCFGCFGCFG桩桩桩桩水泥搅拌桩(含水泥搅拌桩(含水泥搅拌桩(含水泥搅拌桩(含
16、水泥水泥水泥水泥5%5%5%5%12%12%12%12%)石灰桩石灰桩石灰桩石灰桩碎石桩碎石桩碎石桩碎石桩50 50 50 50 2020202050 50 50 50 3 3 3 312 12 12 12 2.52.52.52.55 5 5 5 1.31.31.31.34.4 4.4 4.4 4.4 (3 3)桩土模量比:桩土模量比:桩土模量比:桩土模量比:桩土模量比增大,桩土应力比近于线桩土模量比增大,桩土应力比近于线桩土模量比增大,桩土应力比近于线桩土模量比增大,桩土应力比近于线性增长。性增长。性增长。性增长。(4 4 4 4)原地基土强度:)原地基土强度:)原地基土强度:)原地基土强度
17、:原地基土强度越高,原地基土强度越高,原地基土强度越高,原地基土强度越高,n n越小;原地越小;原地越小;原地越小;原地基土强度低,基土强度低,基土强度低,基土强度低,n n越大;越大;越大;越大;(5 5 5 5)桩长:)桩长:)桩长:)桩长:桩土应力比桩土应力比桩土应力比桩土应力比n n,随桩长增大而增大,但达到,随桩长增大而增大,但达到,随桩长增大而增大,但达到,随桩长增大而增大,但达到临界值临界值临界值临界值L Lc c后,后,后,后,n n值几乎不再增大;值几乎不再增大;值几乎不再增大;值几乎不再增大;(6 6 6 6)时间:)时间:)时间:)时间:n n随时间的延续逐渐增大,这是由
18、于桩间土随时间的延续逐渐增大,这是由于桩间土随时间的延续逐渐增大,这是由于桩间土随时间的延续逐渐增大,这是由于桩间土的固结和蠕变使荷载向桩体集中。的固结和蠕变使荷载向桩体集中。的固结和蠕变使荷载向桩体集中。的固结和蠕变使荷载向桩体集中。桩土荷载分担比:桩土荷载分担比:桩土荷载分担比:桩土荷载分担比:桩、土分担荷载的比例。桩、土分担荷载的比例。桩、土分担荷载的比例。桩、土分担荷载的比例。式中式中式中式中 P Pp p 桩承担的荷载;桩承担的荷载;桩承担的荷载;桩承担的荷载;P Ps s 桩间土承担的荷载;桩间土承担的荷载;桩间土承担的荷载;桩间土承担的荷载;P P 总荷载。总荷载。总荷载。总荷载
19、。(三)桩土荷载分担比(三)桩土荷载分担比(三)桩土荷载分担比(三)桩土荷载分担比桩土荷载分担比和桩土应力比的关系:桩土荷载分担比和桩土应力比的关系:桩土荷载分担比和桩土应力比的关系:桩土荷载分担比和桩土应力比的关系:(1 1)已知桩土荷载分担比)已知桩土荷载分担比)已知桩土荷载分担比)已知桩土荷载分担比(2 2)已知桩土应力比)已知桩土应力比)已知桩土应力比)已知桩土应力比(四)复合模量(四)复合模量(四)复合模量(四)复合模量 定义:定义:定义:定义:复合模量表征复合土体抵抗变形的能力,数值上等复合模量表征复合土体抵抗变形的能力,数值上等复合模量表征复合土体抵抗变形的能力,数值上等复合模量
20、表征复合土体抵抗变形的能力,数值上等于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。式中式中式中式中 E Ep p桩体压缩模量;桩体压缩模量;桩体压缩模量;桩体压缩模量;E Es s桩间土压缩模量;桩间土压缩模量;桩间土压缩模量;桩间土压缩模量;E Espsp复合模量;复合模量;复合模量;复合模量;n n桩土应力比;桩土应力比;桩土应力比;桩土应力比;mm置换率。置换率。置换率。置换率。或或 实际工程中,桩的模量直接测定比较困难。实用中
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