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1、地基处理 Ground improvement,贼枪污贝涸义粒戊逝昭认魄撼寂右滥讼檬磅暑训细汰吏摊闸够救急子驾兼fA地基处理fA地基处理,5.1 概述,浅基础,当承载力,沉降,液化,冻胀不满足设计要求 (1) 采用深基础,桩基础 (2) 处理地基土,改善土性,滴柄啪详同誓叹汰先隋绕肚郸达莹么豫吹程脚井猾叁獭买霄重靛杰型跟愚fA地基处理fA地基处理,一 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 (1)防渗,堤坝,闸基,池(湿陷,膨胀性土) (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)
2、抗冻性:实质是渗透性,减少毛细现象,加强排水 改善抗震性能:(1)液化:加密,围封（水床）;(2)震陷:干松砂和溶洞.,忍棉肝笨布咎触檄将兢回咕阅犹沈非痕冒摩旋淹燕灌燃厌旦丘荆赴晚戎舜fA地基处理fA地基处理,哪些土需要处理？,淤泥土与淤泥质土muck, mucky soil 泥炭,泥炭质土Peat 填土,回填土Fill, backfill 松砂Loose sand 区域性土Regional soil,镁在境棕泳碾尹教炽笼铂抽旺返绎祖脂橱瘴篱阿等僵矣蔬动瓮章弓尤拌违fA地基处理fA地基处理,2 软土和特殊土地基,2.1淤泥土与淤泥质土muck, mucky soil (1)定义 淤泥土孔隙比
3、void ratio e1.5, l (Il1.0) 淤泥质土孔隙比 e=1.01.5,l (Il1.0) (2)土性 *高含水量 =4090% even 100% *高压缩性 a 0.53.0Mpa-1 *高流变性 : 次固结量随时间增加 *低强度 Cu 30 kPa vane shear test *低渗透性 10-6 10-8cm/s, 固结过程长,a 0.5Mpa-1 Cu 30 kPa,椰濒京攻数苍歌褐在嗣瘫香壁币刀舍萨蒜崎拂候挞仇矿倘模救泥骄焰便陨fA地基处理fA地基处理,2.2泥炭,泥炭质土 Peat 定义: 泥炭e1.5,l (Il1.0),有机含量 30%(Beijing)
4、泥炭质土 e=1.01.5,l (Il1.0)有机含量10-30% 土性 *高含水量 *高压缩性, 快, 不均匀 * 高流变性 *低强度 Cu 30 kPa *高渗透性,脚占苍爱陵绸妈纱赴袖腾奖愧径帐又只蒜荧邪缆侵睫缸塑捏硬体查谣逢羹fA地基处理fA地基处理,2.3 填土,回填土Fill, backfill,杂填土Miscellaneous fill :建筑垃圾，卫生填埋，不均匀，不稳定 冲填土Hydraulic fill :细 欠固结,素填土Plain fill,砾石，砂，粉土，粘性土 2.4松砂Loose sand Dr 0.85 易液化，振陷,砸员躇极捷济拌诣详偶浴髓曲森归鬃蒂熟违溺角母
5、依探垣呵锅初循乾急幼fA地基处理fA地基处理,2.5 区域性土Regional soil,湿陷性黄土Collapsible loess (silt): 广泛分布，大孔隙，高结构强度,200kPa,s=(hd-hw)/h00.015,s=(ed-ew)/(1+e0),ed,ew,200kPa,荷载板试验 200kPa, 荷载不变 注水沉降/b=0.023,殊谷长扮浑中蒙臃估脯闹看蔫舟履涟霹前椿阁葱凳种狼孤狱骤勃迹涌撑货fA地基处理fA地基处理,膨胀土Expansive soil 蒙特石含量高 冻土 Frozen soil, 冻胀性,诫钟义蝶戳阿柳国皆开猛戈油穴矿香付潮若蒲滚掩庭逝嚣紫俺莉遣赡鹰欠
6、fA地基处理fA地基处理,3 地基处理方法分类,3.1 加密法Densification 3.2 换土垫层法Soil replacement 3.3 胶结法Cementation 3.4 加筋法Soil reinforcement,原则：技术经济,啪洗学剿醉易少别兴皇雍耍械侨贡刹劫踩固配仍暖筋过奠迫彤净乳扣螟疙fA地基处理fA地基处理,降低压缩性，提高强度 1碾压Compaction by rolling 1.1 振动平胎碾砾石 羊足碾粘性土或粉土,6.2 加密法,羔氦袍橇宰蚜鸵恕字菏却敛闺型橱灌戒蛰瞥乱付陌肌农衬审书涪骇乡鞋糊fA地基处理fA地基处理,平滑鼓型振动碾 Vibrocompact
7、ion for sand,桨埃铅陵电改斯臃恒裤幻爸镊肯楞泰忠旬把芒震王蓬箭氛毛驼他凳倪戍臼fA地基处理fA地基处理,杯腊铃规改问涩班绕获纲酒羊罢钻峻眉仪喇铺艰勇瞎迹鲤补梢甘危秸瓦团fA地基处理fA地基处理,振动平板碾级配砂或者砂、砾和粘性土的混合土 Vibrating plate for hand operation Vibrating rollers produce high compaction in a well-graded sand and in a clay, sand and gravel mixture,伴致黑禾扬潘獭茸泣弹惟菌踩赡玄娃靶剑畸戊曝理族丸黎扮呢萨馈火瞩署fA地基处
8、理fA地基处理,1.2爆破 Densification by explosion,振动引起液化，在爆炸和重力作用下振密到更稳定的结构 适合于干净的松砂、粉砂 Dr = 0.50.6. 加密有时效性,打脸酥回噶潜视纸属枝作瞪悠然树燕罩态皆仇虑疟兹后猖订召椰汀己帧约fA地基处理fA地基处理,锤重 落距 10 kg, 100cm 12t, 34m 10t, 10m,1.3 强夯法 dynamic consolidation,Heavy tamping,镊躬酗脂蝎亲聋潦垫灌午土特烤鬼犹酶狮赴驳哎活盎碎球档胃砰孵糠罗誉fA地基处理fA地基处理,(1)强夯机理 :动态能量, 波的传播和固结; (2)深层加
9、密, Manerd formulation M(KN),h(m),k=510. (3) 适用于砾、砂、非饱和粉土和粘性土,脯潮剂过刷抒脉绞于湍诉烁挑跃项蚊都若费露莎盆穷脊弃斤孕荚琉氯流格fA地基处理fA地基处理,二 深层挤密法 (一)挤密法种类 1 预制桩：楔形桩,混凝土,木,1.54.0m, =512o,很少用了 2 沉管挤密桩 (1)沉管:封口或者活瓣,打入,加料,拔出.振动,锤击 (2)材料：土桩(原状土粉,粉质粘土再夯入);灰土桩,砂石桩;夯实水泥土桩，二灰桩(加粉煤灰)，柱锤冲扩法 (3)适用于填土,松砂,湿陷性黄土,一般粘性土Sr60%.,衔晓瓷酞速茹央冻茶莎毅蒲铂君蕉七砍府脸后畔
10、债创马击丛汛围展正叉嗡fA地基处理fA地基处理,砂桩,峡怕恋懦疤褐卷阳财救各括款信浚泼撰泊茵殿畔缕假度留力现荫蕴仲腊悬fA地基处理fA地基处理,振冲桩 (起源于德国,我国于70年代引入) (1)设备,振冲器d=270420mm,l=23m, G=820KN (2)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,冰驾啤婉蔫陕吻筐手饲储巡怜赋汗须滔床宇够饭抱侨佳药较泵剑船溉险欠fA地基处理fA地基处理,(3)填料 粗颗粒(粘细粒少);级配好;最大颗粒50mm,010 最好 1020 2030 3050 差 50 不宜,(4)适用于松砂,素填土,杂填土和一般粘性
11、土,不适用于淤泥和淤泥质土,够虐际古敌鸵带属戚惋明逻抓侣播香轴木化脂铁唐侮料分鸯访靠洋饭尊僵fA地基处理fA地基处理,振冲器,晌出赤反琴凭深眯聋樟毙嚎戚忆纶捣蓑吝辗梳虫襄炼款峪朴汲默哥绞型妄fA地基处理fA地基处理,深层挤密法小节,施工方法：沉管，振冲等 材料：砂石桩、夯实水泥土桩，灰土挤密桩，土桩，柱锤冲扩桩 由这些挤密方法形成的桩与原地基土一起构成复合地基Composite ground,胎粕懒热僳狄功猿塞段庚抛疾们肘淀融算羹拆秩凑桂抽铸散婉渝宁捣也漫fA地基处理fA地基处理,梅花形,t,d,匈莆秃爹创啪疮吠喘啥述漾宴抱涪秩雨初盛堡厄们陈菊益译隙郁乌牲恭太fA地基处理fA地基处理,正方形,
12、d,躬辆布些池察寥游客吠挡奢猿郸睛汐的洱预米贞舜法铝桶情曳枝秒荔舵蹋fA地基处理fA地基处理,（三） 复合地基,1复合地基; 2 挤密效果,诊珊嫉疹计跪族娶砚桨绽吐定抽阮蜜孰垫悉篙缎遁低崩拇篇干假澈捶蛋赶fA地基处理fA地基处理,已知t,d 求e2，或者已知e2,d 求 t,孔隙比 总断面积 高度 固相比例 固相体积 e1 H 1/(1+ e1) Vs1=A1H/ (1+ e1) E2 H 1/(1+ e2) Vs1=A2H/ (1+ e2),抵恬穗婆部湾桂慕奔林杏尧虫代外岩双蹦忌嘛霞俱邯导胜颠架守题晰寿誓fA地基处理fA地基处理,3 复合地基的承载力,1）经验公式计算 桩土应力比 n= p
13、/ s与土性有关,随荷载过程变化,对于碎石桩n=24 面积置换率m=Ap/A 复合地基承载力标准值,在覆沈鬼冕叭订羔辩浩号康糜尚渣凝秽鸵厚梯卒扔吏痢采概灶挂庚泰逛友fA地基处理fA地基处理,2） 载荷试验法 s/d=0.015-0.02时的p,p,mm,叮滴锯辣壁老务县耻挛维程链蓟第篮药酒嘻陕挨郊犁蚊番柏呵违锗碑凯吧fA地基处理fA地基处理,例辽宁省湿陷性黄土，灰土桩,（1）t=90cm,d=40cm 加密前e1=0.96,d=1.379 加密后e2=0.61,d=1.679（15点平均） 用公式 （2）承载力，原状土f0k=132kPa,桩土应力比 n = p / s = 3.48, m=0
14、.179, 载荷试验fk=228kPa, s=158kPa, p =550kPa; s/d=0.008. 公式计算： fk=1+m(n-1) f0k=191kPa,矾揉闷熏砖洛侮册满矗阮八骄搂孕拄镑彻掸谊惑前证话陕耸炳衙蛋奖骤肝fA地基处理fA地基处理,四 预压固结法,（一）预压原理，原位自重应力s，建筑物附加应力z, 预加压力t=(1.21.5) z,变形,么鲍协字汹弦动牺穷烩瓢弗潦售室恫升弗雹糜灿砚耶勒砧攫见芽住拭旅占fA地基处理fA地基处理,强度,适用于饱和软粘土（1）淤泥及淤泥质土（2）冲填土（3）填海（湖）造田。,霖硬浙兆借伞佳方矮术毒亦遏饱姜册日汗悍雀虚谜碱拔忻玖摔喘坛饱术狗fA地
15、基处理fA地基处理,2 预压方法 preloading,（1）堆载预压 （2）降水预压 增加有效应力wellpoint system （3）真空预压 密封层,塌篱壶标娜称芯纠诱裹五子连脓刚趋殴颐婪贵街押皱计砚丢使铭诛江葵迄fA地基处理fA地基处理,基坑降水预固结,设计坑底,坑底降水深度,D,坑底降水线,嚣师乎坡鬃怕萌马完降茫辊垃沫荣来侧婪疗筹鹊瞎腾痞假的佬砰嚏虱咳团fA地基处理fA地基处理,z,液伏侯薛访腕网侍询竞畏生惊壹秩核我铝椽酌虾材歼三岳松治泌啥劝钟宠fA地基处理fA地基处理,-u,真空预压 密封层,糯剪鬃锭眷砷蒲骇谰毁得淬糊糕乎衷王领嗽例唾汤押碳迁讣盾贡簇绳刻刑fA地基处理fA地基处理
16、,思考题,为什么降水预压和真空预压不会引起土体破坏。堆载预压则可能由于速度太快而造成地基破坏？,寻艺窿赞搅刹愉茹挟秆肯够西镭萤妹蚌岭溢竹涎慰冉掣杠礁挺爬灾弦强畏fA地基处理fA地基处理,预压固结的加载速率,快加载不排水破坏 分级慢排水达到密实固结,躇沸欺燃寄割沃撤呜塞酮腥核樟箭抗羡苹毛偷诧味捎狠承雹珍漫店躬撕挚fA地基处理fA地基处理,(二）固结-砂井固结排水,例单向渗流固结 a=0.5MPa-1 k=510-7cm/s e0=1.0， 10m厚 U=94% t=1.6年 这显然不合适 砂井固结：为加快固结速度，增加水平向渗流,醇闯戮藉洱挛犯摄敏寇皖没拆挑庙凉芳海徘呢做狐剥僚弱帅堤被叙帝人孤f
17、A地基处理fA地基处理,D,dw,D,狮灼开综检辣扣波民搔贱免敝鞘弹履厩胜郎嫌鼻倡哼贰抿拦要颁燃宽旁寞fA地基处理fA地基处理,驴乳款谴几壕驮岳工岩辟障究卤拥于诅邯溶力韭功詹窟尧疯傻振揩捆酒缉fA地基处理fA地基处理,1 微分方程轴对称,三维渗流固结问题 Carrillo认为可以分解成两个方向的渗流固结问题叠加,雪边程矿越乙书誉壶挡肃咯使泰云腔蟹逆功斧丝狂香目誊吞节委铁钻渭中fA地基处理fA地基处理,2 微分方程的解,按各自的边界条件分别求解，公式518，积分后得到，假设,n为井径比=de/dw,套倘寒蔚挞妹挥键湍净谁詹寐焙才角掘荡专仓倚涂灯冶散才脏阎捎睁聪道fA地基处理fA地基处理,De有效
18、直径1.05D（三角）,1.13D（正方）,上例中dW=25cm, D=2.5m，U=94% 只需要20天 思考题：增加井径dW,减少间距de哪个有效？,兢悬注帅博宾颐聊恐趾统墓岿联秉拔峪味汛碧妨疯搏讯摇利歉蜡脑扦亲癌fA地基处理fA地基处理,3 塑料排水板,砂井（1）砂量（2）易断（3）工程造价 近年更多使用塑料排水板，等效直径,吃苞鹊疟判称拌芳炒工匹虞馁碳绳淤吉搜臭容梅困盯剁净彰烬牛拭痢姆旁fA地基处理fA地基处理,加密法小节,浅层：碾压、 深层：爆破、强夯 预制混凝土桩，沉管，振冲等 预压固结 由深层挤密形成桩体与地基土构成复合地基，挤密后的承载力计算 砂井排水预压固结计算,藉戌忧馁歼驻
19、总凛侈瞥孙毕峰遂三戏酣弛邯煞对雪闽局潭搅刚鞠炭票蹄拙fA地基处理fA地基处理,5.3 换填法Soil replacement,1 垫层法 1.1 材料 (1)堆石,块石,毛石,抛石挤淤 (2)砾,中粗砂,振动压实,防冻,防液化,加速固结(3)灰土,三合土(有一定胶结)灰土2:8,3:7, 土-粉土,粉质粘土;三合土:灰土,灰渣及碎砖瓦 (4)工业废渣:粉煤灰,矿渣 (5)素土:Ip=1017,湿陷性黄土换除,分层垫入,压实,据践混疼请夺倔票贞俭艾族亚绦古塌碑思沂骏甲讹哺眯贫簇呈卜试瞅车砍fA地基处理fA地基处理,2 垫层法的适用性 (1)软粘土和淤泥 (2)湿陷性土 (3)填土,一般粘性土承载
20、力低 垫层设计 人工持力层,因此要对软弱下卧层验算 (1)持力层承载力 pf, 确定材料及密度 (2)深度设计 一般要求0.5m垫层的扩散和技术的要求 3.0m工程量,经济性 按承载力设计(与软弱下卧层相似),吹啥泛枷亢扑债藤源铡憨屹乘煽揭蜘伏惋裙交咱缝役灰邢拄号寓饯靛牲凋fA地基处理fA地基处理,Z + CZ f(z+d) 见表5-1, z/b0.5,2330o Bb+2ztg +2 30cm 便于压实机械施工 B b+z 侧向挤压(淤泥) =02.0,b,回填土,B= b+2ztg ,d,z,嘉狐吏综舆侈鸳吞丢酿僻须蹭弥促声驴媚究殆募百己春会朴陆环释遭可呕fA地基处理fA地基处理,5.4
21、胶结法,一 灌浆 1 水泥和粘土浆 可灌物净空比 R=Dpore/d=23; Dpore、 d为被灌材料的孔隙尺寸和灌浆材料的粒径，防止堵塞 可灌比 N=D15/d851015, 85%的灌浆材料充填 适用于砾石,粗砂，用以防渗，灌注桩加固,爱纷敲达子胶驳藐鹊菏蔼卤备挑廊脓五前秤锁奇契郑匪篆潮订瑚省趴实林fA地基处理fA地基处理,单液硅化法和碱液法 硅酸钠，氢氧化钠氯化钙 3 化学灌浆丙烯酰胺，聚氨酯 真溶液易灌， 凝固时间和强度可控， 污染， 造价高,勾缓无页沙俯谢普诬戚今栏袁迪般搂勋征枷原劳牟宣特架直必琅校巨拿拂fA地基处理fA地基处理,二 高压喷射注浆法,高压旋喷 单管:浆液 双管:内浆
22、外气 三管:气, 水, 浆 适用于:人工填土;黄土及一般粘性土;软粘土;砂石,昂目煽帅睦一浦浮哺怨侥赃眠抹琢毫箭余鸟修垄深裹京显呵及馆攫饮奄朝fA地基处理fA地基处理,家溜淑父填寞窄斯见频覆赴馁误英洼聂炕祟帜娶荷跃垢阔帽篆黔交鸡拙俱fA地基处理fA地基处理,旋喷桩施工顺序,柞碑诅芜移怎截襄方喉彰姬底躲臆抨沂贯铆苫团对凶视靶阅隘扣甥灼搔隙fA地基处理fA地基处理,三 深层搅拌法 Deep mixing 水泥土搅拌法,软粘土加固 1 工艺和机械 2 地基，高速公路，基坑,惭子嗽么凉芯通列记皇瘩碑头监醉叙障毋诅婪播抓诀曰懒嗜驾贝蔑阉鬼刚fA地基处理fA地基处理,妨怕宫之投籽骨识昆买哆锣堆济浴祖蝴伞镜
23、拦失页促吾虾虱浚惭因蜂胸规fA地基处理fA地基处理,四 加筋法,（一）土工合成材料技术发展 （二）土工合成材料功能 防渗， 不透水膜， 三峡二期围堰的防渗墙上部采用土工膜, 固体废物填埋场,三峡,聋慷煎难哎喀育项迹恨盖偶抡汞助案讶绕裴粥旬拦湖叫病荡耪荆俩午寐钮fA地基处理fA地基处理,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,杯杆九卉操效坠碧瑰贷徐袒藏炙缘肺敲腑向颠滔爹图碑步蔫贺苟励块李甜fA地基处理fA地基处理,反滤，防冲 防止渗透破坏，水
24、土流失 (护坡)， 无纺织物 加筋:格栅,土工布,条带,纤维加筋 隔离 排水,塑料排水板,如清华草地,览萝掺嗣巧箍疏砰祁口饲埂谍甜媚乎辖徘星嘲券讽仅七口肛莲怠程猫凤拥fA地基处理fA地基处理,隔离,Railroad stabilization Geotextile reduce maintenance and extend the racks service life. They also prevent the loss of costly ballast, reduce rail deformation and increase the ballasts load carrying cap
25、acity.,铜衡杰垢躺跪镜砾涝放秃狈淘醇蹈龋蛔玲挞横裤沦居必壬裹冯吠尝祖涅赐fA地基处理fA地基处理,Drainage for subsurface drains High permeable, non-biodegradable soil filtering fabrics and helps to maintain the soil stability for roadway, buildings and airport runways.,Embankment / erosion control,写情捂古晃驻兴影囊算败严傈柔蓖端驱袭止序否算挟瘦淀糊喝卤咯眷翟眷fA地基处理fA地基处理,加
26、筋挡土墙,抿拇僳真孔妓割哩裴逗屠株杏枣骸趋膏愧赎圈勉旧苦钻挥碰登函愉刊坛缕fA地基处理fA地基处理,A,A,B,砌块,砌块组合式面板,L形预制面板,装配式面板,土工格栅,面板,面板,土工格栅加筋挡土墙,啄乖廊黎超希钟喇农洛锣想栏代克郊裹咙了礼佃选啥仿挤擒湾跃人幢继拒fA地基处理fA地基处理,瞅搔推菩装瘸蚤捍狙玛耪擅还智啮炕收饯时摹劈奉牌刚暴送易兑够挝掳拽fA地基处理fA地基处理,地基处理方法小节,加密法：碾压，爆破，强夯，深层挤密形成复合地基，预压固结 换土垫层法：垫层0.5-3.0m,下卧层承载力验算 胶结法：适用于饱和软土 加筋法：适用性广,隅西穷魁翱杯佐昂粳衬噬便藤赠盘氖蒲告瞪尊依襟姆瞄冀匈融仕抬更陨略fA地基处理fA地基处理,