地基處理 一 地基處理 天然地基軟弱不能滿足上部結(jié)構對地基承載力和變形要求時 對天然地基進行人工處理 再建造基礎 這種地基加固稱為地基處理 二 處理對象 軟弱地基 特殊土 三 處理地基問題 1 提高地基強度和穩(wěn)定性 地基承載力f0不足 地基發(fā)生破壞 整體剪切破壞 局部剪切破壞 刺入破壞 變形過大 產(chǎn)生不均勻沉降 結(jié)構開裂 2 降低地基變形 3 消除液化 飽和粉土和砂土受到震動時 孔隙水壓力大于上覆重力時 粉砂和粉土變?yōu)橐簯B(tài) 建筑物傾倒 4 滲漏 管涌 對大壩破壞方式 在滲透水流的作用下 土中的細顆粒被沖走 使土的孔隙不斷擴大 滲透速度不斷增加 使較粗的顆粒也相繼被水流帶走 逐漸形成管狀滲透通道 造成土體崩塌 這種現(xiàn)象稱為管涌 管涌是一種漸進性質(zhì)破壞 發(fā)生在一定級配的無粘性土中 震動液化 震動液化 四 地基處理分類 換土墊層法是將基礎下一定深度內(nèi)的軟弱土層挖去 回填強度較高的砂 碎石或灰土等 并夯至密實的一種地基處理方法 常用的墊層有 砂墊層 砂卵石墊層 碎石墊層 灰土或素土墊層 煤渣墊層 礦渣墊層以及用其它性能穩(wěn)定 無侵蝕性的材料做的墊層等 換土墊層法的作用 提高淺層地基承載力 因地基中的剪切破壞從基礎底面開始 隨應力的增大而向縱深發(fā)展 故以抗剪強度較高的砂或其它建筑材料置換基礎下較弱的土層 可避免地基的破壞 1換土墊層法的原理 換土墊層法 減少沉降量 一般淺層地基的沉降量占總沉降量比例較大 加以密實砂或其它填筑材料代替上層軟弱土層 就可以減少這部分的沉降量 由于砂層或其它墊層對應力的擴散作用 使作用在下臥層土上的壓力較小 這樣也會相應減少下臥層土的沉降量 加速軟弱土層的排水固結(jié) 砂墊層和砂石墊層等墊層材料透水性強 軟弱土層受壓后 墊層可作為良好的排水面 使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散 加速墊層下軟弱土層的固結(jié)和提高其強度 避免地基發(fā)生塑性破壞 防止凍脹 因為粗顆粒的墊層材料縫隙大 不易產(chǎn)生毛細管現(xiàn)象 因此可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹 消除膨脹土的脹縮作用 2墊層的設計要點墊層的設計不但要滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求 而且應符合經(jīng)濟合理的原則 其設計內(nèi)容主要是確定斷面的合理厚度和寬度 對于墊層 既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層 又要有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出 2 1墊層厚度的確定 fz 墊層底面處軟弱土層承載力特征值kPapcz 墊層底面處土的自重應力 kPapz 墊層底面處土的附加應力 kPa 2 2墊層寬度的確定墊層的寬度除要滿足應力擴散的要求外 還應防止墊層向兩邊擠動 如果墊層寬度不足 四周側(cè)面土質(zhì)又較軟弱時 墊層就有可能部分擠入側(cè)面軟弱土中 使基礎沉降增大 寬度計算通常可按擴散角法 如條形基礎 墊層寬度b 應為 振動平板夯 YT系列沖擊壓實機 可轉(zhuǎn)向式手扶振動壓路機 四沖程汽油機式高頻振動沖擊夯 斜坡型單鋼輪壓振動路機 由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人工地基 二 復合地基 變形協(xié)調(diào)指樁和土變形一致共同變形 按材料分類 樁體作用 由復合地基定義復合地基由樁體和樁間土共同工作 由變形協(xié)調(diào)條件 樁體和樁間土變形相同 由于E樁 E土 樁體產(chǎn)生應力集中 樁間土應力降低 由此復合地基承載力和整體剛度高于原地基 沉降有所減小 面積換算率 正方形布置 樁體直徑為d 間距為l 則面積換算率為 樁土應力比 1 散體樁承載力 2 柔性樁復合地基 3 對剛性樁地基 1 排水固結(jié)法 1 定義 在建筑物建造前 對天然地基或?qū)σ栽O置豎向排水體的地基加載預壓 使土體固結(jié)沉降基本完成或完成大部分 從而提高地基土強度的一種方法 砂墊層 2 對象 軟粘土 吹填土 松散粉土 新近沉積土 3 工程應用 路堤 倉庫 罐體 飛機跑道 輕型建筑 飽和軟粘土地基在荷載作用下 產(chǎn)生孔隙水壓力 孔隙水在壓差作用下 由排水通道緩慢排出 使孔隙體積減小 地基固結(jié)沉降 同時土中有效應力增加 地基土強度逐漸增長 排水固結(jié)法就是其應用 建造建筑物前預先對地基施加荷載 使地基完成大部分沉降 抗剪強度也得到提高 卸荷后 再建建筑物 地基在建筑物荷載作用下產(chǎn)生沉降將大大減少 排水固結(jié)法關鍵在于排出孔隙水 使孔隙減少及有效應力增加 從而產(chǎn)生固結(jié)沉降 粘性土固結(jié)所需的時間為 砂井設計 1 直徑及間距 井徑比 2 深度 壓縮層不厚時 砂井應貫穿壓縮土層 壓縮層深厚時 由附加壓力和自重應力之比為0 1 0 2處定 強夯 定義 強夯法又名動力固結(jié)法 Dynamicconsolidation 強夯法處理地基是19世紀60年代由法國梅那公司首創(chuàng) 將10 40噸重的錘起吊到高6 30米的空中讓其自由下落 給地基以沖擊和振動 以提高土體強度 降低其壓縮性 改善土的振動液化條件 消除濕陷性黃土的濕陷性 碎石土 砂土 低飽和度的粉土與粘性土 濕陷性黃土 雜填土和素填土等地基 對于高飽和度的粉土與粘性土地基 尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土 處理效果較差 機場 倉庫 油罐 公路 和鐵路 處理對象 工程應用 加固地基的優(yōu)點 應用范圍廣泛 加固效果顯著 加固機理 瑞利波 表面波 以夯坑為中心沿地表向四周傳播 使表層土體松動形成松弛區(qū)域 體波對地基起加固作用 縱波 壓縮波 使土體受拉壓作用 使孔隙水壓力增加 導致土骨架解體 橫波 剪切波 使解體的土顆粒處于更密實的狀態(tài) 一 加固非飽和土原理 采用強夯法加固非飽和土是基于動力壓實原理 即用沖擊型動力荷載 使土體顆粒產(chǎn)生相對位移重新排列 土中孔隙中的氣相被排出 孔隙體積減小 土體變得更為密實 從而提高其強度 夯錘夯擊土體的瞬間 土體產(chǎn)生較大沉降 錘底土形成土塞向下運動 土中壓力超過土的強度 土結(jié)構破壞 由于結(jié)構破壞 使土體軟化 側(cè)壓力系數(shù)增大 側(cè)壓力增大 土不僅被壓實 而且被側(cè)向擠密 形成蘋果形 這一壓實區(qū) A 就是土的破壞壓實區(qū) 在該區(qū)域外為次壓實區(qū) B 該區(qū)應力小于土極限強度而大于土的彈性極限 該區(qū)土可能被破壞 但未被充分壓實 此區(qū)也可稱為破壞削弱區(qū) 動應力遠大于原來土的自重應力 坑底土在向側(cè)向擠出時 坑側(cè)土在側(cè)向分力的作用下將隆起 形成被動破壞區(qū) 夯坑越深 土內(nèi)聚力越大 土不易破壞隆起 反之就易隆起 不可壓縮的液體固結(jié)時液體排出的孔徑不變彈簧剛度為常數(shù)無摩擦活塞 靜力固結(jié)模型 動力固結(jié)模型 含有少量氣泡的可壓縮液體固結(jié)時液體排出的孔徑是變化的彈簧的剛度不為常數(shù)有摩擦活塞