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《地基处理》课程笔记

第一章绪论

一、地基处理的定义、对象及特征

1.定义：

地基处理是指采用一系列工程技术手段，对地基土进行加固或改善，以提高其承载能力、减少沉降、增强稳定性，从而满足建筑物或结构物对地基的要求。

2.对象：

-自然地基：未经人工处理的原始地基土。

-人工地基：经过人工加固或改善的地基。

-特殊地基：包括软土地基、膨胀土地基、冻土地基、岩溶地基等具有特殊工程性质的地基。

3.特征：

-复杂性：地基土的组成、分布、物理力学性质和地下水条件等复杂多变。

-不确定性：地基土的性质受多种自然和人为因素影响，难以精确预测。

-区域性：不同地区的地质条件差异显著，地基处理方法需因地制宜。

-经济性：地基处理方案应在保证工程质量的前提下，考虑经济合理性。

二、地基处理技术发展历史

1.古代地基处理：

古代建筑者通过简单的换填、夯实等方法来处理地基，这些方法至今仍在某些情况下使用。

2.近现代地基处理：

19世纪末至20世纪初，随着工业革命的推进，出现了排水固结、灌浆、强夯等新的地基处理技术。

3.现代地基处理：

20世纪中叶以来，地基处理技术进入快速发展阶段，出现了深层搅拌、预制桩、碎石桩、复合地基等新技术。

三、地基处理方法的分类

1.按处理深度分类：

-浅层处理：处理深度一般在3-5米以内，如换填、压实等。

-深层处理：处理深度超过5米，如深层搅拌、灌注桩、CFG桩等。

2.按处理性质分类：

-物理处理：通过物理手段改变地基土的性质，如夯实、预压、排水固结等。

-化学处理：利用化学物质与地基土发生反应，如灌浆、化学加固等。

-生物处理：利用生物技术改善地基土，如微生物固化、植物固土等。

3.按处理目的分类：

-提高承载力：通过加固地基土，提高地基的承载能力。

-减小沉降：通过改善地基土的压缩性，减少建筑物的沉降量。

-改善稳定性：通过增强地基的抗滑移能力，提高地基的稳定性。

四、一些新的地基处理方法

1.复合地基：

复合地基通过将地基处理技术与地基土相结合，形成由增强体（如桩、板等）和周围土体共同承担荷载的地基。

2.土工合成材料：

土工合成材料如土工布、土工网、土工格栅等，用于加固地基土或作为排水材料。

3.微生物固化：

利用特定微生物产生的酶或代谢产物，与土体中的某些成分反应，从而提高土体的强度和稳定性。

4.植物固土：

通过种植植物，利用植物根系对土体的固结作用，改善土体的稳定性和抗侵蚀性。

五、地基处理方案确定及施工、监测和检测

1.方案确定：

-调查工程地质条件：进行现场勘察，获取地基土的物理力学参数。

-分析建筑物要求：考虑建筑物的用途、结构类型、荷载特性等。

-评估施工条件：考虑施工设备、技术水平、环境因素等。

-选择合适方法：根据上述因素，选择经济合理、技术可行的地基处理方法。

2.施工：

-编制施工方案：明确施工工艺、施工顺序、质量控制等。

-准备施工设备：确保设备性能满足施工要求。

-实施施工：按照设计方案和规范要求进行施工。

3.监测：

-设置监测点：根据工程需要，布置监测设备和仪器。

-监测内容：包括地基沉降、土体位移、孔隙水压力、土体应力等。

-分析监测数据：及时分析监测数据，调整施工参数。

4.检测：

-执行标准：依据国家和行业相关标准进行检测。

-检测方法：包括静载试验、动力触探、钻探取样、原位测试等。

-检测结果：评估地基处理效果，为工程验收提供依据。

第二章换填法

一、换填法概述

1.定义：

换填法是一种地基处理方法，通过挖除一定深度范围内的软弱土层，然后用强度较高、性能稳定的材料进行回填和压实，以达到提高地基承载力和减小沉降的目的。

2.适用范围：

-软弱土层较浅的地基处理。

-地基土需要快速加固的工程。

-施工场地较小，不利于大型机械作业的工程。

3.分类：

-整体换填：整个软弱土层全部挖除后进行回填。

-局部换填：仅对部分软弱土层进行换填。

二、砂垫层设计

1.设计原则：

-确保换填材料具有良好的水稳定性、压实性能和足够的强度。

-换填材料应与原地基土层良好结合，避免产生不均匀沉降。

2.设计步骤：

-确定换填深度：根据软弱土层的厚度、建筑物荷载大小等因素确定。

-选择换填材料：常用材料有砂、砾石、碎石等。

-确定换填材料厚度：根据荷载大小、材料性质和施工条件确定。

-设计排水系统：为防止换填层内积水，需设置排水设施。

3.设计计算：

-计算换填层所需材料的数量。

-确定换填层的压实系数，保证压实质量。

三、砂垫层设计计算例题

例题：某建筑物地基为软弱粘土，需进行换填处理。建筑物荷载为100kPa，软弱土层厚度为2m，拟采用砂垫层进行换填，砂的压实系