《地基处理方法》PPT课件

地基处理 一 地基处理 天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变形要求时 对天然地基进行人工处理 再建造基础 这种地基加固称为地基处理 二 处理对象 软弱地基 特殊土 三 处理地基问题 1 提高地基强度和稳定性 地基承载力f0不足 地基发生破坏 整体剪切破坏 局部剪切破坏 刺入破坏 变形过大 产生不均匀沉降 结构开裂 2 降低地基变形 3 消除液化 饱和粉土和砂土受到震动时 孔隙水压力大于上覆重力时 粉砂和粉土变为液态 建筑物倾倒 4 渗漏 管涌 对大坝破坏方式 在渗透水流的作用下 土中的细颗粒被冲走 使土的孔隙不断扩大 渗透速度不断增加 使较粗的颗粒也相继被水流带走 逐渐形成管状渗透通道 造成土体崩塌 这种现象称为管涌 管涌是一种渐进性质破坏 发生在一定级配的无粘性土中 震动液化 震动液化 四 地基处理分类 换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去 回填强度较高的砂 碎石或灰土等 并夯至密实的一种地基处理方法 常用的垫层有 砂垫层 砂卵石垫层 碎石垫层 灰土或素土垫层 煤渣垫层 矿渣垫层以及用其它性能稳定 无侵蚀性的材料做的垫层等 换土垫层法的作用 提高浅层地基承载力 因地基中的剪切破坏从基础底面开始 随应力的增大而向纵深发展 故以抗剪强度较高的砂或其它建筑材料置换基础下较弱的土层 可避免地基的破坏 1换土垫层法的原理 换土垫层法 减少沉降量 一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较大 加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层 就可以减少这部分的沉降量 由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用 使作用在下卧层土上的压力较小 这样也会相应减少下卧层土的沉降量 加速软弱土层的排水固结 砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性强 软弱土层受压后 垫层可作为良好的排水面 使基础下面的孔隙水压力迅速消散 加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度 避免地基发生塑性破坏 防止冻胀 因为粗颗粒的垫层材料缝隙大 不易产生毛细管现象 因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀 消除膨胀土的胀缩作用 2垫层的设计要点垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求 而且应符合经济合理的原则 其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度 对于垫层 既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层 又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出 2 1垫层厚度的确定 fz 垫层底面处软弱土层承载力特征值kPapcz 垫层底面处土的自重应力 kPapz 垫层底面处土的附加应力 kPa 2 2垫层宽度的确定垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外 还应防止垫层向两边挤动 如果垫层宽度不足 四周侧面土质又较软弱时 垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中 使基础沉降增大 宽度计算通常可按扩散角法 如条形基础 垫层宽度b 应为 振动平板夯 YT系列冲击压实机 可转向式手扶振动压路机 四冲程汽油机式高频振动冲击夯 斜坡型单钢轮压振动路机 由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基 二 复合地基 变形协调指桩和土变形一致共同变形 按材料分类 桩体作用 由复合地基定义复合地基由桩体和桩间土共同工作 由变形协调条件 桩体和桩间土变形相同 由于E桩 E土 桩体产生应力集中 桩间土应力降低 由此复合地基承载力和整体刚度高于原地基 沉降有所减小 面积换算率 正方形布置 桩体直径为d 间距为l 则面积换算率为 桩土应力比 1 散体桩承载力 2 柔性桩复合地基 3 对刚性桩地基 1 排水固结法 1 定义 在建筑物建造前 对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压 使土体固结沉降基本完成或完成大部分 从而提高地基土强度的一种方法 砂垫层 2 对象 软粘土 吹填土 松散粉土 新近沉积土 3 工程应用 路堤 仓库 罐体 飞机跑道 轻型建筑 饱和软粘土地基在荷载作用下 产生孔隙水压力 孔隙水在压差作用下 由排水通道缓慢排出 使孔隙体积减小 地基固结沉降 同时土中有效应力增加 地基土强度逐渐增长 排水固结法就是其应用 建造建筑物前预先对地基施加荷载 使地基完成大部分沉降 抗剪强度也得到提高 卸荷后 再建建筑物 地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少 排水固结法关键在于排出孔隙水 使孔隙减少及有效应力增加 从而产生固结沉降 粘性土固结所需的时间为 砂井设计 1 直径及间距 井径比 2 深度 压缩层不厚时 砂井应贯穿压缩土层 压缩层深厚时 由附加压力和自重应力之比为0 1 0 2处定 强夯 定义 强夯法又名动力固结法 Dynamicconsolidation 强夯法处理地基是19世纪60年代由法国梅那公司首创 将10 40吨重的锤起吊到高6 30米的空中让其自由下落 给地基以冲击和振动 以提高土体强度 降低其压缩性 改善土的振动液化条件 消除湿陷性黄土的湿陷性 碎石土 砂土 低饱和度的粉土与粘性土 湿陷性黄土 杂填土和素填土等地基 对于高饱和度的粉土与粘性土地基 尤其是淤泥和淤泥质土 处理效果较差 机场 仓库 油罐 公路 和铁路 处理对象 工程应用 加固地基的优点 应用范围广泛 加固效果显著 加固机理 瑞利波 表面波 以夯坑为中心沿地表向四周传播 使表层土体松动形成松弛区域 体波对地基起加固作用 纵波 压缩波 使土体受拉压作用 使孔隙水压力增加 导致土骨架解体 横波 剪切波 使解体的土颗粒处于更密实的状态 一 加固非饱和土原理 采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理 即用冲击型动力荷载 使土体颗粒产生相对位移重新排列 土中孔隙中的气相被排出 孔隙体积减小 土体变得更为密实 从而提高其强度 夯锤夯击土体的瞬间 土体产生较大沉降 锤底土形成土塞向下运动 土中压力超过土的强度 土结构破坏 由于结构破坏 使土体软化 侧压力系数增大 侧压力增大 土不仅被压实 而且被侧向挤密 形成苹果形 这一压实区 A 就是土的破坏压实区 在该区域外为次压实区 B 该区应力小于土极限强度而大于土的弹性极限 该区土可能被破坏 但未被充分压实 此区也可称为破坏削弱区 动应力远大于原来土的自重应力 坑底土在向侧向挤出时 坑侧土在侧向分力的作用下将隆起 形成被动破坏区 夯坑越深 土内聚力越大 土不易破坏隆起 反之就易隆起 不可压缩的液体固结时液体排出的孔径不变弹簧刚度为常数无摩擦活塞 静力固结模型 动力固结模型 含有少量气泡的可压缩液体固结时液体排出的孔径是变化的弹簧的刚度不为常数有摩擦活