軟弱土地基處理ppt課件

1、脆弱土地基處置脆弱土地基處置第第1節(jié)節(jié) 概述概述第第2節(jié)節(jié) 夯實(shí)法及碾壓法夯實(shí)法及碾壓法第第3節(jié)節(jié) 換土墊層法換土墊層法第第4節(jié)節(jié) 排水固結(jié)預(yù)壓法排水固結(jié)預(yù)壓法第第5節(jié)節(jié) 擠密法和振沖法擠密法和振沖法第第6節(jié)節(jié) 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法第第7節(jié)節(jié) 深層攪拌法深層攪拌法第第8節(jié)節(jié) 高壓放射注漿法高壓放射注漿法第第1節(jié)節(jié) 概概 述述 脆弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖脆弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高緊縮性土。由脆弱填土、雜填土及其他高緊縮性土。由脆弱土組成的地基稱為脆弱土地基。土組成的地基稱為脆弱土地基。 淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，其具有特殊的物理力

2、學(xué)性質(zhì)，從而導(dǎo)致了其具有特殊的物理力學(xué)性質(zhì)，從而導(dǎo)致了其特有的工程性質(zhì)。其特有的工程性質(zhì)。 軟土：指在靜水或非常緩慢軟土：指在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中堆積，經(jīng)生物化學(xué)的流水環(huán)境中堆積，經(jīng)生物化學(xué)作用下構(gòu)成的脆弱土。作用下構(gòu)成的脆弱土。物理力學(xué)特性物理力學(xué)特性軟土的軟土的天然孔隙比大：天然孔隙比大： e1天然含水量高：天然含水量高：wwl緊縮系數(shù)高緊縮系數(shù)高浸透系數(shù)小浸透系數(shù)小抗剪強(qiáng)度低抗剪強(qiáng)度低靈敏度高靈敏度高具有明顯的流變性具有明顯的流變性淤泥：淤泥：e1.5e1.5淤泥質(zhì)土：淤泥質(zhì)土：1.5 e1.01.5 e1.0軟土軟土工程特性工程特性軟土地基的軟土地基的地基承載力低地基承載力低建筑

3、物的沉降和差別沉降較大建筑物的沉降和差別沉降較大建筑物沉降歷時(shí)長建筑物沉降歷時(shí)長 流變：在應(yīng)力不變的情況下，流變：在應(yīng)力不變的情況下，土體的剪應(yīng)變和體應(yīng)變?nèi)噪S時(shí)間土體的剪應(yīng)變和體應(yīng)變?nèi)噪S時(shí)間而增長的景象。而增長的景象。 由于軟土地基的上述工程由于軟土地基的上述工程特性，所以在軟土地基上建筑特性，所以在軟土地基上建筑建筑物，必需注重地基的變形和穩(wěn)定問題。建筑物，必需注重地基的變形和穩(wěn)定問題。由于軟土地基的承載力較低，假設(shè)不做任由于軟土地基的承載力較低，假設(shè)不做任何處置，普通不能接受較大的建筑物荷載。何處置，普通不能接受較大的建筑物荷載。因此在軟土地基上建造建筑物，要求對軟因此在軟土地基上建造建筑

4、物，要求對軟土地基進(jìn)展處置。土地基進(jìn)展處置。 地基處置的目的主要是改地基處置的目的主要是改善地基的工程性質(zhì)，包括改善善地基的工程性質(zhì)，包括改善地基土的變形特性和浸透性，提高其抗剪地基土的變形特性和浸透性，提高其抗剪強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。 地基處置的原那么：地基處地基處置的原那么：地基處理有許多方法，各種方法都有理有許多方法，各種方法都有各自的特點(diǎn)和作用機(jī)理。沒有哪一種方法各自的特點(diǎn)和作用機(jī)理。沒有哪一種方法是萬能的，對于每一個(gè)工程都必需進(jìn)展綜是萬能的，對于每一個(gè)工程都必需進(jìn)展綜合思索，經(jīng)過幾種能夠采用的地基處置方合思索，經(jīng)過幾種能夠采用的地基處置方案的比較，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、案的比較，選擇

5、一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處施工可行的方案，既可以是單一的地基處置方法，也可以是多種地基處置方法的綜置方法，也可以是多種地基處置方法的綜合。合。第第2節(jié)節(jié) 夯實(shí)法及碾壓法夯實(shí)法及碾壓法 經(jīng)過夯錘或機(jī)械，夯擊或碾壓填土、經(jīng)過夯錘或機(jī)械，夯擊或碾壓填土、疏松土層，使其孔隙體積減少、密實(shí)程度疏松土層，使其孔隙體積減少、密實(shí)程度提高，這種作用稱為壓實(shí)。壓實(shí)能降低土提高，這種作用稱為壓實(shí)。壓實(shí)能降低土的緊縮性、提高其抗剪強(qiáng)度、減弱土的透的緊縮性、提高其抗剪強(qiáng)度、減弱土的透水性，使經(jīng)過處置的表層弱土成為能承當(dāng)水性，使經(jīng)過處置的表層弱土成為能承當(dāng)較大荷載的地基持力層。較大荷載

6、的地基持力層。一、土的壓實(shí)原理一、土的壓實(shí)原理 大量工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)研討大量工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)研討闡明，控制土的壓實(shí)效果的主要要素是：闡明，控制土的壓實(shí)效果的主要要素是：土的含水量，壓實(shí)機(jī)械及其壓實(shí)功能等。土的含水量，壓實(shí)機(jī)械及其壓實(shí)功能等。土的壓實(shí)效果常用干密度土的壓實(shí)效果常用干密度d單位土體積單位土體積內(nèi)土粒的質(zhì)量來衡量。內(nèi)土粒的質(zhì)量來衡量。 1. 1.最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量 對粘性土，當(dāng)壓實(shí)功能和對粘性土，當(dāng)壓實(shí)功能和條件一樣時(shí)，土的含水量過大或過小，土條件一樣時(shí)，土的含水量過大或過小，土體都不易壓實(shí)，只需把土的含水量調(diào)整到體都不易壓實(shí)，只需把土的含水量調(diào)整到某一適宜值時(shí)，才干收到最正確的壓實(shí)效

7、某一適宜值時(shí)，才干收到最正確的壓實(shí)效果。果。 在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最易于被壓實(shí)，并能到達(dá)最大密度時(shí)的含水易于被壓實(shí)，并能到達(dá)最大密度時(shí)的含水量，稱為最優(yōu)含水量量，稱為最優(yōu)含水量wopwop，相應(yīng)的干密度那，相應(yīng)的干密度那么稱為最大干密度么稱為最大干密度 dmaxdmax。w d0 dmaxwop 實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)闡明：最優(yōu)含水量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)闡明：最優(yōu)含水量wopwop與土的塑限與土的塑限wpwp有關(guān)，大致為有關(guān)，大致為wop=wp+2%wop=wp+2%。土中粘土礦物含量大，那么最。土中粘土礦物含量大，那么最優(yōu)含水量大。優(yōu)含水量大。 2. 2.壓實(shí)功能壓實(shí)功能 對

8、于同類土，隨著壓實(shí)功能的變化，對于同類土，隨著壓實(shí)功能的變化，最大干密度和最優(yōu)含水量也隨之變化。當(dāng)最大干密度和最優(yōu)含水量也隨之變化。當(dāng)壓實(shí)功能較小時(shí)，土壓實(shí)后的最大干密度壓實(shí)功能較小時(shí)，土壓實(shí)后的最大干密度較小，對應(yīng)的最優(yōu)含水量那么較大；反之，較小，對應(yīng)的最優(yōu)含水量那么較大；反之，干密度較大，對應(yīng)的最優(yōu)含水量那么較小。干密度較大，對應(yīng)的最優(yōu)含水量那么較小。第第3節(jié)節(jié) 換土墊層法換土墊層法 當(dāng)建筑物根底下的持力層比較脆弱、當(dāng)建筑物根底下的持力層比較脆弱、不能滿足上部荷載對地基的要求時(shí)，常采不能滿足上部荷載對地基的要求時(shí)，常采用換土墊層法來處置脆弱土地基，即將根用換土墊層法來處置脆弱土地基，即將根

9、底下一定深度內(nèi)的土層挖去，然后回填以底下一定深度內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密強(qiáng)度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實(shí)。實(shí)。 實(shí)際證明：換土墊層可以實(shí)際證明：換土墊層可以有效地處置某些荷載不大的建有效地處置某些荷載不大的建筑物地基問題。換土墊層按其回填的資料筑物地基問題。換土墊層按其回填的資料可分為砂墊層、碎石墊層、灰土墊層等。可分為砂墊層、碎石墊層、灰土墊層等。 砂墊層的主要作用：砂墊層的主要作用： 1. 1.提高淺根底下地基的承載力；提高淺根底下地基的承載力； 2. 2.減少沉降量；減少沉降量； 3. 3.加速基底下脆弱土層的排水固結(jié)；加速基底下脆弱土層的排水固

10、結(jié)； 4. 4.防止凍脹；防止凍脹； 5. 5.消除膨脹土的脹縮作用。消除膨脹土的脹縮作用。第第4節(jié)節(jié) 排水固結(jié)預(yù)壓法排水固結(jié)預(yù)壓法 排水固結(jié)預(yù)壓法是利用地基土排水固排水固結(jié)預(yù)壓法是利用地基土排水固結(jié)的特性，經(jīng)過施加預(yù)壓荷載，并增設(shè)各結(jié)的特性，經(jīng)過施加預(yù)壓荷載，并增設(shè)各種排水條件砂井和排水墊層等排水體，種排水條件砂井和排水墊層等排水體，以加速飽和軟粘土固結(jié)開展的一種軟土地以加速飽和軟粘土固結(jié)開展的一種軟土地基處置方法?；幹梅椒?。 ceabce0 e b a e 土層的排水固結(jié)效果和它土層的排水固結(jié)效果和它的排水邊境條件有關(guān)。當(dāng)土層的排水邊境條件有關(guān)。當(dāng)土層厚度相對于荷載寬度比較小時(shí)，土層中孔

11、厚度相對于荷載寬度比較小時(shí)，土層中孔隙水向上下面透水層排出而使土層發(fā)生固隙水向上下面透水層排出而使土層發(fā)生固結(jié)，稱為豎向排水固結(jié)。根據(jù)固結(jié)實(shí)際，結(jié)，稱為豎向排水固結(jié)。根據(jù)固結(jié)實(shí)際，粘性土固結(jié)所需時(shí)間與排水間隔的平方成粘性土固結(jié)所需時(shí)間與排水間隔的平方成正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有效的方法是添加土層的排水途徑，縮短排效的方法是添加土層的排水途徑，縮短排水間隔。水間隔。豎向排水情況豎向排水情況砂井地基排水情況砂井地基排水情況 排水固結(jié)預(yù)壓法主要適用排水固結(jié)預(yù)壓法主要適用于處置淤泥、淤泥質(zhì)土及其他于處置淤泥、淤泥質(zhì)土及其他飽和軟粘土。對于砂類土和粉土，因其

12、透飽和軟粘土。對于砂類土和粉土，因其透水性良好，無需用此法處置。水性良好，無需用此法處置。一、堆載預(yù)壓法一、堆載預(yù)壓法二、砂井堆載預(yù)壓法二、砂井堆載預(yù)壓法三、真空預(yù)壓法三、真空預(yù)壓法第第5節(jié)節(jié) 擠密法和振沖法擠密法和振沖法 在砂土中，經(jīng)過機(jī)械振動(dòng)擠壓或加水在砂土中，經(jīng)過機(jī)械振動(dòng)擠壓或加水振動(dòng)可以使土密實(shí)。擠密法和振沖法就是振動(dòng)可以使土密實(shí)。擠密法和振沖法就是利用這個(gè)原理開展起來的兩種地基加固方利用這個(gè)原理開展起來的兩種地基加固方法。法。一、擠密法一、擠密法 擠密法的加固機(jī)理主要靠擠密法的加固機(jī)理主要靠樁管打入地基中，對土產(chǎn)生橫向擠密作用，樁管打入地基中，對土產(chǎn)生橫向擠密作用，在一定擠密功能作用

13、下，土粒彼此挪動(dòng)，在一定擠密功能作用下，土粒彼此挪動(dòng)，小顆粒填入大顆粒的空隙，顆粒陳列嚴(yán)密，小顆粒填入大顆粒的空隙，顆粒陳列嚴(yán)密，孔隙體積減少，地基土的強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)?？紫扼w積減少，地基土的強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)。所以擠密法主要是使松軟土地基擠密，改所以擠密法主要是使松軟土地基擠密，改善土的強(qiáng)度和變形特性。善土的強(qiáng)度和變形特性。 二、振沖法二、振沖法 振沖法是利用一個(gè)振沖器，振沖法是利用一個(gè)振沖器，在高壓水流的作用下邊振邊沖，使松砂地在高壓水流的作用下邊振邊沖，使松砂地基變密；或在粘性土地基中成孔，在孔中基變密；或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根的樁體，這樣的樁體填入碎石制成一根根的樁體，

14、這樣的樁體和原來的土構(gòu)成復(fù)合地基。和原來的土構(gòu)成復(fù)合地基。 在砂土中和粘性土中振沖法的加固機(jī)理在砂土中和粘性土中振沖法的加固機(jī)理是不同的。在砂土中主要是振動(dòng)擠密和振是不同的。在砂土中主要是振動(dòng)擠密和振動(dòng)液化作用；在粘性土中主要是振沖置換動(dòng)液化作用；在粘性土中主要是振沖置換作用，置換的樁體與土組成復(fù)合地基。作用，置換的樁體與土組成復(fù)合地基。第第6節(jié)節(jié) 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高強(qiáng)夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對地基進(jìn)展處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對地基進(jìn)展強(qiáng)力夯實(shí)。這種強(qiáng)大的夯擊力在地基中產(chǎn)強(qiáng)力夯實(shí)。這種強(qiáng)大的夯擊力在地基中產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力和振動(dòng)，從夯擊點(diǎn)發(fā)

15、出縱波和橫生動(dòng)應(yīng)力和振動(dòng)，從夯擊點(diǎn)發(fā)出縱波和橫波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和深處產(chǎn)生不同程度的加固作用。深處產(chǎn)生不同程度的加固作用。第第7節(jié)節(jié) 深層攪拌法深層攪拌法 深層攪拌法深層攪拌法Deep Mixing Deep Mixing MethodDMMMethodDMM是一種化學(xué)加固地基的方是一種化學(xué)加固地基的方法。它經(jīng)過特制機(jī)械法。它經(jīng)過特制機(jī)械各種深層攪拌機(jī)，各種深層攪拌機(jī)，沿深度將固化劑水泥漿、水泥粉或石灰沿深度將固化劑水泥漿、水泥粉或石灰粉，外摻一定的添加劑與地基土強(qiáng)迫就粉，外摻一定的添加劑與地基土強(qiáng)迫就地?cái)嚢瑁霉袒瘎┍旧砑捌渑c地基土之地?cái)?/p>

16、拌，利用固化劑本身及其與地基土之間所產(chǎn)生的一間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反響，使地基系列物理、化學(xué)反響，使地基土硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)土硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)定性、較低浸透性和一定強(qiáng)度的復(fù)合土樁定性、較低浸透性和一定強(qiáng)度的復(fù)合土樁體，或與地基土構(gòu)成復(fù)合地基，從而體，或與地基土構(gòu)成復(fù)合地基，從而提高軟土地基的承載力、減小地基的變形。提高軟土地基的承載力、減小地基的變形。(a)定位定位 (b)噴漿噴漿(粉粉)攪拌下沉攪拌下沉 (c)攪拌上升攪拌上升(d)反復(fù)噴漿反復(fù)噴漿(粉粉)攪拌下沉攪拌下沉 (e)反復(fù)攪拌上升反復(fù)攪拌上升(終了終了)(a)(b)(c)(d)(e) 深層攪拌法按固化主劑的深層攪

17、拌法按固化主劑的不同可分為水泥系深層攪拌法不同可分為水泥系深層攪拌法和石灰系深層攪拌法；按施工工藝又可分和石灰系深層攪拌法；按施工工藝又可分為漿體放射深層攪拌法和粉體放射深層攪為漿體放射深層攪拌法和粉體放射深層攪拌法。拌法。 水泥系深層攪拌法所構(gòu)成的固化土稱水泥系深層攪拌法所構(gòu)成的固化土稱為水泥土水泥加固土，影響水泥土強(qiáng)為水泥土水泥加固土，影響水泥土強(qiáng)度的主要要素有：度的主要要素有： 1. 1.水泥摻入比水泥摻入比 水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥摻入水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥摻入比的增大而增大。當(dāng)比的增大而增大。當(dāng)aw5%aw5%時(shí)，由于水泥與時(shí)，由于水泥與土的固化反響過弱，對于提高地基土的強(qiáng)

18、土的固化反響過弱，對于提高地基土的強(qiáng)度效果不明顯。工程上常用的度效果不明顯。工程上常用的awaw約為約為725%725%。%100 被加固的軟土重量被加固的軟土重量摻加的水泥重量摻加的水泥重量wa 水泥土的強(qiáng)度增長率在不水泥土的強(qiáng)度增長率在不同的摻入量區(qū)域、不同的齡期同的摻入量區(qū)域、不同的齡期時(shí)段內(nèi)是不一樣的，而且原狀土不同，水時(shí)段內(nèi)是不一樣的，而且原狀土不同，水泥土的強(qiáng)度增長率也不同。泥土的強(qiáng)度增長率也不同。 012345714286090150 aw= 5% aw=10% aw=15% aw=20% aw=25%qu (MPa)T (d) 2. 2.齡期齡期 水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著齡期

19、的水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著齡期的增長而增大，其強(qiáng)度增長規(guī)律不同于混凝增長而增大，其強(qiáng)度增長規(guī)律不同于混凝土，普通在土，普通在T T28d28d后強(qiáng)度仍有較大增長。后強(qiáng)度仍有較大增長。直到直到90d90d后其強(qiáng)度增長率逐漸變緩。所以，后其強(qiáng)度增長率逐漸變緩。所以，以齡期以齡期9090天作為規(guī)范強(qiáng)度。天作為規(guī)范強(qiáng)度。 012345714286090150 aw= 5% aw=10% aw=15% aw=20% aw=25%qu (MPa)T (d) 3. 3.地基土的含水量地基土的含水量 當(dāng)水泥摻入比一樣時(shí)，水當(dāng)水泥摻入比一樣時(shí)，水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著含水量的降低泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著含水

20、量的降低而增大。含水量的降低使水泥土的密實(shí)性而增大。含水量的降低使水泥土的密實(shí)性得到加強(qiáng)，從而提高了強(qiáng)度。得到加強(qiáng)，從而提高了強(qiáng)度。 4. 4.水泥標(biāo)號水泥標(biāo)號 水泥土的強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號的提高而增水泥土的強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號的提高而增大。在水泥摻入比一樣的條件下，水泥標(biāo)大。在水泥摻入比一樣的條件下，水泥標(biāo)號每提高號每提高100100號，水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度號，水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度約增大約增大20203030。 5. 5.添加劑添加劑 不同的添加劑對水泥土強(qiáng)度不同的添加劑對水泥土強(qiáng)度有著不同的影響，選用適宜的添加劑可以有著不同的影響，選用適宜的添加劑可以提高水泥土強(qiáng)度或節(jié)省水泥用量。在水泥提高水泥土

21、強(qiáng)度或節(jié)省水泥用量。在水泥系深層攪拌法中，常選用木質(zhì)素磺酸鈣、系深層攪拌法中，常選用木質(zhì)素磺酸鈣、石膏和三乙醇胺等添加劑。添加劑對水泥石膏和三乙醇胺等添加劑。添加劑對水泥土強(qiáng)度的影響程度可經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來確定。土強(qiáng)度的影響程度可經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來確定。 6 6土中的有機(jī)質(zhì)含量土中的有機(jī)質(zhì)含量 由于有機(jī)質(zhì)使土壤具有較大由于有機(jī)質(zhì)使土壤具有較大的水容量和塑性，較大的膨脹性和低浸透的水容量和塑性，較大的膨脹性和低浸透性，并使土壤具有酸性，這些要素都會妨性，并使土壤具有酸性，這些要素都會妨礙水泥水化反響的進(jìn)展，影響水泥土的固礙水泥水化反響的進(jìn)展，影響水泥土的固化，從而降低水泥土的強(qiáng)度。因此，有機(jī)化，從而降低水泥土的強(qiáng)度。因此，有機(jī)質(zhì)含量的增高將會明顯地降低水泥土的強(qiáng)質(zhì)含量的增高將會明顯地降低水泥土的強(qiáng)度。度。 05001000150020002500300003691215 有機(jī)質(zhì)含量為 1.30% 有機(jī)質(zhì)含量為10.01% aw (%)qu (kPa)第第8節(jié)節(jié) 高壓放射注漿法高壓放射注漿法 高壓放射注漿法高壓放射注漿法High Pressure High Pressure Jet GroutingJet Grouting是利用高壓射流技術(shù)，放是利用高壓射流技術(shù)，放射化學(xué)漿液，破壞地基土體，并