(精品)龚晓南：地基处理若干问题的几点思考.ppt.ppt

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1、地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考龚晓南龚晓南 浙江大学浙江大学Email:地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p

2、路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题土体土体特性特性决定决定岩土工程学科特点岩土工程学科特点 由于土是自然和历史的产物，形成下述特性：由于土是自然和历史的产物，形成下述特性：p区域性、不均匀性、个性强区域性、不均匀性、个性强p多相体（固相、液相、气相）多相体（固相、液相、气相）,而而且相互间不易区分且相互间不易区分p土中水十分复杂土中水十分复杂p初始应力场初始应力场,而而且难以测定且难以测定p有有干干土土、饱饱和和状状态态的的土土、非非饱饱和和状状态态的

3、的土土，相相互互之之间间可可转转化化p应力应变关系的复杂性应力应变关系的复杂性p强度、变形和渗透特性测定的困难强度、变形和渗透特性测定的困难 取样、运输过程中的扰动、应力释放取样、运输过程中的扰动、应力释放 应力路径模拟的困难应力路径模拟的困难 边界条件模拟的困难边界条件模拟的困难土体特性对土力学的影响土体特性对土力学的影响学科特点学科特点教和学教和学 （土力学学科特点及对教学的影响）（土力学学科特点及对教学的影响）研究方法研究方法工程应用工程应用发展态势发展态势 （21世纪岩土工程发展态势世纪岩土工程发展态势，岩土工程的回顾与前瞻岩土工程的回顾与前瞻第第13章，章，主编高大钊，人民交通出版社

4、主编高大钊，人民交通出版社）土力学与其它力学学科的比较分析土力学与其它力学学科的比较分析 土力学主要建立在土力学主要建立在实验研究基础实验研究基础上，而不是主上，而不是主要依靠力学分析。在土力学中没有建立统一的力学要依靠力学分析。在土力学中没有建立统一的力学体系体系 抗剪强度与抗剪强度指标抗剪强度与抗剪强度指标 抗剪强度与测定方法抗剪强度与测定方法 太沙基的土力学是建立在海相沉积土和太沙基的土力学是建立在海相沉积土和纯净砂的实验成果的基础上纯净砂的实验成果的基础上 对其它土的适用性？其它各类土还有对其它土的适用性？其它各类土还有许多规律和难题需要解决许多规律和难题需要解决学科特点学科特点学科特

5、点学科特点 工程技术学科工程技术学科 主要依靠试验研究、工程经验，没有主要依靠试验研究、工程经验，没有统一的力学体系统一的力学体系 实用性强、技术性强实用性强、技术性强 太沙基说的太沙基说的“岩土工程与其说是一门岩土工程与其说是一门科学，不如说是一门艺术科学，不如说是一门艺术（GeotechnologyGeotechnology is an art rather is an art rather than a sciencethan a science）。）。”是否也可理解为是否也可理解为对学科特点的阐述对学科特点的阐述 这里艺术（这里艺术（artart）不同于一般绘不同于一般绘画、书法等艺术

6、。画、书法等艺术。岩土工程分析在很岩土工程分析在很大程度上取决于工程师的判断，具有大程度上取决于工程师的判断，具有很高的艺术性。很高的艺术性。岩土工程分析应将艺岩土工程分析应将艺术和技术美妙结合起来术和技术美妙结合起来 地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题学科特点对地基处理的影响学科特点对

7、地基处理的影响 地基处理方法主要选用原则地基处理方法主要选用原则 因地制宜因地制宜 如：不同土类如：不同土类 不同状态的土类不同状态的土类 不同厚度不同厚度 学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响 每种每种地基处理方法地基处理方法 都有一定的适用范围都有一定的适用范围 如：如：强夯法，真空降水强夯法，复强夯法，真空降水强夯法，复合地基，合地基，-学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响 发展多种地基处理技术发展多种地基处理技术 综合应用多种地基处理技术综合应用多种地基处理技术学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响 地基处理加固机理与地基处理地基处理加固机理与地基处理

8、技术技术 如：如：长短桩复合地基长短桩复合地基 真空降水强夯法真空降水强夯法 地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题刚性基础下粘结材料桩与地基土体刚性基础下粘结材料桩与地基土体 形成复合地基的条件形成复合地基的条件 复合地基形成条件复合地基形成条件散体材料桩与地基土体形成复合地基散体材料桩与

9、地基土体形成复合地基 无条件无条件粘结材料桩与地基土体形成复合地基粘结材料桩与地基土体形成复合地基 在刚性基础下：在刚性基础下：有条件有条件 在在柔柔性基础下：性基础下：无条件无条件 地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的的形成形成条件条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p刚度对刚度对复合地基性状

10、的影响复合地基性状的影响 刚性基础和柔性基础下复合地基试验研刚性基础和柔性基础下复合地基试验研究究 基础刚度对复合地基性状数值分析基础刚度对复合地基性状数值分析pp路堤下复合地基设计路堤下复合地基设计的几点意见的几点意见刚性基础和柔性基础下复合地基试验示意图刚性基础和柔性基础下复合地基试验示意图 （吴慧明，（吴慧明，2000，宁波大学校园），宁波大学校园）刚性基础下复合刚性基础下复合地基模型试验地基模型试验柔性基础下复合柔性基础下复合地基模型试验地基模型试验试验结论试验结论由于刚性基础下桩和桩间土沉降一致，桩承受较大荷载，由于刚性基础下桩和桩间土沉降一致，桩承受较大荷载，桩土荷载分担比较大，且

11、随着沉降发展逐步增加。柔性基桩土荷载分担比较大，且随着沉降发展逐步增加。柔性基础下桩和桩间土沉降可自由发展，桩不仅产生沉降，而且础下桩和桩间土沉降可自由发展，桩不仅产生沉降，而且相对土体桩顶端向上刺入土层，因此相对土体桩顶端向上刺入土层，因此柔性基础下桩土荷载柔性基础下桩土荷载分担比较小分担比较小。柔性基础下复合地基沉降量柔性基础下复合地基沉降量比刚性基础下复合地基沉降量比刚性基础下复合地基沉降量大大，而且，而且柔性基础下复合地基极限承载力柔性基础下复合地基极限承载力比刚性基础下复比刚性基础下复合地基极限承载力合地基极限承载力小小。刚性基础下刚性基础下，随着总荷载增加，随着总荷载增加，桩首先进

12、入极限状态，桩首先进入极限状态，进进而导致复合地基的破坏；而导致复合地基的破坏；柔性基础下，土首先进入极限状柔性基础下，土首先进入极限状态态，进而导致复合地基破坏。，进而导致复合地基破坏。结论与意见结论与意见p 将刚性基础下复合地基承载力和沉降计算方法应用于柔性基础下复合地基承载力和沉降计算是不合理的也是不安全的。p为了改善柔性基础下复合地基性状，充分发挥桩体的承载潜能，应在复合地基加固区上设置刚度较大的垫层，如土工格栅加筋垫层，灰土垫层等。p不加垫层的，桩土相对模量较大的复合地基在柔性基础下应慎用。路堤下复合地基设计路堤下复合地基设计的几点意见的几点意见将建筑基础下复合地基计算方法将建筑基础

13、下复合地基计算方法将建筑基础下复合地基计算方法将建筑基础下复合地基计算方法照搬照搬照搬照搬到路堤下复到路堤下复到路堤下复到路堤下复合地基的计算是不妥的，也是不安全的合地基的计算是不妥的，也是不安全的合地基的计算是不妥的，也是不安全的合地基的计算是不妥的，也是不安全的路堤下复合地基路堤下复合地基路堤下复合地基路堤下复合地基设计还要满足稳定分析要求设计还要满足稳定分析要求设计还要满足稳定分析要求设计还要满足稳定分析要求为了改善路堤下复合地基性状，应设置刚度较大为了改善路堤下复合地基性状，应设置刚度较大为了改善路堤下复合地基性状，应设置刚度较大为了改善路堤下复合地基性状，应设置刚度较大的垫层，如灰土

14、垫层，或土工格栅加筋垫层等的垫层，如灰土垫层，或土工格栅加筋垫层等的垫层，如灰土垫层，或土工格栅加筋垫层等的垫层，如灰土垫层，或土工格栅加筋垫层等路堤下复合地基计算路堤下复合地基计算路堤下复合地基计算路堤下复合地基计算采用的采用的采用的采用的参数应参数应参数应参数应与与与与建筑基础下建筑基础下建筑基础下建筑基础下采用的采用的采用的采用的参数不参数不参数不参数不同同同同 桩承堤法桩承堤法地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状

15、p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题地基处理优化设计地基处理优化设计 二个层次：二个层次：多种技术可行方案比较多种技术可行方案比较 设计参数的优化设计参数的优化 按沉降控制设计按沉降控制设计 地基处理技术综合应用地基处理技术综合应用 综合应用的重要性综合应用的重要性 工程实例工程实例澳门机场人工岛场道工程澳门机场人工岛场道工程 工程位于澳门出仔岛一路环岛东侧的开敞海域工程位于澳门出仔岛一路环岛东侧的开敞海域.是我国第一座海上人工岛是我国第一座海上人工岛机场，也是澳门有史以来最大的建设项目。机场，也

16、是澳门有史以来最大的建设项目。工程包括人工岛、跑道区及联络桥工程。合同总额约工程包括人工岛、跑道区及联络桥工程。合同总额约6.76.7亿美元，合同工期亿美元，合同工期4242个月，实际工期个月，实际工期3636个月，自个月，自19921992年年3 3月开工至月开工至19951995年年3 3月竣工。月竣工。人工岛采用海上清淤填海形成陆域。人工岛总长人工岛采用海上清淤填海形成陆域。人工岛总长3549M3549M，北端宽，北端宽269M269M，南端，南端宽宽381.5M381.5M，总造陆面积，总造陆面积115115万平方米。跑道可供波音万平方米。跑道可供波音747-400747-400大型飞

17、机起降。护大型飞机起降。护岸总长岸总长7770.5M7770.5M，抛石斜坡堤结构。，抛石斜坡堤结构。主要工程量：清淤主要工程量：清淤25152515万立方米，吹填砂万立方米，吹填砂35363536万立方米，抛石万立方米，抛石328328万立方米万立方米.打设塑料排水板打设塑料排水板870870万延米，预制安装各型钩连块体万延米，预制安装各型钩连块体118430118430件，混凝土方量件，混凝土方量236643236643立方米。跑道、滑行道振冲砂基立方米。跑道、滑行道振冲砂基570570万立方米，堆载预压土方万立方米，堆载预压土方207207万立方万立方米，跑道混凝上面层米，跑道混凝上面层

18、31.531.5万平方米。万平方米。澳门机场人工岛场道工程地基处理澳门机场人工岛场道工程地基处理 清淤清淤至至-16.0-16.0至至-24.0m-24.0m 25152515万立方米万立方米 吹填砂吹填砂至至 +8.0m+8.0m 35363536万立方米万立方米 排水固结加固排水固结加固板底至板底至-27.0-27.0至至-32.0m-32.0m 塑料排水板塑料排水板870870万延米，堆载预压土方万延米，堆载预压土方207207万立方米万立方米 振冲密实振冲密实24.024.0至至32.0m32.0m 跑道、滑行道振冲砂基跑道、滑行道振冲砂基570570万立方米万立方米 打设塑料排水带打

19、设塑料排水带振动式插扳机振动式插扳机液压式插扳机液压式插扳机砂基振冲砂基振冲地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题 1+1+1 1=？1+1+1 1 如：真空预压如：真空预压+堆载预压；土工布堆载预压；土工布+砂井砂井 土钉与锚杆；土钉与水泥土挡墙土钉与锚杆；土钉与水泥土挡墙 1+1+1 1

20、（的效果）（的效果）2 2（1 1的效果的效果+1 1的效果）的效果）少数少数 1+1+1 1（的效果）（的效果）=2 =2 少数少数11+11+1 1（的效果）（的效果）2 2 多数多数 1+1+1 1（的效果）（的效果）1 1 少数少数 1 11 1很很少少等等于于2 2，多多数数情情况况下下大大于于1 1小小于于2 2，但但有有时时也也可能小于可能小于1 1。地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和

21、综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题岩土工程规范问题岩土工程规范问题 张在明院士（张在明院士（20032003）在）在对我国现行岩土对我国现行岩土工程规范的几点看法工程规范的几点看法一文中谈到：一文中谈到：“一本一本岩土工程规范，大体由三方面的元素构成，岩土工程规范，大体由三方面的元素构成，即基本原理、应用规则和工程数据。即基本原理、应用规则和工程数据。”先进先进国家或者经济联合体的规范，基本上都是强国家或者经济联合体的规范，基本上都是强调对基本原理的把握，应用规则是对基本原调对基本原理的把握，应用规则是对基本原则的

22、实施性说明，很少向规范使用者提供具则的实施性说明，很少向规范使用者提供具体的工程参数的取值。他认为：体的工程参数的取值。他认为：第一、现行第一、现行规范过于具体细致的规定不能反映岩土工程规范过于具体细致的规定不能反映岩土工程的客观规则。第二、规范作为技术法规，应的客观规则。第二、规范作为技术法规，应该是工程活动的原则指导，而不是供工程师该是工程活动的原则指导，而不是供工程师查表使用的工具书或者查表使用的工具书或者“拐棍拐棍”。岩土工程规范问题岩土工程规范问题p在规范中过于具体细致的规定，不仅在规范中过于具体细致的规定，不仅难以合理，而且也不利于技术人员进难以合理，而且也不利于技术人员进一步探讨

23、问题，不利于发挥科技人员一步探讨问题，不利于发挥科技人员的聪明才智，不利于技术进步的聪明才智，不利于技术进步。p地方规范地方规范地基处理若干问题的思考地基处理若干问题的思考p岩土工程学科特点岩土工程学科特点p学科特点对地基处理的影响学科特点对地基处理的影响p复合地基复合地基的形成条件的形成条件p路堤下桩体复合地基性状路堤下桩体复合地基性状p地基处理优化设计和综合应用地基处理优化设计和综合应用p1+1=1+1=？p岩土工程规范问题岩土工程规范问题p概念统一问题概念统一问题概念统一问题概念统一问题 如：什么是如：什么是复合地基复合地基？什么是？什么是复合桩基复合桩基？刚性桩复合地基与复合桩基刚性桩

24、复合地基与复合桩基又如：什么是又如：什么是极限承载力极限承载力？什么是？什么是容许承载力容许承载力？什么是？什么是承载承载 力特征值力特征值？什么是？什么是承载力设计值承载力设计值？什么是？什么是承载力标准承载力标准 值值？等等？等等又如：什么是又如：什么是总沉降总沉降？什么是？什么是工后沉降工后沉降？什么是？什么是设计控制沉设计控制沉 降降？等等？等等又如：又如：-等等等等 浅基础、复合地基和桩基础的浅基础、复合地基和桩基础的荷载传递荷载传递路线路线路线路线复合地基的本质p是否设置垫层是形成复合地基的必要条件?p桩体不与基础底板连接是形成复合地基的 必要条件?p只有砂石桩才能形成复合地基?桩

25、体与桩间土是否直接同时承担荷载是形 成复合地基的必要条件，也是复合地基的 本质 一般情况下，一般情况下，桩和桩间土共同直接承担荷桩和桩间土共同直接承担荷载。载。问题是桩和桩间土如何分担荷载，如何评估问题是桩和桩间土如何分担荷载，如何评估 桩和桩间土的分担比桩和桩间土的分担比 经典的桩基理论经典的桩基理论不考虑不考虑桩间土直接参与承担桩间土直接参与承担 荷载荷载 不考虑桩间土直接参与承担荷载的不考虑桩间土直接参与承担荷载的原因原因：不知如何评估桩土的分担比 考虑桩间土承担比例小，作为一种安全储备 考虑桩间土直接参与承担荷载的摩擦桩基础考虑桩间土直接参与承担荷载的摩擦桩基础 满足满足复合地基的必要

26、条件摩擦桩基础摩擦桩基础复合桩基概念的形成复合桩基概念的形成 疏桩基础疏桩基础 减少沉降量减少沉降量 桩基础桩基础考虑桩土共作考虑桩土共作用的桩基础用的桩基础复合桩基复合桩基疏桩基础疏桩基础 管自立于管自立于1990年提出年提出疏桩基础疏桩基础的概念。的概念。为了使桩间土能够有效地直接承担荷载，管自立建为了使桩间土能够有效地直接承担荷载，管自立建议将规范规定的摩擦桩基础的桩距变大一些，在桩议将规范规定的摩擦桩基础的桩距变大一些，在桩基设计计算时考虑桩和桩间土共同直接承担荷载，基设计计算时考虑桩和桩间土共同直接承担荷载，以减少用桩量。以减少用桩量。“疏桩基础疏桩基础”是桩距比较大的桩基础，但其实

27、是桩距比较大的桩基础，但其实质已超越了传统桩基理论中桩基础的概念，考虑了质已超越了传统桩基理论中桩基础的概念，考虑了桩间土参与直接承担荷载。桩间土参与直接承担荷载。减少沉降量桩基减少沉降量桩基 黄绍铭等黄绍铭等(1990)提出提出减小沉降量桩基减小沉降量桩基的的概念。采用桩基础有二个主要目的：一是提高地概念。采用桩基础有二个主要目的：一是提高地基承载力，二是减少沉降。基承载力，二是减少沉降。就概念而言，以减少沉降为主要目的桩基础就概念而言，以减少沉降为主要目的桩基础称为称为减少沉降量桩基础减少沉降量桩基础。黄绍铭等提出的。黄绍铭等提出的减小沉降量桩基础减小沉降量桩基础不仅以减小沉降为目的，不仅

28、以减小沉降为目的，而且在桩基设计计算中考虑了桩和土共同直接承而且在桩基设计计算中考虑了桩和土共同直接承担荷载，也已超越了经典桩基理论中桩基础的概担荷载，也已超越了经典桩基理论中桩基础的概念。念。复合桩基复合桩基 复合桩基概念的提复合桩基概念的提出明确了桩和土直接承出明确了桩和土直接承担荷载，应该说超越了担荷载，应该说超越了经典的桩基础概念。经典的桩基础概念。如将复合桩基视为如将复合桩基视为一种桩基础，是否可以一种桩基础，是否可以说是广义桩基础的概念。说是广义桩基础的概念。复合桩基与复合地基复合桩基与复合地基复合桩基考虑桩和土直接承担荷载，满足复合地基的必要条件，也可认为是复合地基的一种形式复合

29、桩基可认为是不带垫层的刚性桩复合地基将复合桩基作为一种形式的复合地基，有利于复合桩基理论研究的深入和实践水平的提高 浅基础浅基础 复合地基复合地基 桩基础桩基础Shallow Foundation Composite Foundation Pile Foundation浅基础、复合地基和桩基础的关系浅基础、复合地基和桩基础的关系刚性桩复合地基承载力计算思路刚性桩复合地基承载力计算思路 1 1、固定比例分担、固定比例分担 2 2、先土后桩、先土后桩 3 3、先桩后土、先桩后土 4 4、按沉降量控制设计、按沉降量控制设计 5 5、按变形分担、按变形分担 6 6、复合地基承载力计算式、复合地基承载力计算式 谢谢 谢！谢！感谢山西省土木建筑学会地基基础专业委员会、太原理工大学建筑与土木工程学院、山西裕祥地基基础公司对第九届全国地基处理学术讨论会 的大力支持！感谢大会会务组、秘书组工作人员付出的辛勤劳动！第十届全国地基处理学术讨论会将于2008年在南京召开！感谢东南大学、南京水科院和河海大学的邀请！欢迎各位同仁支持和参与！祝各位代表身体健康！事业顺利！阖家幸福！再次谢谢诸位！