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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一节 概 述,第二节 复合地基概论,第三节 换填垫层法,第四节 排水固结法,第五节 密实法,第六节 化学加固法,第七节 土工合成材料,第七章 地基处理,11/15/2024,1,第一节 概 述第七章 地基处理 10/8/20,第七章 地基处理,地基处理的,对象,主要是软弱地基和特殊土地基。,软弱地基系指主要由软土（淤泥、淤泥质土）、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。,第一节 概 述,一.地基处理的对象和目的,软土的特性,是含水率高、孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、抗剪强度低。软土地基承载力低，在外荷载作用下，地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历时较长，在比较深厚的软土层上，建筑物基础的沉降往往持续数年甚至数十年之久。软土地基是在工程实践中最需要人工处理的地基。,1.软土：,淤泥及淤泥质土的总称为软土。,11/15/2024,2,第七章 地基处理 地基处理的对象主要是软弱地基和,杂填土主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差，即使在同一建筑场地的不同位置，其地基承载力和压缩性也有较大差异。杂填土未经人工处理一般不宜作为持力层。,2.杂填土：,由人类活动所形成的建筑垃圾、工业废弃物和生活垃圾等无规则堆填物。,3.冲填土：,在整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将夹大量水分的泥砂吹到江河两岸而形成的沉积土。,冲填土的工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件，如以粘性土为主的冲填土往往是欠固结的，其强度较低且压缩性较高，一般需经过人工处理才能作为建筑物地基；如以砂性土或其它粗颗粒土所组成的冲填土，其性质基本上与砂性土相类似，可按砂性土考虑是否需要进行地基处理。,11/15/2024,3,杂填土主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差，,对软弱土和特殊土进行地基处理，其,目的,就是为了提高地基的强度和保证地基的稳定、降低地基的压缩性、减少地基的沉降和不均匀沉降、防止地震时地基土的振动液化以及消除特殊性土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。,4.其它高压缩土:,饱和松散粉细砂及部分粉土，在机械振动、地震等动力荷载的重复作用下，有可能会产生液化或震陷变形。另外，在基坑开挖时，也可能会产生流砂或管涌。因此，对于这类地基土，往往需要进行地基处理。,5.特殊土地基：,大部分带有地区性特点，包括湿陷性黄土、膨胀土和冻土等,。,11/15/2024,4,对软弱土和特殊土进行地基处理，其目的就是为,二、地基处理方法的分类,地基处理方法的分类可有多种多样。,如：,按时间,可分为临时处理和永久处理；,按处理深度,可分为浅层处理和深层处理；,按处理土性对象,可分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱和土处理；,按地基处理作用机理,可分为置换、固结、密实、胶结、加筋和冷热等处理方法。,其中最本质的是根据地基处理作用机理进行分类，其具体分类以及加固原理、适用范围见表7-1。,五大类：置换法、排水固结法、深层密实法、化学加固法、加筋法。,11/15/2024,5,二、地基处理方法的分类 地基处理方法的分类可有,三、地基处理的原则及其注意事项,地基处理是一门技术性和经验性很强的应用学科。在选择地基处理方法之前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点，并结合当地的经验，选择经济有效的处理方法。地基处理的几条原则。,1.针对地质条件和工程特点选用合适的地基处理方法；,2.所选用的处理方法必须符合土力学的基本原理;,3.根据地基处理的时效特点进行工程验算与控制;,4.加强管理、严格计量、及时检测、减少人为因素影响；,5.重视地基处理的工程经验。,在众多的地基处理方法中，加固机理、理论分析和计算方法等都尚需进一步研究，因此，经验具有相当重要的作用。岩土工程师必须不断的研究和总结。因地制宜，切忌机械地搬用。,11/15/2024,6,三、地基处理的原则及其注意事项10/8/20236,复合地基,是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，该地基中的基体和增强体协同工作共同承担荷载的作用。,根据地基中增强体的性质和布置方向，复合地基可以进一步分为：,第二节 复合地基概论,复合地基中人工增强体的存在，使其区别于相对均匀的天然地基；而增强体与基体共同承担荷载的特性，又使其不同于桩基础。,11/15/2024,7,复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,一、复合地基的承载力计算,竖向增强体复合地基的承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可根据以下两种思路进行估算：,第一种思路是将增强体和基体分开考虑，分别确定各自的承载力，再根据一定原理进行叠加，从而得到复合地基承载力。,第二种思路是将增强体和基体组成的复合体作为一个整体进行考虑，采用稳定分析法进行计算。如通过地基滑弧稳定分析法确定复合地基承载力，在稳定分析中采用复合体的综合指标。,11/15/2024,8,一、复合地基的承载力计算 10/8/20238,1.,将增强体和基体分开考虑,根据第一种思路，桩体和桩间土共同承担上部荷载，则复合地基的承载力特征值一般可按下式估算：,(7-1),式中,f,spk,复合地基承载力特征值(kPa)；,f,pk,桩体单位截面积承载力特征值(kPa)，宜通过单桩载荷试验确定；,f,sk,处理后桩间土承载力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值；,m,复合地基桩土面积置换率，,m,=,A,p,/,A,，其中,A,p,为桩体截面积，,为单桩对应的加固面积；,桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可按表7-2取值。,习题7-2,11/15/2024,9,1.将增强体和基体分开考虑 (7-1)式中 fspk,对于小型工程的粘性土地基，如无现场载荷试验资料时，散体材料桩复合地基的承载力特征值也可按下式进行计算：,(7-3),式中，n为桩土应力比，即复合地基受力时桩体分担的应力与桩间土分担的应力之比，在无实测资料时，可取24，原土强度低取大值，原土强度高取小值。,复合地基中桩体承载力特征值，宜通过现场单桩载荷试验确定。当无单桩载荷试验资料时，对于粘结材料桩复合地基，桩体承载力特征值可按式(7-3)估算，并同时满足式(7-4)的要求：,(7-4),11/15/2024,10,对于小型工程的粘性土地基，如无现场载荷试验资料时，散体材料,对于散体材料桩复合地基，在荷载作用下桩体易发生鼓胀，桩周土进入塑性状态，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的最大侧限力。散体材料桩复合地基的桩体极限承载力可通过计算桩间土侧向极限应力来计算，其一般表达式为：,式中,ru,桩间土能提供的侧向极限压力（kPa）；,K,p,桩体材料的被动土压力系数。,11/15/2024,11,对于散体材料桩复合地基，在荷载作用下桩体易发生,2.将增强体和基体组成的复合体作为一个整体考虑,根据第二种思路，通常是将增强体和基体作为一个整体，首先求出复合地基的综合抗剪强度，然后采用常规的圆弧稳定分析法求出最小安全系数，再利用此安全系数计算复合地基的承载力。因此，采用这种方法确定复合地基承载力的核心是,确定复合地基的抗剪强度,，一般可以假定桩体和基体均发挥抗剪强度，则复合地基的综合抗剪强度可用下式表示：,在圆弧稳定分析法计算中，假设的圆弧滑动面往往经过加固区和未加固区，地基土的强度应分区计算。未加固区采用天然地基土体强度指标，加固区采用复合土体综合强度指标。,11/15/2024,12,2.将增强体和基体组成的复合体作为一个整体考虑在圆弧,二、复合地基的沉降计算,在各类复合地基沉降实用计算方法中，通常把荷载作用下复合地基总沉降量分为加固区压缩量和加固区下卧层土体压缩量两部分，即可用下式表示：,s,=,s,1,+,s,2,（一）加固区压缩量,s,1,的计算,复合地基加固区压缩量的计算方法主要有以下三种方法：,1、复合模量法,将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复合土体，采用复合压缩模量来评价复合土体的压缩性，并采用分层总和法计算加固区压缩量，表达式为：,11/15/2024,13,二、复合地基的沉降计算10/8/202313,竖向增强体复合地基复合压缩模量,E,ps,通常采用面积加权平均法计算，即,E,ps,=,mE,p,+(1-,m,),E,s,式中,E,p,E,s,分别为桩体和桩间土体的压缩模量(MPa)。,2、应力修正法,在竖向增强体复合地基中，增强体的存在使作用在桩间土上的应力比作用在复合地基上的平均应力要小，根据桩间土实际承担的荷载，按照桩间土的压缩模量，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量，在计算分析中忽略增强体的存在，表达式为：,式中,s,应力修正系数,11/15/2024,14,竖向增强体复合地基复合压缩模量Eps通常采用面积加权平均法,3、桩身压缩量法,在荷载作用下复合地基加固区的压缩量也可通过计算桩体压缩量进行计算，设桩底端刺入下卧土层的沉降变形为,，则加固区土层的压缩量,s,1,的计算式可表示为：,式中,s,p,桩体压缩量（mm）；,p,应力集中系数，；,l,桩身长度，即等于加固区厚度(m)；,E,p,桩身材料变形模量(MPa)；,p,bo,桩底端端承力密度（kPa）。,11/15/2024,15,3、桩身压缩量法式中 sp桩体压缩量（mm）；,（二）加固区下卧层土体压缩量,s,2,的计算,复合地基加固区下卧层土层压缩,s,2,量通常采用传统,分层总和法,计算。,在分层总和法计算中，作用在下卧层土体上的荷载或土体中附加压力是难以精确计算的。目前在工程应用上，常见的方法是将加固区底面的附加应力,p,b,首先算出，再采用布西奈斯克(Boussinesq)弹性理论求解下卧土层中的附加应力。,p,b,的计算以,应力扩散法,和,等效实体法,最具代表性，计算简图如图7-1所示。此外，有限单元法等数值计算方法，也可应用于复合地基的沉降计算，但过于复杂，且参数确定缺少简单、有效的方法，目前尚难以广泛地直接应用于工程设计。,11/15/2024,16,（二）加固区下卧层土体压缩量s2的计算10/8/202,（a）压力扩散法 （b）等效实体法,图,7-1,应力扩散法和等效实体法,11/15/2024,17,（a）压力扩散法,换填垫层法,就是将基础底面下一定深度范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣等性能稳定且无侵蚀性的工业废渣材料，并分层夯压至要求的密实度。换填垫层法可有效地处理荷载不大的建筑物地基问题，常可用作为不良地基浅层处理的方法。,换填垫层法处理地基时换填材料所形成的垫层，按其材料的不同，可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层和矿渣垫层等。对于不同材料的垫层，虽然其应力分布有所差异，但测试结果表明，其极限承载力还是比较接近的，并且不同材料垫层上建筑物的沉降特点也基本相似，故各种材料垫层的设计都可参照,砂垫层,方法进行。,第三节 换填垫层法,11/15/2024,18,换填垫层法就是将基础底面下一定深度范围内的软弱土层部,换填垫层法处理地基的作用主要有以下几个方面：,(1)提高地基承载力,地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高地基承载力，从而避免地基破坏。,(2)减少地基沉降量,基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。,一、换填垫层法的作用和适用范围,11/15/2024,19,换填垫层法处理地基的作用主要有以下几个方面：一、换填,由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，
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