1、地基处理地基处理第一章第一章 概述概述2022-11-26.一、地基、基础和地基处理地基地基（foundation，subgrade)是指承托建筑物基础的这是指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。一部分很小的场地。建筑物建造在软弱地基和特殊土地基时面临的四建筑物建造在软弱地基和特殊土地基时面临的四个问题个问题:强度及稳定性：强度及稳定性：当地基的抗剪强度不足以承受当地基的抗剪强度不足以承受上部结构的自重及附加荷载时，地基就会发生局上部结构的自重及附加荷载时，地基就会发生局部或整体破坏。部或整体破坏。变形：变形：当地基在上部结构的自重及附加荷载作当地基在上部结构的自重及附加荷载作用下产生过大的变
2、形时，会影响建筑物的正常使用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用；当超过建筑物所能容许的不均允沉降时，结用；当超过建筑物所能容许的不均允沉降时，结构可能产生开裂；湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土构可能产生开裂；湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失水收缩也属于这类问题。遇水膨胀、失水收缩也属于这类问题。2022-11-26.渗漏：渗漏：渗漏是由地下水在运动中产生的动水压力而引渗漏是由地下水在运动中产生的动水压力而引起的，当地基的渗漏或水力坡降超过容许值时，会导致起的，当地基的渗漏或水力坡降超过容许值时，会导致流砂（土）和管涌事故。流砂（土）和管涌事故。液化：液化：在地震、机器及车辆的振动、波浪
3、作用和爆破在地震、机器及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂（包括部分等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂（包括部分粉土）产生液化，使土体类似于液体而失去抗剪强度，粉土）产生液化，使土体类似于液体而失去抗剪强度，从而造成地基失稳和震陷。从而造成地基失稳和震陷。2022-11-26.基础基础（foundationfoundation，footing)footing)具有承上启下的作用。处于上部结构的荷载及地基反力的具有承上启下的作用。处于上部结构的荷载及地基反力的相互作用下，承受由此而产生的内力（轴力、剪力、弯相互作用下，承受由此而产生的内力（轴力、剪力、弯矩）。基
4、础底面的反力反过来又作为地基上的荷载，使地矩）。基础底面的反力反过来又作为地基上的荷载，使地基土产生应力和变形。基土产生应力和变形。基础设计时，基础本身应具有足够的刚度和强度，同时地基础设计时，基础本身应具有足够的刚度和强度，同时地基的变形和强度满足规范的要求。基的变形和强度满足规范的要求。地基处理（地基处理（soil treatment,soil improvement)当天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等的要求时，当天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等的要求时，事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。理。地基
5、处理的目的是利用置换、夯实、挤密、排水、胶结等地基处理的目的是利用置换、夯实、挤密、排水、胶结等方法对地基进行加固，用以改变土的特性：方法对地基进行加固，用以改变土的特性：压缩性、渗透性等压缩性、渗透性等 地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基2022-11-26.二、软弱地基和特殊土地基的工二、软弱地基和特殊土地基的工程性质及其对建筑物的危害程性质及其对建筑物的危害软弱土地基（软弱土地基（soft foundation)：指由淤泥、淤指由淤泥、淤 泥泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。软土
6、（软土（soft soil)淤泥和淤泥质土的总称。淤泥和淤泥质土的总称。分布在：分布在：天津、上海、武汉、杭州、宁波、温州、福州、厦门、天津、上海、武汉、杭州、宁波、温州、福州、厦门、广州等沿海地区，昆明、武汉等内陆地区。广州等沿海地区，昆明、武汉等内陆地区。特性：含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、特性：含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。渗透系数小。冲填土（冲填土（Hydraulic fill)在整治河道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂在整治河道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两面岸形成的沉积土。夹大量水分吹到江河两面岸形成的沉积土。分布在：分布在：天
7、津、上海黄浦江和广州珠江两岸。天津、上海黄浦江和广州珠江两岸。特性：主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。特性：主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。如以粘土为主，属于强度低和压缩性高的欠固结土。如以粘土为主，属于强度低和压缩性高的欠固结土。以砂或其他粗料为主，基本上与粉细砂类似，不属于软土。以砂或其他粗料为主，基本上与粉细砂类似，不属于软土。2022-11-26.湿陷性黄土（湿陷性黄土（Collapsible)：凡天然黄土在上覆土的自重应力凡天然黄土在上覆土的自重应力作用下，或在上覆土自重应力和附加应力作用下，受水浸湿后土的结构作用下，或在上覆土自重应力和附加应力作用下，受水浸湿后土
8、的结构迅速破坏而发生破坏显著下沉的黄土。迅速破坏而发生破坏显著下沉的黄土。分布：分布：甘肃、陕西、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、甘肃、陕西、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、山西、青海、新疆等到地。山西、青海、新疆等到地。膨胀土（膨胀土（Expansive Soil)：是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土，它是一种吸水膨胀和失水收缩，具有较大的胀缩变形物组成的粘性土，它是一种吸水膨胀和失水收缩，具有较大的胀缩变形性能，且变形往复的高塑性粘土。性能，且变形往复的高塑性粘土。分布：分布：广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕
9、西、江广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、贵州、和广东等地。苏、贵州、和广东等地。特性：特性：土的强度较高、压缩性较低。粘粒成分中含有大量的亲水性矿物。土的强度较高、压缩性较低。粘粒成分中含有大量的亲水性矿物。土呈黄、红、灰白等色。土呈黄、红、灰白等色。2022-11-26.杂填土（杂填土（Miscellaneous)是由人类的活动而任意堆填的建筑垃圾、是由人类的活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾工业废料和生活垃圾。特性特性：强度低、压缩性高和均匀性差、一般具有浸水湿陷性。强度低、压缩性高和均匀性差、一般具有浸水湿陷性。对有机质含量较大的生活垃圾和对基础有侵蚀
10、性的工业废对有机质含量较大的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。其它高压缩性土：饱和松散粉细砂在动荷载作用下将产生其它高压缩性土：饱和松散粉细砂在动荷载作用下将产生液化。液化。2022-11-26.红粘土红粘土（Red Clay):石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候条件下，经风化作用所形成的褐红色粘性土。条件下，经风化作用所形成的褐红色粘性土。通常红粘土是较好的地基土，但由于下卧岩面起伏及存在软弱土层，一般通常红粘土是较好的地基土，但由于下卧岩面起伏及存在软弱土层，一般容易
11、引起地基不均匀变形。容易引起地基不均匀变形。冻土（冻土（frozen soil):季节性冻土季节性冻土(seasonally frozen ground):冬季冻结，夏季融化的土层；冬季冻结，夏季融化的土层；永冻土（永冻土（permafrost):冻结状持续冻结状持续3年以上的土层年以上的土层。季节性冻土在我国东北、华北和西北广大地区均有分布，因其呈周期性的季节性冻土在我国东北、华北和西北广大地区均有分布，因其呈周期性的冻结和融化，对地基稳定性影响较大。冻结和融化，对地基稳定性影响较大。岩溶（岩溶（Karst)：广泛分布在贵州和广西两省内。广泛分布在贵州和广西两省内。特性：地基主要受力范围内受
12、水的化学和机械作用而形成溶洞、溶沟溶槽、特性：地基主要受力范围内受水的化学和机械作用而形成溶洞、溶沟溶槽、落水洞以及土洞等。落水洞以及土洞等。危害：基岩面起伏大、且可能有大块孤石；常会遇到滑波、崩塌和泥石流危害：基岩面起伏大、且可能有大块孤石；常会遇到滑波、崩塌和泥石流等不良地质现象。等不良地质现象。2022-11-26.三、地基处理的方案选择三、地基处理的方案选择调查研究：调查研究：结构条件：结构条件：建筑体型、刚度、受力体系、建筑材料、基础类型、地基建筑体型、刚度、受力体系、建筑材料、基础类型、地基承载力等承载力等地基条件地基条件：地形及地质条件，地基成层状况，软弱土层厚度，不均匀：地形及
13、地质条件，地基成层状况，软弱土层厚度，不均匀性和分布范围，持力层位置及状况，地下水情况及地基土的物理和力学性和分布范围，持力层位置及状况，地下水情况及地基土的物理和力学性质。性质。环境影响环境影响：强夯法和砂桩挤密法施工时，振动和噪音对邻近建筑物和：强夯法和砂桩挤密法施工时，振动和噪音对邻近建筑物和居民产生影响和干扰；采用堆载预压法时，将会有大量的土方运进输出，居民产生影响和干扰；采用堆载预压法时，将会有大量的土方运进输出，即要有堆放场地，又不能妨碍交通；采用石灰桩或灌浆法时，有时会污即要有堆放场地，又不能妨碍交通；采用石灰桩或灌浆法时，有时会污染周围环境。染周围环境。2022-11-26.地
14、基处理方案的确定：地基处理方案的确定：资料收集：资料收集：搜集工程地质、水文地质及地基基础的设计资料；根据结构类搜集工程地质、水文地质及地基基础的设计资料；根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形、地貌、地层结构、土质条件、地下水特型、荷载大小及使用要求，结合地形、地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可能的地基处理方案，同时征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可能的地基处理方案，同时考虑上部结构、基础和地基的相互作用，考虑上部结构、基础和地基的相互作用，方案分析：方案分析：对初选的方案从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工对初选的方案从处
15、理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比。进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比。现场试验：现场试验：对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，可进行应的现场试验和试验性施工。可进行应的现场试验和试验性施工。2022-11-26.2022-11-26.(a)(a)山墙的对称斜裂缝和垂直裂缝；由于墙角部两面与大气接触，其蒸发量大山墙的对称斜裂缝和垂直裂缝；由于墙角部两面与大气接触，其蒸发量大于中部，使墙角沉降大于山墙中部沉降而开裂。于中部，使墙角沉降大于山墙中部沉降而开裂
16、。（b)b)墙面的交叉裂缝；墙面的交叉裂缝；（c)c)外纵墙的水平裂缝。由于地基不均匀胀缩变形而导致外纵墙在门窗洞口的外纵墙的水平裂缝。由于地基不均匀胀缩变形而导致外纵墙在门窗洞口的上下部位出现斜裂缝，外侧地基收缩较大，条基转动所致。上下部位出现斜裂缝，外侧地基收缩较大，条基转动所致。2022-11-26.2022-11-26.四四、地基处理方法的分类及其特点、地基处理方法的分类及其特点1、换土垫层法、换土垫层法2022-11-26.2、深层密实法、深层密实法2022-11-26.深层密实法深层密实法2022-11-26.3、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法2022-11-26.4、排水
17、固结法、排水固结法2022-11-26.5、加筋法、加筋法2022-11-26.6、胶结法、胶结法2022-11-26.胶结法胶结法2022-11-26.胶结法胶结法2022-11-26.7、热学法、热学法2022-11-26.8、托换技术（基础托换）、托换技术（基础托换）9、纠偏技术、纠偏技术2022-11-26.地基处理地基处理第二章第二章 复合地基理论复合地基理论2022-11-26.一、复合地基的概念与分类一、复合地基的概念与分类复合地基是指由基体复合地基是指由基体(天然地基土体）和增强体（桩天然地基土体）和增强体（桩体）两部分组成。体）两部分组成。复合地基在荷载作用下，基体复合地基在
18、荷载作用下，基体(桩间土桩间土)和增强体（桩）和增强体（桩）共同承担荷载。共同承担荷载。二、复合地基与二、复合地基与“天然地基和桩基天然地基和桩基”的不同点的不同点复合地基的分类：复合地基的分类：（一）按成桩材料分（一）按成桩材料分1、散体土类桩（如砂、砂石、碎石桩等）、散体土类桩（如砂、砂石、碎石桩等）2、水泥土类桩（水泥土搅拌桩、旋喷桩等）、水泥土类桩（水泥土搅拌桩、旋喷桩等）3、混凝土类桩（、混凝土类桩（CFG桩、树根桩、锚杆静压桩等）桩、树根桩、锚杆静压桩等）2022-11-26.（二）按成桩后桩体的强度分类（二）按成桩后桩体的强度分类1、柔性桩（散体土类桩）、柔性桩（散体土类桩）2、
19、半刚性桩（水泥土搅拌桩）、半刚性桩（水泥土搅拌桩）3、刚性桩（混凝土类桩）、刚性桩（混凝土类桩）（三）按成桩后桩体的强度分类（三）按成桩后桩体的强度分类1、纵向增强体复合地基、纵向增强体复合地基 （柔性桩、半刚性桩、刚性桩复合地基）（柔性桩、半刚性桩、刚性桩复合地基）2、横向增强体复合地基、横向增强体复合地基 （土工合成材料、金属材料格栅等组成）（土工合成材料、金属材料格栅等组成）2022-11-26.三、复合地基的作用机理与破坏模式三、复合地基的作用机理与破坏模式（一）作用机理（一）作用机理 无论何种复合地基，都有以下一种或多种作用无论何种复合地基，都有以下一种或多种作用。1、桩体作用；、桩
20、体作用；2、垫层作用；、垫层作用；3、挤密作用；、挤密作用；4、加速固结作用；、加速固结作用；5、加筋作用。、加筋作用。2022-11-26.（二）破坏模式二）破坏模式在复合地基中，桩体可能存在四种破坏模式在复合地基中，桩体可能存在四种破坏模式1、刺入破坏；、刺入破坏；2、鼓胀破坏；、鼓胀破坏；3、整体剪切破坏；、整体剪切破坏；4、滑动破坏。、滑动破坏。2022-11-26.复合地基的破坏模式是比较复杂的，一般可复合地基的破坏模式是比较复杂的，一般可认为取决于桩与桩间土的破坏特性。认为取决于桩与桩间土的破坏特性。对不同的桩型，有不同的破坏模式对不同的桩型，有不同的破坏模式对同一桩型，随桩身强度
21、不同，也存在不同对同一桩型，随桩身强度不同，也存在不同的破坏模式的破坏模式对同一桩型，当土层条件不同时，会发生不对同一桩型，当土层条件不同时，会发生不同的破坏同的破坏2022-11-26.四、复合地基承载力特性和设计计算四、复合地基承载力特性和设计计算1、对水泥土类桩：、对水泥土类桩：式中：式中：分别为复合地基、桩体和桩间土承载力的分别为复合地基、桩体和桩间土承载力的 特征值。特征值。桩间土承载力折减系数，反映桩和桩间土共同作用的参数，当桩端土为软土桩间土承载力折减系数，反映桩和桩间土共同作用的参数，当桩端土为软土0.51硬土硬土0.10.4kskpkspfmmff,)1(skpkspkfff
22、、2022-11-26.kskpkspfmmff,)1(skpkffn/kskspfnmf,)1(1 2、对散体材料桩：、对散体材料桩：nnmfksp/)1(1,skpkffn/2022-11-26.确定地基承载力时有关参数：1、面积置换率m 桩的直径；等效影响圆的直径。22eddm ded2022-11-26.1、桩土应力比、桩土应力比nn是复合地基中的一个重要参数，它与水平荷载、是复合地基中的一个重要参数，它与水平荷载、桩土模量比、桩土面积置换率、原地基土强度、桩土模量比、桩土面积置换率、原地基土强度、桩长、固结时间和垫层情况等因素有关。桩长、固结时间和垫层情况等因素有关。spnSPEEn
23、 或2022-11-26.五、复合地基变形计算五、复合地基变形计算1、加固区土层压缩变形量计算、加固区土层压缩变形量计算（1）复合模量法；）复合模量法；（2）应力修正法；）应力修正法；（3）桩身压缩模量法。）桩身压缩模量法。2、加固区下卧层的变形量计算、加固区下卧层的变形量计算（1）应力扩散法；）应力扩散法；（2）等效实体法。）等效实体法。2022-11-26.地基处理地基处理第三章第三章 换换 填填 法法2022-11-26.一、垫层分类和适用范围一、垫层分类和适用范围换填法（换填法（replacement method):当软弱土地基的承载力和变形不满当软弱土地基的承载力和变形不满足要求而
24、软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足要求而软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去弱土层部分或全部挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并压（或夯、土、粉煤灰、矿渣以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并压（或夯、振）实至要求的密实度。振）实至要求的密实度。换填材料：砂、碎石、素土、干渣、粉煤灰垫层。换填材料：砂、碎石、素土、干渣、粉煤灰垫层。按施工机械可分为：重锤夯实法，机械碾压法和振动压实法按施工机械可分为：重锤夯实法，机械碾压法和振动压实法
25、。适用范围：淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土、暗沟、暗塘等的浅层处适用范围：淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土、暗沟、暗塘等的浅层处理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基处理。理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基处理。2022-11-26.换填法的作用：换填法的作用：(1)提高持力层的强度，并将建筑物基础压力扩提高持力层的强度，并将建筑物基础压力扩散到垫层以下的软弱地基；散到垫层以下的软弱地基；(2)垫层置换了软弱土层，可以减少地基的变形垫层置换了软弱土层，可以减少地基的变形量；量；(3)加速软土层的排水固结；加速软土层的排水固结；(4)调整不均匀地基的刚度；调整不均匀地基
26、的刚度；(5)对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊土，其处理目的主要是为了消除或部分消除地基土土，其处理目的主要是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性。的湿陷性、胀缩性或冻胀性。2022-11-26.垫层的分类及适用范围垫层分类垫层分类适 用 范 围砂（碎）石砂（碎）石多用于中小型建筑工程的暗沟、暗塘等的局部处理。适用于一般多用于中小型建筑工程的暗沟、暗塘等的局部处理。适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。素土素土适用于中小型建筑工程及大面积回填、适用于中小型建筑工程及大面积回填、湿陷性黄土
27、地基处理。处理。灰土灰土适用于中小型工程，尤其适用于适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基处理。处理。粉煤灰粉煤灰适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑工程。积填筑工程。矿渣矿渣适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理。地基处理。2022-11-26.二、勘查和调查二、勘查和调查1.1.查明地基土的性质及不良地质现象；查明地基土的性质及不良地质现象；2.2.查明场地的地形、地址构造；查明场地的地形、地址构造；3.3.查明地下水的情况
28、；查明地下水的情况；4.4.查明地下管线等；查明地下管线等；5.5.查明换填材料的成分。查明换填材料的成分。2022-11-26.三、土的压实机理三、土的压实机理土的压实性指在一定的含水率下，以人工或机械的土的压实性指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。压实的目的：增加土的密实度，提高土的强度，减压实的目的：增加土的密实度，提高土的强度，减少压缩性。少压缩性。土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足够的强度，建筑材料填筑而成，为了保证
29、填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要压密填较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常以其干密度来表示。以其干密度来表示。在实验室内研究土的密实性是通过击实试验进行的。在实验室内研究土的密实性是通过击实试验进行的。2022-11-26.大量工程实践和试验研究表明，控制土大量工程实践和试验研究表明，控制土的压实效果的主要因素是：的压实效果的主要因素是：土的含水量土的含水量，压实机械压实机械及其及其压实功能压实功能等。土的压实效果等。土的压实效果常用常用干密度干密度 d（单位土体积内土粒的质
30、量）（单位土体积内土粒的质量）来衡量。来衡量。2022-11-26.击实试验及其影响因素击实试验及其影响因素（一）击实试验及击实曲线（一）击实试验及击实曲线室内方法：轻型：粒经小于室内方法：轻型：粒经小于5mm5mm的粘性土的粘性土 重型：粒经大于重型：粒经大于20mm20mm的土的土2022-11-26.击实试验3947 cmV KgG5.2cmH5.30轻型：粒径小于5毫米25下，分三层击实重型：粒径小于40毫米56下，分5层击实32104 cmV KgG5.4cmH7.452022-11-26.击实仪击实仪2022-11-26.击实曲线2022-11-26.击实曲线的特点：击实曲线的特点
31、：1 1）峰值：）峰值：最大干密度最大干密度 dmax2 2）击实曲线位于理论饱和曲线左边。）击实曲线位于理论饱和曲线左边。3 3）击实曲线的形态：左陡右缓）击实曲线的形态：左陡右缓 2022-11-26.（二）影响土的压实性的因素（二）影响土的压实性的因素1、含水率的影响对同一种土料，分别在不同的含对同一种土料，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层水率下，用同一击数将他们分层击实，测定土样的含水率和密度，击实，测定土样的含水率和密度，然后以含水率为横坐标，干密度然后以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制击实曲线。为纵坐标，绘制击实曲线。从图中可以看出，当含水率较小从图中可以看出，当含水
32、率较小时，土的干密度随着含水率的增时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水此时对应的含水率称为最优含水率。率。2022-11-26.最优含水量最优含水量 对粘性土，当压实功能和条件相同时，土的对粘性土，当压实功能和条件相同时，土的含水量过大或过小，土体都不易压实，只有把含水量过大或过小，土体都不易压实，只有把土的含水量调整到某一适宜值时，才能收到最土的含水量
33、调整到某一适宜值时，才能收到最佳的压实效果。佳的压实效果。在一定压实机械的功能条件下在一定压实机械的功能条件下，土最易于被，土最易于被压实，并能达到最大密度时的含水量，称为压实，并能达到最大密度时的含水量，称为最最优含水量优含水量wop，相应的干密度则称为，相应的干密度则称为最大干密最大干密 dmax。2022-11-26.2、击实功能的影响、击实功能的影响实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同一实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干最优含水率大；压实功能大，
34、则能达到的最大干密度也大，最优含水率小密度也大，最优含水率小用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击数用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击数进行击实试验，就能得到一组随击数而异的含水进行击实试验，就能得到一组随击数而异的含水率与干密度关系曲线。率与干密度关系曲线。2022-11-26.土料的最大干密度和最优含水率不土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水率则逐渐减而逐渐增大，最优含水率则逐渐减小。但是这种增大或减小的速率是小。但是这种增大或减小的速率是递减的，因而光靠增加击实功能来递减的，因而光靠增加击实功能来提高土的干
35、密度是有一定限度的。提高土的干密度是有一定限度的。含水率较低时击数的影响显著。当含水率较高时，含水率与干密含水率较低时击数的影响显著。当含水率较高时，含水率与干密度的关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无度的关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。填料的含水率过高和过低都是不利的，过高恶化土体的力效的。填料的含水率过高和过低都是不利的，过高恶化土体的力学性质，过低则填土遇水后容易引起湿陷。学性质，过低则填土遇水后容易引起湿陷。2022-11-26.3、土类和级配的影响同样的含水率情况下，粘性土的粘同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指数越大，越难粒含量
36、越高或塑性指数越大，越难于压实于压实对于无粘性土，含水率对压实性的对于无粘性土，含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感，其击影响没有像粘性土那么敏感，其击实曲线与粘性土是不同的，在含水实曲线与粘性土是不同的，在含水率较大时得到较高的干密度。因此率较大时得到较高的干密度。因此在无粘性土的实际填筑中，同时需在无粘性土的实际填筑中，同时需要不断洒水使其在较高含水率下压要不断洒水使其在较高含水率下压实。无粘性土的填筑标准，通常是实。无粘性土的填筑标准，通常是用相对密实度来控制的，一般不进用相对密实度来控制的，一般不进行击实试验行击实试验级配良好的土易于压实，反之则不级配良好的土易于压实，反之则不易压
37、实易压实 2022-11-26.（三）压实特性在现场填土中的应用三）压实特性在现场填土中的应用 压实系数：工地压实时要求达到的干密度。室内击实试验得到的最大干土密度。maxddcmaxdd2022-11-26.四、砂（砂石、碎石）垫层设计四、砂（砂石、碎石）垫层设计（一）砂（一）砂垫层的设计垫层的设计1.垫层的设计原则垫层的设计原则 足够的厚度以置换可能受剪破坏的软弱土层；足够的厚度以置换可能受剪破坏的软弱土层；足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出；足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出；设计垫层为排水垫层。设计垫层为排水垫层。2.砂垫层的厚度砂垫层的厚度z的的确定确定azczzfPP2022-11-2
38、6.2ztgb)P-b(PP )2ztg)(b2ztg(l)-lb(Pczcz条型基础：矩形基础：PP0.5)-(dffmdakaz2022-11-26.3.垫层宽度垫层宽度 应根据垫层侧面土的承载力来决定，砂垫层底部宽应根据垫层侧面土的承载力来决定，砂垫层底部宽度度b可由下式或根据当地经验确定。可由下式或根据当地经验确定。ztgbb2 砂垫层的厚度一般不宜大于砂垫层的厚度一般不宜大于3m，太厚则施工困难；也，太厚则施工困难；也不宜小于不宜小于0.5m，太簿则换土垫层的作用不显著。，太簿则换土垫层的作用不显著。2022-11-26.4.4.砂垫层承载力的确定砂垫层承载力的确定5.5.沉降计算沉
39、降计算2022-11-26.（二）砂（砂砾、碎石）垫层施工（二）砂（砂砾、碎石）垫层施工1.垫层材料垫层材料 砂石：颗粒级配良好、质地坚硬的砂石，不得含有草根、垃砂石：颗粒级配良好、质地坚硬的砂石，不得含有草根、垃圾，含泥量应小于圾，含泥量应小于5。用粉细砂作垫层时，应掺入不小于用粉细砂作垫层时，应掺入不小于30的碎石或卵石，且的碎石或卵石，且 应应分布的均匀，最大粒径不得大于分布的均匀，最大粒径不得大于50mm。2.施工参数施工参数室内击实试验室内击实试验无室内击实试验资料时，用无室内击实试验资料时，用 作为施工碾压质量检验及施工控制作为施工碾压质量检验及施工控制的技术指标。的技术指标。3.
40、施工要点施工要点(1)保证达到设计要求的密度，施工机械宜采用保证达到设计要求的密度，施工机械宜采用振动碾压法振动碾压法和和平平板振动法压实机板振动法压实机，压实参数由现场试验确定；不同施工机具应采，压实参数由现场试验确定；不同施工机具应采用不同的最优含水量；用不同的最优含水量；(2)垫层的砂料必须具有良好的压实性；垫层的砂料必须具有良好的压实性；(3)开挖基坑铺设垫层时严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥质土等开挖基坑铺设垫层时严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥质土等软弱土层；软弱土层；wdd2022-11-26.（三）质量检验（三）质量检验 采用环刀法或贯入测定法采用环刀法或贯入测定法 环刀法：用容积不小
41、于环刀法：用容积不小于200cm3的环刀压入每层的环刀压入每层2/3的深度处取样，测定其干密度，干密度应不小于该砂的深度处取样，测定其干密度，干密度应不小于该砂石料在中密状态的干密度值。石料在中密状态的干密度值。贯入测定法：先将砂垫层表面贯入测定法：先将砂垫层表面3cm左右厚的砂刮左右厚的砂刮去，然后用贯入仪、钢叉或钢筋以贯入度的大小来定性去，然后用贯入仪、钢叉或钢筋以贯入度的大小来定性地检查砂垫层质量。地检查砂垫层质量。采用贯入法时，检验点的间距应小于采用贯入法时，检验点的间距应小于4m；环刀法：；环刀法：基坑基坑50100m2不小于不小于1个，基槽每个，基槽每1020m不应少于不应少于1个
42、点。个点。2022-11-26.五、土垫层设计五、土垫层设计 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适于处素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适于处理理14m厚的软弱土层。厚的软弱土层。灰土垫层即通常讲的灰土垫层即通常讲的2：8或或3：7灰土。垫层强灰土。垫层强度随灰量的增加而提高。度随灰量的增加而提高。二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按2：8或或3：7体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。其强度比体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土。灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土。2022-11-26.1 1、厚度确定、厚度确定软土地基
43、上土垫层厚度的确定与砂垫层相同。软土地基上土垫层厚度的确定与砂垫层相同。1.1.对非自重湿陷性黄土地基上的垫层厚度应保证对非自重湿陷性黄土地基上的垫层厚度应保证天然黄土层所受的压力小于其湿陷起始压力值。天然黄土层所受的压力小于其湿陷起始压力值。2.2.对自重湿陷性黄土地基上，垫层厚度应大于非对自重湿陷性黄土地基上，垫层厚度应大于非自重湿陷性黄土地基上垫层的厚度，或控制剩余湿陷自重湿陷性黄土地基上垫层的厚度，或控制剩余湿陷量不大于量不大于20cm20cm才能取得好的效果。才能取得好的效果。2 2、宽度确定：、宽度确定：灰土垫层的宽度可取灰土垫层的宽度可取czbbtan5.23、平面处理范围、平面
44、处理范围 素土垫层或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。素土垫层或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。2022-11-26.六、粉煤灰垫层六、粉煤灰垫层1.化学性质化学性质 粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似性，粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似性，具有火山灰的特性，在潮湿条件下具有凝硬性，与二氧化具有火山灰的特性，在潮湿条件下具有凝硬性，与二氧化硅，三氧化二铝等物质进行水化反应，生成水化产物，使硅，三氧化二铝等物质进行水化反应，生成水化产物，使碾压密实的粉煤灰颗粒胶结固化形成块状结构，可提高粉碾压密实的粉煤灰颗粒胶结固化形成块状结构，可提高粉煤灰的强度，降低压缩变形，增强抗渗性和水稳
45、定性。煤灰的强度，降低压缩变形，增强抗渗性和水稳定性。2.物理性质物理性质 粉煤灰的压实曲线与粘性土相似，具有相对较宽的粉煤灰的压实曲线与粘性土相似，具有相对较宽的最优含水量区间，其干密度对含水量的敏感性比粘性土小，最优含水量区间，其干密度对含水量的敏感性比粘性土小，最优含水量易于控制。最优含水量易于控制。2022-11-26.3.粉煤灰的工程特性及其对环境的影响粉煤灰的工程特性及其对环境的影响1）自重轻）自重轻 粉煤灰相对密度比黏性土小得多，一般松散重度粉煤灰相对密度比黏性土小得多，一般松散重度在在6-7kNm3间；经轻型击实试验击实后干密度在间；经轻型击实试验击实后干密度在0.921.35
46、tm3间；比土要轻得多，对回填土工程间；比土要轻得多，对回填土工程带来有利的一面，可降低下卧层土的压力，减少沉带来有利的一面，可降低下卧层土的压力，减少沉降，如利用该特点，道路路堤的填筑高度现在可提降，如利用该特点，道路路堤的填筑高度现在可提高至高至8m，打破了土路堤，打破了土路堤45m的高度极限。为此，的高度极限。为此，在在公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范(JTJ01693)中规定：软弱地基上的高路堤在技术经济合中规定：软弱地基上的高路堤在技术经济合理的条件下应优先采用粉煤灰。理的条件下应优先采用粉煤灰。2022-11-26.2)2)击实性能好击实性能好 粉煤
47、灰的颗粒组成特点，使它具有可振实或碾压粉煤灰的颗粒组成特点，使它具有可振实或碾压的条件，击实试验曲线峰值段比天然土具有相对较的条件，击实试验曲线峰值段比天然土具有相对较宽的最优含水量区间。粉煤灰的最优含水量变动幅宽的最优含水量区间。粉煤灰的最优含水量变动幅度是度是4，大于土的，大于土的2的变动幅度。因此，粉的变动幅度。因此，粉煤灰在回填施工过程中达到设计密实度要求的含水煤灰在回填施工过程中达到设计密实度要求的含水量容易控制，施工质量容易得到保证。量容易控制，施工质量容易得到保证。当地下水位高、当地下水位高、雨水多、土含水量大，压实试雨水多、土含水量大，压实试验采用轻型击实标准较为适宜，大量实践
48、证明，压验采用轻型击实标准较为适宜，大量实践证明，压实系数达到实系数达到95。以上的轻型击实标准，亦要采用。以上的轻型击实标准，亦要采用10t振动压路机碾压振动压路机碾压8-10遍。遍。2022-11-26.3)抗剪强度抗剪强度 抗剪试验按直剪抗剪试验按直剪(快剪快剪)和三轴剪和三轴剪(固结固结不排水剪不排水剪)分别进行，粉煤灰的内摩擦角、分别进行，粉煤灰的内摩擦角、黏聚力均与粉煤灰的灰种、剪切方法、黏聚力均与粉煤灰的灰种、剪切方法、压实系数大小和龄期长短有关。压实系数大小和龄期长短有关。c、值应通过室内值应通过室内ii试验确定，当无试验资试验确定，当无试验资料时，可定为当压实系数为料时，可定
49、为当压实系数为0.90.95时，时，2330度。度。C530kPa。2022-11-26.4)4)压缩性压缩性 粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程度等因素有关。应通过土工试验确定，当无试验资度等因素有关。应通过土工试验确定，当无试验资料时，在压实系数为料时，在压实系数为0 09 90 09595时，时，E E0 08 820MPa20MPa。5)5)承载能力承载能力 粉煤灰垫层经压实后承载能力的试验结果得知，具粉煤灰垫层经压实后承载能力的试验结果得知，具有遇水后强度降低的特性。当无试验资料时，压实有遇水后强度降低的特性。当无试验资料时，压实系数
50、为系数为0.90.90.950.95时的浸水垫层，其地基承载力特征时的浸水垫层，其地基承载力特征值可采用值可采用120120150kPa150kPa，但尚应满足软弱下卧层的承，但尚应满足软弱下卧层的承载力与地基变形要求。载力与地基变形要求。2022-11-26.6)6)渗透性渗透性 由于粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，压实过程中与压实由于粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，压实过程中与压实初期具有较大的渗透系数，但随着龄期的增加，渗透性能初期具有较大的渗透系数，但随着龄期的增加，渗透性能逐渐减弱。逐渐减弱。粉煤灰还具有较强的龄期效应，由于粉散状态下细颗粒粉煤灰还具有较强的龄期效应，由于粉散状态下细颗粒并有
