岩土勘察、深基坑支护及桩基工研讨会讲稿.ppt

岩土调查、深基坑支护和桩基工程新技术研讨会、讨论内容、一、地基调查方法和瑞利波检测、地基基础设计理论和载荷三、地基承载力四、软土地基处理五、工程地质调查六、地基基础工程现状和发展概要、一、地基调查方法和瑞利波检测、工业和民间建筑工程设计有可行性研究、初步设计和施工图三段为了为各设计阶段提供必要的工程地质资料，调查工作也可分为可行性研究调查、初步调查和详细调查三个阶段。 1、勘探工作勘探是查明地基勘查过程中地质状况的必要手段，它根据地面工程地质测量和勘查得到的各种定性资料，进一步定量评价现场工程地质条件。 勘探工作包括矿井探测、挖掘、触手探测、地球物理探测等。 1 .触手探头是探棒通过静力或动力将金属探头贯入土层，并测量表示土贯入触头的阻抗能力的指标，由此间接地判断土层及其性质的探测方法和insitu测试技术。 作为探测手段，触手可作为区分土层的测试技术，可以估计地基的承载力和土的变形指标等。 a .静力探测试验是将内置有阻力传感器的圆锥形探头以静力均匀地压入土中，通过测量土层对探头的贯入阻力，间接地判断分析地基土的物理力学性质。 与常规探测手段相比，静力探测具有独特的优势。 可以迅速且连续地检测出土层及其性质的变化。 单桥探针能够测量包含锥形前端电阻和侧壁摩擦电阻的总贯入电阻P(kN )，通常用比贯入电阻ps(kPa )表示。 双桥探针能够分别测量锥形总电阻Qc(kN )和侧壁总电阻Pt(kN )，通常用锥形总电阻qc(kPa )和侧壁摩擦电阻fs(kPa )来表示。 根据锥形前端阻力qc(kPa )和侧壁摩擦阻力fs(kPa )，可以计算在同一深度下的摩擦阻力比Rs .静力探测成果的应用1、划分土层2、估计土的物理力学指标3、确定浅基础承载力4、估计单桩承载力5、判定饱和砂土和粉土的液化势。 适用于粘性土、粉土、砂土，但难以渗透到碎石系土中。 地基的承载力取决于地基土自身的力学性质，静力探头测定的比贯入阻力等指标也在一定程度上反映出土的力学性质。 根据静力探测资料，可以间接地根据地域经验关系估计地基承载力、土的压缩性指标和单桩承载力等。 b .动力触觉动力触觉一般是使一定质量的心锤以一定的距离自由落下，把探针穿入土中，记录穿入到一定深度所需的锤的次数，判断土的性质。 功率触摸探头有标准的贯入考试和轻量触摸探头两种方法。 动力触摸测试(dynamicsounding )、圆锥动力触摸测试(DPT )标准贯入测试(SPT )利用一定的锤动能，将一定规格的探针打入土中，每打入土中深度根据所需的能量来判定土的性质标准贯入试验设备主要由贯入器、贯入探头和贯入锤三部分组成，锤重63.5kg，76cm自由落下距离，通过圆筒型贯入器贯入土层15cm，再打30cm深度，以后把30cm锤数称为标准贯入数标准贯入试验的成果的应用，1 .划分土的种类和土层截面2 .判断土的实体度和地震液化问题3 .判断粘性土的稠度状态和c、值4 .评价土的变形弹性模量E0和压缩弹性模量es5.确定地基的承载力在标准贯入试验中测定的锤数n， 可以用于确定地基承载力，估计土的剪切强度和粘性土的变形指标，判别粘性土的稠度和砂土的实体度，估计地震时砂土液化的可能性。用轻便的触觉试验测得的锤数N10，可以确定粘性地基和填土地基的承载力，根据不同位置的值的变化情况判定地基土层的均匀度。 负荷试验对一定面积的受压板阶段性地施加负荷，用各阶段的负荷观测地基的变形特性，评价地基的承载力，计算地基的变形弹性模量，预测基础的沉降量。 十字板剪切试验(VST )、十字板剪切试验是，使插入软粘土的十字板头以一定的速度旋转，测定出土的阻力扭矩，换算成土的剪切强度。 2、地球物理探测地球物理探测(物质探测)是一种兼具探测和测试双重功能的技术。 物探之所以能够研究和解决各种地质问题，主要是因为岩石、土层和地质结构具有不同的物理性质，通过专业物探器的测定，可以区别地质问题进行推断。 a .作为挖掘的先行手段，为理解隐藏的地质边界、界面或异常地带，经济合理地确定挖掘方案提供依据b .作为挖掘的辅助手段，在挖掘之间增加地球物理勘探点，为挖掘成果的内插、外插提供依据c 常用的物质探测方法主要有电阻率法、声波法、波动速度测量等。 表明瑞利波勘探技术和应用、岩土工程勘察规范第10.10.1、10.10.4面波法是地基动力测量的重要手段。 根据国内外现状和简要说明，铁道部研究院1992年首次在京沪线路基上对瑞利波进行质量评价，取得了良好的效果。 中国铁路工程总公司实测了京秦、京九等4条干线的总长度20km左右。 另外，河北地球物理调查院开发了SM98瑞波探测器。 该探测器自动化程度高，重量轻，用于京沪高速公路等工程，每天最多可测量600点，提高了道路路面强度和路基压实度的测量效率。 主要技术原理和关键技术、瑞利波探测技术是在测定地层内部应力波传播特性的基础上建立的。 理论和实践显示，土体的实体度(实体度)、承载能力(K30和地基承载力等指标)及土物理力学性质指标(e、g、等)的大小与土中应力波的传播特性密切相关。 因此，只要已知地层弹性波的波速VP、VS或VR，就能够直接计算土的其他力学性质指标(例如，e、g、等)。瑞利波测试了不同土层或填土的瑞利波速度，根据瑞利波速度值的大小和填土的物理、力学参数(密度、剪切弹性率、压缩弹性率、泊松比等)、填土承载能力等指标密切相关的基本原理，通过现场试验得到VR和土体理论基础、瑞利波特性及波速与土物理力学性质指标的关系K30指标(类同地基反应弹性率)及土物理力学性质指标的关系半无限均质材料K30指标与波速的相关关系、瑞利波速与土物理力学性质指标的关系、纵波和横波的波速与介质的物理力学性质指标密切相关。 在半无限空间的表面，由于自由边界的作用，p波和s波的干扰形成被称为瑞利波r的表面波。 瑞利波速度和剪切波速度有以下关系，填土内的瑞利波速度VR的变化直接反映了被测土层的物理性质指标的大小和力学强度指标的强弱，两者之间有着密切的相关关系。 K30指标与土的物理力学性质指标的关系，如果局部平均布载荷作用于半无限均匀介质表面，载荷p与载荷板的沉降量s之间几乎呈直线关系，则根据弹性力学的基本理论，K30指标与VR值一样，与土的物理力学参数之间也有密切的关系。并且得到了VR和K30之间也有密切的相关关系的结论。 半无限均质材料K30的指标与波速的相关关系、和土体的动弹性模量大于变形弹性模量，其比为(1 )，即：K30的指标与剪切波速、土体密度的关系式为：半无限均质材料K30的指标与波速的相关关系、K30与瑞利波速v 理想的半无限弹性体材料K30和瑞利波速VR平方的理论比和值(介质的动弹性率和变形弹性率之比)的大小呈线性相关关系，这进一步理论上证明了K30和瑞利波速VR至值的相关非常密切。 瑞利波测试技术和方法、测试原理的工作过程的应用原理的基本配置的主要性能和特征与国内外同类产品的比较、第一测试原理、2工作过程，该设备的工作过程中，锤子产生的振动信号同步启动设备，使设备处于工作状态， 同时经由检测到振动信号的土层传递到检波器，将检波器接收到的振动信号转换为电模拟信号后传递到设备的前放大部并进行固定增益放大，传递到主放大器并进行可变增益放大，由电子转换开关依次采样被2根并行放大的模拟信号， 该脉冲信号被放大至A/D转换器所要求的振幅范围中，被A/D转换器变换成对应的数字信号，这些信号通过由设备内的单片机统一控制的逻辑控制电路实现各种功能的选择和控制存储的数据还可以通过设备的通信接口与计算机进行数据传输。 3应用原理、x1、x2两点处的瑞利波的垂直位移方程式分别是由于x1、x2处的振动源相同，因此后者是前者延迟某一时间后的重复，延迟时间是将t=(x2-x1)/VR、u2n加上延迟时间来考察两信号的相似性， 即，计算两信号的相关系数：0达到最大值时，VR=(x2-x1 ) /0，4，4基本配置，5主要性能和特征，带宽： 10HZ3KHZ； 输入阻抗：4K； 增益：060db采样间隔： 10s； 扫描延迟：09999ms存储容量： 510组测试曲线数据传输： RS232C端口液晶显示： 240128； 充电电池：连续工作10小时以上的相对湿度： 1，天然含水量高： wwl，压缩系数高，渗透系数小，剪切强度低，灵敏度高，有明显的流动变性，淤泥： e1.5，淤泥质土： 1.5e1.0，软土，工程特性软土地基的，地基耐建筑物沉降时间长，流变：应力不变时，土体的剪切应变和体应变随时间增加的现象。 由于软土地基的上述工程特性，在软土地基上建设建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。 由于软土地基的承载力低，如果不进行任何处理，一般无法承受大建筑物的负荷。 因此，要求在软土地基上建设建筑物，处理软土地基。 地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，改善地基土的变形特性和渗透性，提高剪切强度等。 地基处理原则：地基处理有很多方法，各种方法都有各自的特征和作用机制。 任何方法都不是万能的，每个工程都要综合考虑。 通过对可采用的地基处理方案进行比较，选择技术可靠、经济合理、可施工的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。 第2节压实法和碾压法，通过夯土机或机械夯土、疏水层，减少其空隙体积，提高密度的作用被称为压实。 压实能降低土的压缩性，提高剪切强度，减弱土的透水性，使处理后的表层弱土成为能负担大负荷的地基持力层。一、土的压实原理大量工程实践和试验研究表明，控制土压实效果的主要因素有土含水量、压实机械及其压实功能等。 土的压实效果经常用干密度d (单位土体积内的土粒的质量)来测量。 1、最佳含水量对粘性土，在压实功能和条件相同的情况下，土的含水量过大或过小，土体难以压实，只有把土的含水量调整到某个适当的值时，才能得到最佳的压实效果。 在一定压实机械的功能条件下，土最容易压实，达到最大密度时的含水量称为最佳含水量wop，相应的干密度称为最大干密度dmax。 根据、w、d、0、dmax、wop、试验统计，最佳含水量wop与土的塑性极限wp有关，几乎wop=wp 2%。 土中粘土矿物的含量多时，最佳含水量大。 2 .压实功能对同类土，随着压实功能的变化，最大干密度和最佳含水量也发生变化。 在压实功能小时，土压实后的最大干密度小，对应的最佳含水量大，相反，干密度大，对应的最佳含水量小。 第三节换土垫法，在建筑物基础下的持力层弱，不能满足上部载荷基础的要求时，常采用换土垫法处理松软土地基础，挖掘基础下一定深度内的土层，回填强度高的砂、碎石、灰土等，巩固。 实践证明：换土垫能有效处理荷载小建筑物的地基问题。 替土垫层根据回填的材料分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。 砂垫层的主要作用：1.提高浅基础下地基的承载力2 .减少沉降量3 .加速下地下软土层的排水固结4 .防止结冰5 .消除膨胀土的膨胀收缩作用。 第四节排水固结预压法、排水固结预压法是利用地基土排水固结的特性，施加预压荷载，增设各种排水条件(砂井、排水垫等排水体)，加速饱和软土固结的发展的软土地基处理方法。c，e，a，b，c，e0，e，b，a，e，土层的排水固定效果与其排水边界条件有关系。 当土层的厚度小于负荷宽度时，土层中的孔隙水被排出到上下透水层，土层粘着，称为纵向排水粘着。 固结理论表明，粘性土固结所需时间与排水距离的平方成正比。 因此，加速土层粘连的最有效方法是增加土层的排水路径，缩短排水距离。、 因为，砂系土和粉土透水性很好，所以不需要用这个方法处理。 一、装载预压法二、砂井装载预压法三、真空预压法、第五节节流法和振打法，在砂土中，可以通过机械振动推压或加水使土变得密实。 拉深法和振冲法是利用这个原理发展起来的两种地基加固方法。 另一方面，挤压法挤压法的加固机理主要是用桩管打入地基中，对土产生横向挤压作用，以一定的挤压功能使土粒间移动，小粒子填充了大粒子的空隙，粒子排列紧密，空隙体积减少，地基土的强度也增强。 因此，拉深法主要是挤软地基，改善土的强度和变形特性。 二、震动法震动法利用一个震动器，在高压水流的作用下震动，使松砂地基变密或在粘性地基上形成孔，在孔中加入碎石形成一个桩体，这种桩体和原来的土构成复合地基。 砂土和粘性土的振动冲击法的加强机理不同。 砂土主要是具有振动拉深和振动液化作用的粘性土，主要是震动置换作用，被置换的桩体和土构