土力学与地基基础地基处理.pptx

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1、10.1 概述概述 10.2 换土垫层法换土垫层法10.3 复合地基复合地基10.4 加密法加密法10.5 预压加固法预压加固法10.6 胶结法（化学加固法）胶结法（化学加固法）10.7 土工合成材料土工合成材料（加筋法）（加筋法）本章目录本章目录第1页/共46页10.1 10.1 概述概述 浅基础浅基础,当承载力、沉降、液化、冻胀等当承载力、沉降、液化、冻胀等不满足设计要求时不满足设计要求时(1)采用深基础、桩基础(2)地基处理，改善土性第2页/共46页10.1 10.1 概述概述地基处理的目的地基处理的目的1 提高土的强度-地基承载力2 增加土的刚度-减少地基沉降量3 改善地基土的水力特性

2、 (1)防渗：堤坝、闸基、池 (2)排水：软基固结渗流、挡土墙排水 (3)渗透稳定性：长江大堤的管涌、流土（采用反滤）(4)抗冻性4 改善抗震性能(1)液化：加密(2)震陷：干松砂和溶洞第3页/共46页10.1 10.1 概述概述地基处理的对象地基处理的对象软弱地基软弱地基不良地基不良地基淤 泥 土 e1.5，L(IL1.0)淤泥质土 e=1.01.5，L(IL1.0)泥炭土，泥炭质土冲填土湿陷性黄土膨胀土冻土松砂 Dr 0.85 饱和液化,干土震陷人工填土，杂填土第4页/共46页10.1 10.1 概述概述湿陷性黄土湿陷性黄土以粉土为主孔隙比大 e1.0天然密度小 1.41.65 g/cm3

3、富含碳酸盐类遇水沉降增大，称湿陷性成因：成因：风成，部分水成特点：特点：湿陷性又分：又分：自重湿陷性自重湿陷性黄土地基和黄土地基和非自重湿陷性非自重湿陷性黄土地基黄土地基 湿陷性湿陷性黄土黄土第5页/共46页10.1 10.1 概述概述地基处理的方法地基处理的方法换土垫层法换土垫层法加密法加密法深层压密法深层压密法土工合成材料土工合成材料化学加固法化学加固法方法众多，方法众多，分类不统一分类不统一 复合地基复合地基换填法换填法浅层压密法浅层压密法强夯法挤密桩复合地基预压加固法冻结法冻结法胶结法胶结法第6页/共46页10.2 10.2 换土垫层换土垫层法法 b 回填土回填土垫层材料垫层材料卵石、

4、碎石、砾石、粗砂、中砂卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或 3:7工业废料：工业废料：粉煤灰，矿渣粉煤灰，矿渣垫层厚度垫层厚度一般：一般：0.53m垫层设计垫层设计持力层：p f下卧层：pZ+pCZ fz+d压实系数压实系数 c=d/dmax 0.93第7页/共46页10.2 10.2 换土垫层换土垫层法法 b 回填土回填土B=b+2ztg dz 填填z pCZ pCD要求：pZ+pCZ fz+d以条基为例第8页/共46页10.3 10.3 复合地复合地基基桩土应力比：n=p/s面积置换率：m=Ap/A复合地基复合地基散体材料桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩

5、复合地基砂石桩、砂桩；搅拌桩、水泥土桩、土桩、灰土桩、CFG桩；混凝土桩桩与土共同变形，共同承载；非均质，各向异性 与桩基区别与桩基区别？第9页/共46页10.3 10.3 复合地基复合地基复合地基的承载力复合地基的承载力(1)公式计算公式计算(2)载荷试验载荷试验桩土应力比与土性有关，随荷载过程变化。对于碎石桩n=24复合地基的压缩模量复合地基的压缩模量单桩载荷试验，复合地基载荷试验第10页/共46页10.4 10.4 加密法加密法目的：目的：降低压缩性，提高强度降低压缩性，提高强度加密法加密法深层压密法深层压密法浅层压密法浅层压密法强夯法挤密桩复合地基（深层挤密法）预压加固法其它：其它：爆

6、破压密第11页/共46页10.4 10.4 加密加密法法土的压实原理土的压实原理饱和曲线饱和曲线粘性土粘性土砂土砂土粘性土粘性土在某种压实功能下在某种压实功能下（标准压实功能）（标准压实功能）达到达到最最密时密时的含水量称为的含水量称为最优含最优含水量水量，对应的干密度称为，对应的干密度称为最大干密度最大干密度砂土：砂土：不存在最优含水量不存在最优含水量；在完全风干和饱和两种状在完全风干和饱和两种状态下易于击实态下易于击实；潮湿状态潮湿状态下下不易不易击实击实第12页/共46页1 1 机械压密法机械压密法(1)重锤夯实锤重：12t，落距：3.54.0m，有效深度：1.52.5m，承载力：100

7、150kPa(2)碾压压路机、推土机、羊足碾，分层铺土，分层压实。每层填土3040cm，承载力：80120kPa(3)振动压实对砂土、砂性杂填土很有效，有效深度：1.5m，承载力：100200kPa10.4 10.4 加密加密法法浅层压密，一般用做地基表层处理第13页/共46页Pneumatic tired rollerSheepsfoot roller10.4 10.4 加密加密法法第14页/共46页2 2 强夯法强夯法锤重：825t，最大200t落距：825m有效深度：510m承载力：180250kPa19691969年，法国年，法国19781978年，中国年，中国强夯设备：强夯设备：夯锤

8、，起重机，脱钩装置加固机理：加固机理：动态能量,波的传播和密实固结加固效果：加固效果：提高承载力、减小沉降量，消除液化可能、消除湿陷性等10.4 10.4 加密加密法法优优 缺缺 点：点：经济；噪音新发展：强夯置换法第15页/共46页3 3 挤密桩复合地基（深层挤密法）挤密桩复合地基（深层挤密法）(1)(1)沉管挤密法 沉管：封口或者活瓣；打入，加料，拔出；振动,锤击 材料：土桩(原位粘性土再夯入)；灰土桩、碎石桩、石灰桩、水泥土桩、二灰桩(加粉煤灰)适用于填土、松砂、湿陷性黄土、一般粘性土 Sr 60%10.4 10.4 加密加密法法!第16页/共46页砂桩砂桩第17页/共46页(2)振冲法

9、 设备：振冲器 d=270450mm，L=1.63m 原理：振：偏心轮旋转，振动加密，使颗粒移动 冲：高压水从中间穿过，土颗粒振浮液化固结 加固挤密、振动液化、渗流固结 填料：粗颗粒(粘细粒少)；级配好；最大颗粒50mm适用于松砂,杂填土和一般粘性土，不适用于淤泥和淤泥质土10.4 10.4 加密加密法法第18页/共46页10.4 10.4 加密加密法法第19页/共46页振冲器振冲器第20页/共46页桩间距设计桩间距设计S已知：桩径d，间距S，孔隙比e1；计算：挤密后孔隙比e210.4 10.4 加密加密法法通常：d、e1已知，e2也可确定待定：间距S公式请自行推导公式请自行推导 桩与土形成复

10、合地基，其承载力可通过载荷试验获得第21页/共46页10.5 10.5 预压加固预压加固法法预压加固法预压加固法堆载预压降水预压真空预压适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、填海（湖）造田。预压原理：饱和土的固结，土的塑性 原位自重应力 s 建筑物附加应力 z 预加压力 t=(1.21.5)z t e2 z e1ep s第22页/共46页10.5 10.5 预压加固预压加固法法第23页/共46页降水预压降水预压 z z10.5 10.5 预压加固预压加固法法第24页/共46页真空预压真空预压10.5 10.5 预压加固预压加固法法-u第25页/共46页堆载预压堆载预压1 12 2 分级堆载

11、 竖向排水砂井、塑料排水板 水平排水垫层堆载过快易失稳10.5 10.5 预压加固预压加固法法真空预压不会失稳 第26页/共46页堆载预压的加载速率堆载预压的加载速率10.5 10.5 预压加固预压加固法法K0Kfqp (p)不排水不排水pt第27页/共46页固结度计算（砂井）固结度计算（砂井）10.5 10.5 预压加固预压加固法法dwdedw排水板排水板第28页/共46页10.5 10.5 预压加固预压加固法法可以分解成两个方向的固结问题叠加（Carrillo）三维渗流固结问题三维渗流固结问题其中其中第29页/共46页10.5 10.5 预压加固预压加固法法求解，得到求解，得到其中其中 固

12、结度 井径比查表5-7 增加井径增加井径dw与减小间距与减小间距de哪个有效？哪个有效？第30页/共46页10.6 10.6 胶结法胶结法化学加固方法化学加固方法灌浆法高压喷射（旋喷）注浆法深层搅拌法冷热处理方法冷热处理方法冻结法烧结法第31页/共46页灌浆法灌浆法常用材料：水泥或粘土水泥浆液；化学材料：聚氨脂 丙烯酰胺类（丙凝）有毒性 硅酸盐类（水玻璃）氢氧化钠溶液（碱液）灌浆方法灌浆方法渗透灌浆压密灌浆劈裂灌浆12310.6 10.6 胶结法胶结法可灌性问题，粗砂以上可灌性好，可用于粉细砂第32页/共46页10.6 10.6 胶结胶结法法高压喷射注浆法高压喷射注浆法注浆方法注浆方法旋喷法定

13、喷法摆喷法适用于：适用于：淤泥、淤淤泥、淤泥质土、一般粘性泥质土、一般粘性土、粉土、黄土、土、粉土、黄土、砂土、碎石土砂土、碎石土第33页/共46页深层搅拌法深层搅拌法适用土质：淤泥、淤泥质土、粉土、黄土、素填土、粘性土、无流动地下水的饱和松散砂土10.6 10.6 胶结胶结法法地基，高速公路，基坑支护深层搅拌法粉体喷搅法 湿法 干法处理深度受限第34页/共46页第35页/共46页第36页/共46页10.7 10.7 土工合成材土工合成材料料功能功能过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护过滤功能过滤功能第37页/共46页10.7 10.7 土工合成材土工合成材料料隔离功能隔离功能第38页/共46页

14、加筋功能加筋功能10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料第39页/共46页加筋功能：桥台加筋加筋功能：桥台加筋10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料第40页/共46页坝体加筋：法国某坝10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料第41页/共46页三峡三峡防渗功能防渗功能10.7 10.7 土工合成材料土工合成材料第42页/共46页排水沟表土覆盖层表面隔断层基础隔断层地基基础垃圾渗水和地下水的距离渗水导管气体导管竖井地质屏障经处理的地质屏障地下水气体收集渗水收集垃 圾 体垃圾填埋体的主要构成垃圾填埋体的主要构成10.7 10.7 土工合成材土工合成材料料第43页/共46页本章小结本章小结10.1 概述概述 10.2 换土垫层法换土垫层法10.3 复合地基复合地基10.4 加密法加密法10.5 预压加固法预压加固法10.6 胶结法胶结法10.7 土工合成材料土工合成材料第44页/共46页换土垫层法换土垫层法 复合地基复合地基加密法加密法机械压密法强夯法深层挤密法预压加固法预压加固法堆载预压降水预压真空预压胶结法：化学胶结法：化学加固法加固法灌浆法高压喷射注浆法深层搅拌法渗透灌浆压密灌浆劈裂灌浆土工合成材料土工合成材料第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页