最新地基处理1ppt课件.ppt

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1、 单位体积内干土的质量，亦即单位体积内干土的质量，亦即d d= =m ms s/V V，干密度与土中水的含量无关，只取决于土的矿物成分与空隙干密度与土中水的含量无关，只取决于土的矿物成分与空隙度。如果土中的矿物成分固定，则干密度只取决于土的空隙度。如果土中的矿物成分固定，则干密度只取决于土的空隙度。因此可以说干密度愈大，土愈密实。度。因此可以说干密度愈大，土愈密实。 换填法换填法又称做又称做置换法置换法、垫层法垫层法。 将基础下一定深度范围内的天然软弱土层挖除，然后分层填将基础下一定深度范围内的天然软弱土层挖除，然后分层填入性能稳定、强度和模量相对较高、无侵蚀性的垫层，并夯入性能稳定、强度和模

2、量相对较高、无侵蚀性的垫层，并夯( (振、振、压、碾压、碾) ) 实到所要求的实到所要求的干密度干密度( (密实度密实度) ) ，形成一个较好的持力，形成一个较好的持力层，达到提高承载力和减少变形的目的一种地基处理方法。层，达到提高承载力和减少变形的目的一种地基处理方法。什么是干密度？什么是干密度？( (二二) ) 适用范围适用范围 一般深度不超过一般深度不超过3m3m，且不，且不小于小于0.5m0.5m，而在湿陷性黄土区或土质较好的场地，当坑壁可直立或，而在湿陷性黄土区或土质较好的场地，当坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可放宽到边坡稳定时，处理深度可放宽到5m5m。 各类垫层的工程适用范围及

3、条件各类垫层的工程适用范围及条件 将回填材料由开挖基坑中自深到浅分层将回填材料由开挖基坑中自深到浅分层填入压实到所要求的干密度，具体施工方法填入压实到所要求的干密度，具体施工方法有：有：机械碾压法、平板振动压实法、重锤夯机械碾压法、平板振动压实法、重锤夯实法。实法。 其强度自然其强度自然会提高，压缩系数相应下降。会提高，压缩系数相应下降。 在一定的压在一定的压( (振振) ) 实实能量作用下，不论是粘性还是砂能量作用下，不论是粘性还是砂性土类，其压实结果均与其颗粒性土类，其压实结果均与其颗粒和水的相对含量有关，和水的相对含量有关，通常用干通常用干密度密度r rd d与含水量与含水量( (w w

4、) )的关系曲线来的关系曲线来表达表达( (图图2-1) 2-1) VaVwVsMsVMs土的总体积土粒质量干密度d( (VsVs、VwVw、VaVa分别是土粒体积，土中水体积和空气体积分别是土粒体积，土中水体积和空气体积) ) %100swMMw含水率）；MMw土粒质量土中水的质量s(VsVaVw（Vs）Vve土粒体积孔隙体积孔隙比孔隙总体积孔隙中水体积饱和度%100VvVwSr%100VVvn孔隙度（密度与（密度与g之乘积）之乘积） ggVM.重度ggVMsdd.干重度minmaxmaxeeeeDr相对密度流态塑性态坚硬态；指数为相应土的塑性与液性为粘性土液限及塑限1100/ )(,LPP

5、PPLPLPLPPLIIwwwwwwIwwI、I；Iww相对密实度相对密实度: Dru定义定义1(理论表达式理论表达式)minmax0maxeeeeDru定义定义2(实用表达式实用表达式)ddddddrDminmaxmaxminemax无粘性土处于最松状态时无粘性土处于最松状态时的孔隙比，可由其最小干密的孔隙比，可由其最小干密度换算度换算 emin无粘性土处于最密状态时无粘性土处于最密状态时的孔隙比，可由其最大干密的孔隙比，可由其最大干密度换算度换算 e0无粘性土的天然孔隙比或填无粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比筑孔隙比 dmax无粘性土的最大干密度无粘性土的最大干密度 dmin无粘性土的最小干

6、密度无粘性土的最小干密度 d无粘性土的天然干密度或无粘性土的天然干密度或填筑干密度填筑干密度 在一定的压实能量作用下在一定的压实能量作用下，普洛特有如下的压实机理分析：，普洛特有如下的压实机理分析： (a) (a) 当合水量很小时，土颗粒表面仅存在结合水，颗粒相当合水量很小时，土颗粒表面仅存在结合水，颗粒相互间引力很大，此时土颗粒间相对移动困难，故土的密度增互间引力很大，此时土颗粒间相对移动困难，故土的密度增加量很小；加量很小；（还与干摩擦系数大有关）（还与干摩擦系数大有关） (b) (b) 但是但是，随水量的增加，土粒表面薄膜水增厚，粒间引随水量的增加，土粒表面薄膜水增厚，粒间引力迅速下降，

7、则在外力作用下，颗粒间相互位置容易移动，力迅速下降，则在外力作用下，颗粒间相互位置容易移动，就更容易达到颗粒间的紧密程度，就更容易达到颗粒间的紧密程度，干密度干密度r rd d就会增加；就会增加； (c) (c) ( (并达到一定程度后并达到一定程度后) ) ，孔，孔隙中水量增加，尤其是饱和度达到隙中水量增加，尤其是饱和度达到858590%90%后，孔隙中气体后，孔隙中气体被水包围，并以微小的封闭气泡形成出现，并由表面张力而被水包围，并以微小的封闭气泡形成出现，并由表面张力而固定，此时，外力的增加反而更加难以挤出这些气体，因而固定，此时，外力的增加反而更加难以挤出这些气体，因而压实效果越来越差

8、；压实效果越来越差； (d) (d) 外力的作用下，仅仅使孔隙外力的作用下，仅仅使孔隙水压增加并阻止土粒的移动，因而土体反而得不到压实，干水压增加并阻止土粒的移动，因而土体反而得不到压实，干实度下降实度下降( (这也是形成单峰曲线的原因这也是形成单峰曲线的原因) )。 图图2- -1 图图2- -1 关键性概念术语关键性概念术语：最大干密度最大干密度；最优含水量最优含水量 把土体在外界能量作用下所能达到的最大密实把土体在外界能量作用下所能达到的最大密实度称为度称为最大干密度最大干密度rdmax; 与与最大干密度最大干密度( (rdmax ) )对应的含水量称之为对应的含水量称之为最优最优含水量

9、含水量wop 当外界压当外界压( (振振) ) 实能量改变时，实能量改变时， dmax wop 关系曲线基本形关系曲线基本形态不变，但是态不变，但是 dmax的位置会发生改变，能量大，的位置会发生改变，能量大， dmax也增加，也增加，相应的相应的wop反而减少。反而减少。为什么？为什么？ 压实参数首先通过室内的击实试验初步确定后，再压实参数首先通过室内的击实试验初步确定后，再据工程实据工程实际修正室内试验参数，进而指导现场施工际修正室内试验参数，进而指导现场施工。具体步骤如下：。具体步骤如下： 1 1 室内击实试验操作步聚室内击实试验操作步聚 样品风干或在低于样品风干或在低于60600 0C

10、 C的温度下烘干并碾散，过的温度下烘干并碾散，过5mm5mm样筛拌匀备用；样筛拌匀备用； 测定土样风干含水量，按土的塑测定土样风干含水量，按土的塑限限(I(IP P) ) 估计最优含水量，依次相差约估计最优含水量，依次相差约2%2%，其中有两个大于和两个，其中有两个大于和两个小于最优含水量，计算所需的加水量小于最优含水量，计算所需的加水量； 按预定含水量制备试样。称取土样按预定含水量制备试样。称取土样( (每个每个2.5kg) 2.5kg) 、喷、喷水浸润（时间水浸润（时间1212小时一昼夜）、静置、装袋、封存备用；小时一昼夜）、静置、装袋、封存备用；装桶击实。将制备的试样装入专门击桶装桶击实

11、。将制备的试样装入专门击桶(600(600800g) 800g) ，用专用锤用专用锤( (重重2.5kg2.5kg锤底直径锤底直径5cm) 5cm) 击实，落距击实，落距46cm46cm自由落击，每层自由落击，每层2020击击( (对粉、粘土为对粉、粘土为3030击击) ) ，重复填、击第二、三层，击实完成后的余，重复填、击第二、三层，击实完成后的余土高度不得高于击实桶之顶面土高度不得高于击实桶之顶面10cm10cm； 取出击实试样取出击实试样( (不扰动不扰动) )并从中心取并从中心取2 2个个151530g30g的击实的击实土，测定其土，测定其含水量含水量； 按按、重复进行其它不同预制含水

12、量试重复进行其它不同预制含水量试样的样的击实试验击实试验； 计算上述计算上述5 5个不同含水量个不同含水量( (w w) ) 试样的试样的5 5个相应干密度个相应干密度r rd d，并，并绘制出绘制出r rd d - - w w关系曲线，并获得关系曲线，并获得r rd dmax max 、w wopop( (图图2-1)2-1)。此外，在。此外，在室内还可以根据不同的锤击数室内还可以根据不同的锤击数( (即不同的压实能量即不同的压实能量) ) 得到数条得到数条r rd d- - w w 关系数线关系数线( (图图2-2)2-2)。 图图2- -1 轻型：粒径小于5毫米重型：粒径小于40毫米39

13、47cmV KgG5 . 2cmH5 .3032104cmV KgG5 . 4cmH7 .45手柄手柄导桶导桶击锤击锤击实桶击实桶导杆导杆土样土样底板底板击实仪结构示意图击实仪结构示意图图图21图图2-22-2 击实过程实际上就是确定不同击实度下的干密度击实过程实际上就是确定不同击实度下的干密度rd 与含与含水量间的水量间的 w 关系关系2 2、依据工程实际修正室内试验参数、依据工程实际修正室内试验参数 施工机械，施工机械，虚铺土厚度虚铺土厚度、碾碾压遍数压遍数，填筑含水量填筑含水量等都须由工等都须由工地试验确定。地试验确定。（什么是虚铺土厚（什么是虚铺土厚度？）度？）a-a-碾压碾压6 6遍

14、遍; b-; b-碾压碾压1212遍遍; c-; c-碾压碾压2424遍遍; ; d-d-室内击实试验室内击实试验 对现场的压实，通常以对现场的压实，通常以压实压实系数系数lclc( (土的控制干密度土的控制干密度r rd d与与r rd dmaxmax之比之比) ) 与与施工含水量施工含水量( (最优最优含水量含水量w wopop2%) 2%) 来进行检验。来进行检验。不同结构对土体密实度的要求不同结构对土体密实度的要求见见表表2-12-1碾压碾压6(a),12(b),24(c)6(a),12(b),24(c)遍遍; d-; d-室内击实试验室内击实试验 对软土地基，虽然不同材料的垫层其应力

15、分布稍有不同，对软土地基，虽然不同材料的垫层其应力分布稍有不同，但从试验结果分析，其极限承载力都比较接近。但从试验结果分析，其极限承载力都比较接近。此外，通过此外，通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似。沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似。 因此，因此，各种材料的垫层设计计算方法相同，并按砂各种材料的垫层设计计算方法相同，并按砂( (砂砂石、碎石石、碎石) )垫层的计算方法进行。垫层的计算方法进行。 对于特殊土地基，所考虑解决问题的关键不同，故在设对于特殊土地基，所考虑解决问题的关键不同，故在设计上有所差异。计上有所差异。 平碾、羊足碾、压路机等（注意适用条件）平碾、羊足碾

16、、压路机等（注意适用条件）大面积填土和杂填土等土方量较大的工程。大面积填土和杂填土等土方量较大的工程。为了将室内实验结果用于设计与施工，必须为了将室内实验结果用于设计与施工，必须研究室内击实实验与现场碾压的关系。所有施工参数研究室内击实实验与现场碾压的关系。所有施工参数( (包括包括施工机械、铺筑厚度、碾压遍数、填筑含水量等施工机械、铺筑厚度、碾压遍数、填筑含水量等) )，要注意，要注意现场对压实系数现场对压实系数c c与最优含水量与最优含水量w wopop的控制。的控制。a:a:土的含水量应为土的含水量应为最优含水量最优含水量压实系数压实系数c cr rd dmaxmax振动压实机振动压实机

17、杂填土、炉渣、细砂、碎石土等杂填土、炉渣、细砂、碎石土等透水性较好的地透水性较好的地基土基土。不宜用于地下水位高的地基处理，否则要先采不宜用于地下水位高的地基处理，否则要先采用排水措施降水，并注意边坡稳定，防止塌土混入砂石垫层用排水措施降水，并注意边坡稳定，防止塌土混入砂石垫层中。中。由起重机将重锤提至一定高度后自由由起重机将重锤提至一定高度后自由落下，重复夯击使土密实。落下，重复夯击使土密实。锤重锤重1530kN1530kN，落距，落距2.54.5m2.54.5m，夯打，夯打812812遍，影响深度遍，影响深度1.2m1.2m左右。左右。 垫层设计的基本要求有两个：垫层设计的基本要求有两个：

18、 1 1）既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两则挤出而增大垫层的层，又要有足够的宽度以防止垫层向两则挤出而增大垫层的竖向变形量。竖向变形量。 因此因此垫层设计的主要内容是确定垫层合理的厚度和宽垫层设计的主要内容是确定垫层合理的厚度和宽度；度； 2 2）在设计垫层厚度和宽度时，还应当使垫层下卧土层顶在设计垫层厚度和宽度时，还应当使垫层下卧土层顶面的压力满足不大于面的压力满足不大于下卧层承载力下卧层承载力的要求。的要求。 图中图中D D为基础深度为基础深度，垫层厚度，垫层厚度z z的确定依据是垫层底部软弱土的

19、确定依据是垫层底部软弱土层的承载力。因此，作用于垫层底面处土的层的承载力。因此，作用于垫层底面处土的自重应力自重应力和相应的和相应的载荷效应标准组合时的垫层底面处的载荷效应标准组合时的垫层底面处的附加压力附加压力之和应当不大于之和应当不大于垫层底面处经过修正后的地基承载力特征值（亦即下卧层的垫层底面处经过修正后的地基承载力特征值（亦即下卧层的允许允许承载力承载力） f fa az z，即即 : pzD 其中的附加应力其中的附加应力PzPz 可利用弹性理论的土中应力公式求得，可利用弹性理论的土中应力公式求得，也可以按也可以按建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范JGJ79-2002JGJ79-

20、2002中的扩散角法中的扩散角法简化计算：简化计算：pzD Pz Pcz自重应力自重应力附加压力附加压力)32()2)(2()()22(2)(zkglzkgbppbl：Pzkgbppb：Pckzckz矩型基条形基 式中式中: b：矩形基础或条形基础底面的宽度矩形基础或条形基础底面的宽度(m)；l ：矩形基矩形基础底面的长度础底面的长度(m)；pk ：相应于荷载效应标准组合时，基础底相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值面处的平均压力值(kPa)；pc ：基础底面处土的自重压力值基础底面处土的自重压力值(kPa)； z ：基础底面下垫层的厚度基础底面下垫层的厚度(m)；q q ： 垫层

21、的压力扩散垫层的压力扩散角角()，宜通过试验确定，当无试验资料时，可，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按表按表2-2采用采用。 (1) 、当、当zb 0.25，除灰土仍取，除灰土仍取=280外，其余材料取外，其余材料取=00，必要，必要时，宜由试验确定；时，宜由试验确定；(2) 、0.25Z/b 200kPa 时，时，bb+(0b+(00.35)0.35)z 当当 200200f侧侧120k120kPa a 时，时，bb+(0.6b+(0.61.0)1.0)z 当当 f侧侧120 k120 kPa a 时，时，bb+(1.6b+(1.62.0)2.0)z 垫层底面宽度垫层底面宽度b确定之后，

22、确定之后，垫层顶面宽度可从垫层底垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于坡确定。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于30cm。 地基承载力地基承载力：指：指地基承受建筑物荷载的能力。地基承受建筑物荷载的能力。 决定垫层的承载力的主要因素：决定垫层的承载力的主要因素：取决于填筑材料性质，施取决于填筑材料性质，施工机具能量大小以及施工质量优劣等因素工机具能量大小以及施工质量优劣等因素。一般通过现场试验。一般通过现场试验确定。确定。 垫层的承载力的确定：垫层的承载力的确定： 宜通过现

23、场载荷试验、标贯试验等宜通过现场载荷试验、标贯试验等方法确定，并应进行下卧层承载力的验算方法确定，并应进行下卧层承载力的验算。表。表2-32-3是各类垫层承是各类垫层承载力参考值，只是对无试验资料时的一种针对一般工程的办法。载力参考值，只是对无试验资料时的一种针对一般工程的办法。 地基在基础地基在基础荷载作用下，如发生整体剪切破坏而丧失其稳定性，建筑物有荷载作用下，如发生整体剪切破坏而丧失其稳定性，建筑物有倾斜、倒塌等危险，因此，地基设计中应验算地基的承载力，倾斜、倒塌等危险，因此，地基设计中应验算地基的承载力，看其是否超出其看其是否超出其容许承载力容许承载力。 平板载荷试验确定地基承载力平板

24、载荷试验确定地基承载力由试验结果可绘制由试验结果可绘制ps关系曲线，并推断出地关系曲线，并推断出地基的极限荷载与承载力基的极限荷载与承载力特征值特征值。 承载力特征值由载荷试承载力特征值由载荷试验验ps关系关系曲线确定（四曲线确定（四种情况）：种情况）：荷载试验荷载试验ps曲线曲线 0spcrpuabcs1p原位荷载试验装置原位荷载试验装置荷荷 载载试坑试坑支墩支墩次梁次梁主梁主梁承压板承压板千斤顶千斤顶百分表百分表基准梁基准梁63.5NN贯入阻抗用贯入器贯入土中贯入阻抗用贯入器贯入土中30cm30cm的锤击数的锤击数N63.5N63.5表示表示,N63.5,N63.5也称为标贯击数。也称为标

25、贯击数。右图：右图：1-1-穿心穿心锤锤;2-;2-锤垫锤垫;3-;3-触探杆触探杆;4-;4-锤头锤头. .修正后得标准贯入击数修正后得标准贯入击数N N查表得：查表得： 承载力标准值承载力标准值: : 标准贯入试验标准贯入试验(SPT)(SPT)是动力触探是动力触探的一种，它利用一定的锤击动能的一种，它利用一定的锤击动能（锤重（锤重63.5kg63.5kg，落，落距距76cm76cm）, ,将一定规格的对开管式的贯入器打入钻将一定规格的对开管式的贯入器打入钻孔孔底的土中，根据打入土中的贯阻抗，判别土孔孔底的土中，根据打入土中的贯阻抗，判别土层的工程性质。层的工程性质。 垫层断面确定之后，对

26、于重要建筑物或垫层下面尚垫层断面确定之后，对于重要建筑物或垫层下面尚存在较弱下卧层的建筑物，还应进行地基的存在较弱下卧层的建筑物，还应进行地基的沉降变形计沉降变形计算。算。 在进行地基在进行地基沉降变形沉降变形计算时应考虑邻近基础对软弱计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力叠加的影响。下卧层顶面应力叠加的影响。 当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时，宜及早换填，并应考虑其附加的荷载对然土层重度时，宜及早换填，并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响。建筑及邻近建筑的影响。 垫层地基的变形由垫层变形和下卧层变形组成垫层地基的变形

27、由垫层变形和下卧层变形组成( (两种情况两种情况) )。 1 1）换填垫层在满足换填垫层在满足垫层厚度与宽度条件下垫层厚度与宽度条件下 ，和表和表2-42-4 第第4.2.64.2.6条条 的条件下的条件下，垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。 2 2）对沉降要求严的或垫层厚的建筑，应计算垫对沉降要求严的或垫层厚的建筑，应计算垫层自身的变形。垫层下卧层的变形量可按现层自身的变形。垫层下卧层的变形量可按现行行建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007 GB 50007 的的有关规定计算。有关规定计算。表表2-52-5是是现行国家标准制定现行国

28、家标准制定的的建筑物的地基变形允许值。建筑物的地基变形允许值。 计算地基变形时地基内的应力分布可计算地基变形时地基内的应力分布可采用各向同性均质线性变形体理论。采用各向同性均质线性变形体理论。其最终变形量的计算公式其最终变形量的计算公式 ：地基变形计算深度地基变形计算深度zn（右（右5.3.5）应符）应符合右式要求合右式要求: 式中式中 : : 在计算深度范围内第在计算深度范围内第i i层土的计算变形值层土的计算变形值, , 在由计算在由计算深度向上取厚度为深度向上取厚度为z z的土层计算变形值的土层计算变形值DzDz（见图）并按表（见图）并按表2-62-6确定。确定。 sEsEsE 某四层砖

29、混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础。某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础。1) 宽宽1.2m，埋深，埋深1 m; 2) 上部结构传至地面的中心荷载为上部结构传至地面的中心荷载为120kNm; 3) 基础及上覆土的平均重度为基础及上覆土的平均重度为20kNm3;4) 地基土表层为粉质黏土，厚地基土表层为粉质黏土，厚1m，重度为，重度为17.5kNm3；5) 第二层为淤泥，厚第二层为淤泥，厚15m，饱和土重度为，饱和土重度为17.8kNm3，地基，地基承载力特征值承载力特征值fak50kPa；6) 第三层为密实的砂砾石第三层为密实的砂砾石;7) 地下水距地表为地下水距地表为1 m。 因为

30、地基土软弱，不能承受建筑物荷载，所以要求设计砂因为地基土软弱，不能承受建筑物荷载，所以要求设计砂垫层处理地基。垫层处理地基。【解解】 (1) 假设砂垫层的厚度为假设砂垫层的厚度为1.5m，并要求分层碾压夯实，干，并要求分层碾压夯实，干密度大于密度大于1.5tm3。 (2) 砂垫层厚度的验算砂垫层厚度的验算 砂垫层底面的自重应力为：砂垫层底面的自重应力为：砂垫层底面的附加应力为：砂垫层底面的附加应力为： 根据题意，计算基底平均压力根据题意，计算基底平均压力 根据砂垫层底面下卧淤泥层的地基承载力特征值根据砂垫层底面下卧淤泥层的地基承载力特征值(已知条已知条件件)fak50kPa ，再经深度修正后得地基承载力特征值。，再经深度修正后得地基承载力特征值。b 、d基础宽度与地基埋深的承载力修正系数基础宽度与地基埋深的承载力修正系数(表表2-7);m基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重 (3) 确定砂垫层的底宽确定砂垫层的底宽，为，为