第5章 复合地基-修改.pptVIP

第5章 地基处理 §5.1概述 地基处理概念: 当天然地基不能满足设计建筑物对地基强度与稳定性和变形的要求时,常采取各种地基加固、补强等类技术措施,改善地基土的工程性状,以满足工程要求。 现状： 不良地基选择不可避免 不良地基要处理 荷载要求越来越高 有时良好地基也要处理 沉降变形要求更严格 地基处理的对象主要是软弱地基和特殊土地基 地基处理主要目的与内容应包括: ①提高地基土的抗剪强度,以满足设计对地基承载力和稳定性的要求； ②改善地基的变形性质,防止建筑物产生过大的沉降和不均匀沉降以及侧向变形等； ③改善地基的渗透性和渗透稳定,防止渗流过大和渗透破坏等； ④提高地基土的抗振(震)性能,防止液化,隔振和减小振动波的振幅等； ⑤消除黄土的湿陷性,膨胀土的胀缩性等。 地基处理的工作方法一般要作如下考虑: （1）天然地基土层的分布及其工程性质； （2）拟建建筑物的特点,荷载大小和分布,基础的类型和使用的特殊要求等； （3）进一步运用土力学原理,分析建筑物对地基的要求,确定地基处理的目的和所需要解决的地基问题； （4）针对问题实质,选用一种或多种地基处理方法,分析其作用机理,预测作用效果,比较其可靠性、施工的可行性和合理性等；最终选择一个优化的地基处理方案。 §5.2 垫层法 5.2.1垫层的作用 垫层法:当建筑物基础下持力土层比较软弱,不能满足设计荷载或变形的要求时,常在地基表面铺设一定厚度的垫层,或者把表面部分软弱土层挖去,置换强度较大的砂石素土等,处理地基表层。 垫层的材料一般用强度较高,透水性强的砂、碎石、石渣、矿渣,灰土和素土等。 为了增强垫层水平抗拉断裂性能和整体结构性能,通常在垫层内增设水平抗拉材料,如:竹片、柳条、筋笆、金属板条和近年来广泛应用的土工格栅(Grognd)、土1网垫(Geomat)、土工格室(Geocell)及高强度土工编织布、经编复合布等组成加筋土垫层。 按其组成材料分为：砂垫层、碎石垫层、灰土垫层和加筋土垫层等。 按垫层在地基中的主要作用又分为：换土垫层、排水垫层和加筋土垫层等。 注意：垫层仅对软土地基作表层处理,不论地基强度的提高、变形性质的改善和应力场应变场的改变等都是在浅层,所以所能承受的建筑物荷载不宜太大。 5.2.2 换土垫层的设计 设计的基本原则为: 既要满足建筑物对地基变形和承载力与稳定性的要求,又要符合技术经济的合理性。 设计的内容主要是确定垫层的合理厚度和宽度,并验算地基的承载力与稳定性和沉降, 既要求垫层具有足够的宽度和厚度以置换可能被剪切破坏的部分软弱土层,并避免垫层两侧挤出,又要求设计荷载通过垫层扩散至下卧软土层的附加应力,满足软土层承载力与稳定性和沉降的要求。 (1)砂垫层厚度的确定 排水垫层和加筋垫层两者,因其作用机理与换土垫层不同,其设计方法和施工技术也相应有所区别。排水垫层的作用主要是排水固结,常和砂井联合使用,所以其设计方法将在5.3节排水固结法中一并阐述;同样加筋垫层的应用与设计也将在第6章土工合成材料在工程中应用中阐述。 §5.3排水固结法 5.3.1原理与应用 排水固结法加固地基的原理 超固结状态 对固结土再施加荷载压力 固结,虽然其孔隙比也随有效固结压力增大而降低,抗剪强度也随之增大,但其压缩量或孔隙比的降低却明显减小。 排水固结法两大应用 (1)应用于提高建筑物软土地基的承载力与稳定性。 (2)应用于消除或减少建筑基础(底)的沉降。 设置竖向排水体的原理 土层的厚度变小,渗径缩短,就可显著缩短固结的时间。 砂井的作用就是在地基中增加排水通道,缩短渗径,加速地基的固结、强度的增长和沉降的发展。 排水固结预压法主要适用于处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软土。 对于粉土、砂类土,因透水性良好无需用此法处理。 对于含水平夹砂层的粘性土层,具有良好的横向排水性能,所以,不用竖向排水体(砂井),也能获得良好的固结效果。 对于泥炭土及透水性很小的流塑状饱和超软弱土,在很小的荷载下就产生较大的剪切蠕变或次固结,而砂井排水仅对主固结有效,所以,对这类土采用排水固结预压法的效果较差。 5.3.2砂井地基固结理论 砂井的平面布置有梅花形(或正三角形)和正方形两种 早在30年代Rendulic (1935), Caniio(1941), Barron (1940, 1942)就开始对这个砂井体系固结理论进行研究。 巴隆(Bafion)1948年总结了以往研究的成果,提出了等应变和自由应变两种极端条件,不考虑井阻和涂抹作用影响的理想井固结理论和等应