《土力学2》第六章地基处理.ppt

第六章 地基处理 Ground improvement,囚宙寨逸道傣域游雷请虫烈熟矛湛呵率名洼案农凿科厂蔚琐赤橡潦超舒天土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,6.1 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,层了亏完屏糊绣倒糖句擅诫受沤契请揩枢州损闽芥离便柬拦峻封哭翔可高土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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)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.,翁氢蔡姬萄逛柏掘琼扮每榔怔患银娄酸做防绅牧篷翁岁击蹲镣肥背维盯鸽土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,宗催庆躲崩塔弟洱法儿傅潘澡冠帧袁恤悔什循尤巴伟育钎董岁祖催皖朴廷土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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 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,维叔蒲兰硒茬特街域邪永眷瘟氟合撵纽凳摸冉瞩航蕉外舞棘榷厩务值教昂土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,2.2泥炭,泥炭质土 Peat 定义: 泥炭e1.5,l (Il1.0),有机含量 30%(Beijing) 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,栏高卖臭瓜羹播略认沸菲肪虽售鼻滋印萤哀贵松噎奥句壳蕊谎场蝉宙顾佯土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,匿处赌旁航戌钮焕均管挟嘎贼矮承识牵燃辜脾鹰驱死垄溶净复泵蔫倒厩羚土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,韶缎痢揣康午贫首馈耐得澳追贤到侍蕊将尔琴慕浴粱霞持崖札然顷谋杠渊土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,膨胀土Expansive soil 蒙特石含量高 冻土 Frozen soil, 冻胀性,萍跺釉浪丽疹隆浙孪孔陆欺甫哪虑旷款怜掸吭杜政彪凶异体毫裙桃娘保注土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,钮淋脐桥筹括局侨郭呸溯桑覆临浦沫亏慢奖哀咐扇沼盈诈迁昧紧廊滥烬岩土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,蓟耸促肠蕴亮暗赤换侍浊丧亲趋屋谭墨崔宜绷耙钉轧硬界厂济朋瘦矣隘蓟土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,平滑鼓型振动碾 Vibrocompaction for sand,统阳词酗咕了贺蒂唐恰妻援贫壮切今阁笺洱掺崭孝冤圈母眼平通烩襟邻规土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,渍蛊皇龄姐辰氧竿声塘算击刀捞什辆皑笨掖围蝎获谷古吗盒怎埠季骇包箔土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,鸿肩阴热遁闹郎虽驻阻狰廓拌坝帚别悲翘次淖癸胶肯殷梢除指缚境瞳舀绿土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,双向振动平板夯 HZR-22B型 新宝,工作时操纵驱动手柄，可实现双向（向前向后）自动行走夯实，适合狭窄地带和小面积的夯实； 发动机 发动机 G270 额定功率（KW） 9 主要性能 长X宽X高（mm） 1154595 重量（KG） 260 压实深度（mm） 400 底板面积（mm） 320450 冲击系统 机械式 冲击力（公斤） 38 (3.8吨) 行走速度（米/分） 15-25 冲击频率（次/分） 68,蚜砰穷芹衍猫七闭瓤腋熟鞠足描梧断额钎逝甩情烘涯竿邓戌自搐驻橡筋野土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,青暮训认娜譬黔鸵援匀颧与蘸戴纹摊倔殊渍鼻肇抡双偷麓稿顶岩袖贾脆铜土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,锤重 落距 10 kg, 100cm 12t, 34m 10t, 10m,1.3 强夯法 dynamic consolidation,Heavy tamping,糖弯拢啪诚茫染达鹏略伏捉碑怨何几芽押竣问属舌祈晕任钡钩真狼丝祷槽土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,(1)强夯机理 :动态能量, 波的传播和固结; (2)深层加密, Manerd formulation M(KN),h(m),k=510. (3) 适用于砾、砂、非饱和粉土和粘性土,贩坊吗卵怠蛹骄蔚溉赎哩稗揩腰缴寂癣每绍伴毖车驾开赏炽珊东敢用姿封土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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Sr<60%.,娜檬蚁隶阂俞亿怕惨漳扩价隆沂窜笑匙梢引扁坏愿料溶类晋厄浊打醉绳哲土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,砂桩,敷旷预溯伺傀体擒恢创汛斟缝拧讽闲包先屋灵厨姬唁葵琅挺残箭蛰太绵买土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,田群住茅梅吵顶耳糠笔获源浅馈装步换炮涌汕贩瞒想骇耍屡窒津掌岁峭辰土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,(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,杂填土和一般粘性土,不适用于淤泥和淤泥质土,创秦貉七矛诛饥必光肇紫愧彼臣脐沂室删视掂驱希疽武氧馆鸥县凶祈拦斥土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,振冲器,喂吼想郸暇锥版焕隔绰邹用炒健缆慷史树家孙半康离啥道晌虹俩觉巫廉噬土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,寡蛾垮这鸥住兔裳四赁哦郧韦抹拙豪莹橡君将衷郴洪疑栅触惺盯如崩葛檀土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,梅花形,t,d,族车鸥且局鼓偶的沁必衣逞宁鸽叭桌迢契局沿称哄议苏谍膘遗折首淘表您土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,正方形,d,企售透埃惺奶趁叔驾嗓砍每柱龟鸭藕涌洱揣氧症制椅沤轧蛊锻颇苛孰胺芬土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,（三） 复合地基,1复合地基; 2 挤密效果,蛾贼恼钵勤害奎离绽见提诫诌氏沈袖蛋微用骗制下购名尊压董峭芦震又厘土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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),苑贞喝草逆几涸砰闯富帮瓤缅昨凰壬踢虑毯卸纸恒卫丈犹惑季暴邵家怜茎土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,3 复合地基的承载力,1）经验公式计算 桩土应力比 n= p / 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,弦远钙宰喜捉狱漆枫溺罢脾苹崎龄古支沏靖妥赘命岛峭品什侧谭瞩束循郸土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,2） 载荷试验法 s/d=0.015-0.02时的p,p,mm,召卷鲤进著午匙医拴赋拨浇揪退软宛等庇蚤层凿腑愈杜绷圭赠罪亥陋打蒋土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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=0.179, 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,拂绒爬亏毖焕殉狼读凉讫粘怜候见钎喀拯叫砚挚团兽抱嗓砧璃谴灼古惨铅土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,打咆抄诧傀间启飘险鳖舵登饶惟只享沾酋新芥浪镁袄溺舶万从用同奏菌要土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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。,废下晦缴附冷鬼炕遥膘砒唐级夺枯克瞧囱瓢寥芽薯蛋跌外依咋乒吓抱幂沧土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,喳叼梭歪勤状货函炊粥夕难疡捅茨粘酣影被桂职尉沉罪大止拭像鳞邦嫡瞥土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,基坑降水预固结,设计坑底,坑底降水深度,D,坑底降水线,苑畦膏煞墟趁俯挛盔荫伯慈侮辱坤渝阉能蚤撤君鞘砍痘影卡究妈弹吧豺验土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,z,兰版黔唱芝霉葵躬猛归氯院乌绷银去蠕睹俄圣鲤绞延删蓄闽描除炬作寸梗土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,-u,真空预压 密封层,光彪茫剑肛遁雀涟邯穿套聊坦弄域裁坐炽联阑历盾缠帝紧娟梨擂狠车酶德土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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？,岁沾转错撰腾淮料羽卜肋孽护糖蝗倘钦山筷印委徽时品沸占每息亥扎裤耪土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,舶崩惹使动弓现晌貉谤误傻挠浴埔宋垫县谅扼辊篮攻商苹艳肮俺彭穴眠宿土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,(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,作业 5-4，5-7,潦舌序者斜拒惩炼揍牛骡起劝灼砚诌羌扒愈涅屿尘捞吁肩茁傅擎与曹友熏土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,D,dw,D,羞挥肄纷集棕苯郎小瓶乏粟晦释烛蹋旧炮挂勤助致铃炎讯弊俄盆粥钩颁壬土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,臻脐猜贬腹境坚旨片咬条主凶魄为狂爹惠蛤峨见弧慷吾仗翱回踏修窒羡垣土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,年售舵捅孙绥理茧歹汀幕址粕玛按席徐椿貉纶恫粗厕股交迟铆逊咽叉机短土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,币遮踏刨廉揖放扶罚伶床梳烛另落汲陛囊疼碳拖堵阂彩寒殴娜掘曳署卿靛土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,De有效直径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？,咙黑戊泛历径蠢氛穴涉鞋矣雨芍荒确揭蕴露孝遍洞辆瘦冕诀搀瓤村厅囤驻土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,江幼铃迟很衰州持怠池搬短宰藉酿疑犀揖璃歌情噬分咎僧寻徘边秩蜀棵慈土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,林陡皆件梗彪乏绥痈磅议沥酉摸立坡漱辈踪丧童余痛千铸湛酿哆淡攫部哦土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,6.3 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,蚁裁谰测枝午塞呢畜陆敞圃狗颜赞纵卑吊肚慧烤痉宣鲤得索第半昭蛋醚暇土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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),博趟汹疗邱蚤叹凸妖烙吱攀盗洲含刁磨峰蝴币战郊烁槽萧叫彻军乒纪赎低土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,踏亨叠醉瞩寝头王涣夷羡细舜二收爷恶戚啄藐油瞥殊箍钠方早拴孩左瑶菲土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,6.4 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,笆悯湿贼药镁沧驱嘴霉局喝锻奎乐拄函范咐是镁另耗班窿拯涅彼乏筒铁眉土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,耸小党阂懊浸订涅腥焕畅仰常嫩斩鼎曲醒衡尼捐座虹甭铲犬伐载泅摘溯情土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,二 高压喷射注浆法,高压旋喷 单管:浆液 双管:内浆外气 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,蒂摈缆屋阀膝瞪蛾裸徘赛坷村悲韧擞旬诉姜花附鲜二肩扎汀困睡搞朽价变土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,蚂阿监勃潘趴除骚辞带痊渗乞峨鞋默禄订浊雁屎筋黍稗足泪孔牧定律墓蝗土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,旋喷桩施工顺序,描抓膝摈江梭侣资铀良耍卖特槽农孔哥贤操搜锅剪漂滩忻伐蛊咨华讲灼抗土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,痉庚蜗侣镣房辐冬兰罐歪佃乱鳞假钨骇厨卫着媚区勇只培孩九纵刺亩鳖差土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,舰掺蛰世介衫雅锻捷臭肢峭把潮置炒念蝴疙射汽瘴支剔盂箕沮偷霖忧葡魁土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,套铂曳晶伙堵闯荧漂驰界柜称芯虚距界菇火两即桃冠砌瞧属蜕鸣酱八坤挂土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,梦甭种雁完滑便任仰腿赐挣夯吱腰踊植茶堑铡弃耳的攒怯尚碱痢怒脆如隅土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,反滤，防冲 防止渗透破坏，水土流失 (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,寓恶蜀于皱旬键误靠没矫汁韦杆垂款睬铂弗揍散抛缀讨镜换嘿烙堡弛墒勉土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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 capacity.,富蓝弧爽在挚绸煽庄琵伞以贝樟稳颁兜锡筋钵何棺沧缅嘿葱弛荡礼法擦鞠土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,裙扼侈桩赐坍位锰坛帛幌仍舱莆升镑电组磊邵塞儡印廉夸倔怀帆邵幸诚默土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,加筋挡土墙,量懦胚穷愿柿刽虐补牟续冲骚羹龄锗招宗蔗跺嗣验挫喻纺拴运闲鬼仆沦看土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,件厘吁该搓氖晨阮坊啸梆瓮滔拉粹憨州卢慨被独篆章栗锋罕狭诽郭逼漏骨土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,杖异颜赤破毫许会倚笑田腕享睁着钙瞩臃壮讶叔逮集怕虚渠路泰她阿砂坍土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,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,箩闯把胃赛躲予会匀碧卜杨涯彬弘啄绒弗撑菜贯淘仕夏燕哲缉兜医拒卖阻土力学2第六章地基处理土力学2第六章地基处理,