流体力学课件

回填土 b
d

CZ
z
b’= b+2ztan 用试算法确定垫层的厚度z （1）初定z为1~2m；
（2）计算； z 、
cz
（3）按式 z cz faz 验算；若不满足要求， 则重新取值，直到满足要求为止。
垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算： b( pk cd ) 条形基础 z b 2 z tan
弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软
弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、 素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的 材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为 垫层法。
2）垫层的类型
按常用的垫层材料，可分为 • 砂垫层 • 碎石垫层 • 素土垫层 • 灰土垫层
地基处理
(第 1 讲 )
5.1
一、地基处理的目的
概
述
（1）改善地基的剪切性能、提高地基承载力及其稳定性。 （2）改善地基的变形性质、减少其沉降及不均匀沉降变形量。 （3）改善地基的渗透性、加强其渗透稳定性。
（4）改善地基的动力特性、提高其抗震性能。
（5）改善地基的不良特性、满足其工程的需要。
二、处理对象
注
意
垫层厚度的确定仅考虑了应力扩散的作用，
忽略了垫层约束作用和排水固结对地基承载力 提高的影响，所以实际的承载力比考虑深度修 正后的天然地基承载力大。对重要工程，建议 通过现场载荷试验来确定。
• 2） 垫层宽度的确定
• 要求：满足基础底面应力扩散的要求 防止垫层向两侧挤压。 常用经验的扩散角法按下式确定： 垫层底宽
均可用于填筑换填垫层。也可由土工合成材料与
地基土构成加筋垫层。 • 注意：砂垫层不宜用于处理湿陷性黄土地基
5） 垫层施工要点
• （1）关键是如何将砂土加密到设计要求的密 实度。加密方法可采用机械碾压法、重锤夯实 法和平板振动法。应根据不同的换填材料选择 施工机械。 • （2）分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过 试验确定。一般情况下，垫层的分层铺填厚度 可取200～300mm。
• 四、复合地基作用机理 • （1） 桩体作用。 • （2） 排水固结作用。
• （3） 挤密作用。
• （4） 加筋作用。
(一) 深层水泥搅拌法
• 水泥搅拌桩法是以水泥作为固化剂，通过特制的 深层搅拌机械，将固化剂（浆液或粉体）和地基 土强制搅拌，由固化剂与软土间所产生的一系列 物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水 稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。
二重管旋喷注浆 (浆液+气体)
三重管旋喷注浆 (水+气体+浆液)
高压喷射注浆三种型式
1.旋转喷射注浆；
2.定向喷射注浆；
3.摇摆喷射注浆；
• 4）置换法
（1）振冲置换法（碎石桩法）；（2）石灰桩法； （3）强夯置换法；（4）水泥粉煤灰碎石桩法(CFG桩法） • 5）加筋法 （1）土工聚合物；（2）加筋土；（3）土层锚杆； （4）土钉；（5）树根桩法 • 6）胶结法 （1）灌浆法；（2）高压喷射注浆法；（3）水泥土搅拌法
• 7）其他处理法
杂填土：建筑垃圾，卫生填埋，不均匀，不稳定 冲填土：细、 欠固结 泥炭,泥炭质土： 泥炭e>1.5, w>wl (Il>1.0)，有机含量 360% 泥炭质土 e=1.0~1.5, w>wl (Il>1.0)，有机含量10-60% *强度低、压缩性很大 2、粉细砂、粉土和粉质土：易震陷、液化 3、砂土、砂砾石等：透水性大、抗渗、防止管涌和流土 4、其他类土 湿陷性黄土：消除湿陷 膨胀土：胀缩性 红粘土：特殊结构性 岩溶：塌陷
深层搅拌的工艺流程图
水泥搅拌机
三轴水泥搅拌机
加固的机理
• (1)水泥的水解和水化反应。 • (2)离子交换和团粒化作用。 • (3)硬凝反应。
• (4)碳酸化作用。
（二）高压喷射注浆法
• 高压喷射注浆法又称旋喷法，它是利用钻机把
带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后, 高
压脉冲泵（工作压力在20MPa以上），将水浆
•
• 式中 z －－ 相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处 cz 的附加压力值（ kPa）； cz －－垫层底面处土的自重压力值（kPa）； •

z cz faz
•
（kPa）。 • 垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。
faz －－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值
（1）冻结法；（2）托换法 （3）纠倾技术
四、 地基处理方法选用原则
• 技术先进、经济合理、安全适用、确保质量
• 地基条件
• 处理要求（处理后地基应达到的各项指标、处理的 范围、工程进度等） • 工程费用 • 材料、机具来源
选择地基处理方法步骤
• （1）根据上部结构及建筑场地条件和环境，初步选 定几种可供考虑的处理方案；
b b 2 z tan
垫层顶宽－－开挖坡度确定 （便于压实机械施工、防侧向挤压(淤泥) ） • 垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。

3） 地基变形计算
采用换填法对地基进行处理后，由于垫层下软弱土 层的变形，建筑物地基往往仍将产生一定的沉降量及差 异沉降量。因此，在垫层的厚度和宽度确定后，对于重 要的建筑物或垫层下存在软弱下卧层的建筑物，还应进 行地基的变形计算。 换土垫层后的建筑物地基沉降由垫层自身的变形量 和下卧土层的变形量两部分所构成，即
（3） 基坑开挖时应避免坑底土层受扰动。
（4）作好基坑的排水工作，必要时应采取降低地下水 位的措施。采用振实时，应保证水源补给与 排水畅通，水 面宜保持与砂面齐平。 可用作垫层的材料很多，除砂和碎石外，还有素土、 灰土垫层，以及粉煤灰垫层等。国外还在垫层中铺设塑料 网片（加筋）来提高垫层的强度。
5.2.2 复合地基理论
区别于桩基础。
•
三、复合地基的分类
1.按成桩材料分类 1）散体材料桩：如砂桩、碎石桩、矿渣桩等； 2）水泥土类桩：水泥搅拌桩、高压旋喷桩等； 3）混凝土类桩：CFG桩、树根桩、锚杆静压桩等。 2.按成桩后桩体的刚度（或强度）分类 1）柔性桩：散体材料类桩； 2）半刚性桩：水泥土类桩； 3）刚性桩：混凝土类桩。 3.按增强体的方向分类 1）竖向增强体复合地基： 由不同材料形成不同强度桩体的复合地基。 2）横向增强体复合地基： 由土工合成材料、金属材料格栅等形成的复合地基。
残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入不
少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不 宜大于50mm。 （2）粉质粘土。土料中有机质含量不得超过5 ％，当含有碎石时，粒径不宜大于50mm。
（ 3）其他材料如灰土、 粉煤灰、 矿渣等。在
有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、 性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等
三、地基处理方法分类及应用范围
• 1）换土垫层法 • 2）振密、挤密法 （1）表层压实法；（2）重锤夯实法； （3）强夯法；（4）
振冲挤密法；（5）土桩与灰土桩法；（6）砂桩；（7）爆破法 • 3）排水固结法 （1）堆载预压法；（2）砂井法；（3）真空预压法；（4）降 低地下水位法；（5）电渗排水法
bl ( pk cd ) 矩形基础 z (b 2 z tan )(l 2 z tan )
• 式中 b－－矩形基础或条形基础底面的宽度（m）； • l －－矩形基础底面的长度（m）； • pk －－相应于荷载效应标准组合时，基础底面处 的平均压力值（kPa）； • cd －－基础底面处土的自重压力值（kPa）； • z －－基础底面下垫层的厚度（m）； • θ －－垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无 试验资料时，可按表5-2采用。
s1 —基础沉降量(cm)； 式中 s 2 —垫层自身变形量(cm)； s —压缩层厚度范围内，自垫层底面算起的各土层 压缩变形量之和(cm)。
s s1 s2
• 4） 垫层材料的选用
（1）砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、
砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm的部分
不应超过总重的45％），应级配良好，不含植物
• 一、复合地基的概念
•
复合地基是由基体（天然地基土体）和增强体
（桩体或带形体）两部分组成，共同承受上部结
构荷载并协调变形的人工地基。
二、复合地基有两个基本特点：
（1） 复合地基是由两种刚度（或模量）不同的材料 （增强体和基体）两部分组成，是非均质和各向异 性的；
区别于均质地基
（2） 复合地基在荷载作用下，基体和增强体共同承 担荷载并协调变形。
• （2）对初步选定的各种地基处理方案进行综合分析， 进行技术经济分析和对比，确定最佳的地基处理方 案；
• （3）对已确定的地基处理方案，在有代表性的场地 上进行相应的现场试验或试验性施工及必要的测试， 以期达到最佳处理效果。
5.2.1 垫层法
• 5.2.1概述
• 1）垫层法定义
• 当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软
• 淤泥和淤泥质土、软粘土、人工 填土、细粉砂土和粉土、湿陷性 土、有机质土和膨胀土、多年冻 土、岩溶、土洞和山区地基等
1、淤泥土与淤泥质土
• • • • • • • • • 淤泥土与淤泥质土简称软土 淤泥:孔隙比 e>1.5, w>wl (Il>1.0) 淤泥质土:孔隙比 e=1.0~1.5,w>wl (Il>1.0) 土性 *高含水量 =40~90% 甚至>100% *高压缩性 a >0.5~3.0MPa-1 *高流变性 : 次固结量随时间增加 *低强度 Cu < 30 kPa *低渗透性 10-6~ 10-8cm/s，固结过程长
三、地基处理方法分类及应用范围