软弱土地基处理ppt课件

1、脆弱土地基处置脆弱土地基处置第第1节节 概述概述第第2节节 夯实法及碾压法夯实法及碾压法第第3节节 换土垫层法换土垫层法第第4节节 排水固结预压法排水固结预压法第第5节节 挤密法和振冲法挤密法和振冲法第第6节节 强夯法强夯法第第7节节 深层搅拌法深层搅拌法第第8节节 高压放射注浆法高压放射注浆法第第1节节 概概 述述 脆弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲脆弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高紧缩性土。由脆弱填土、杂填土及其他高紧缩性土。由脆弱土组成的地基称为脆弱土地基。土组成的地基称为脆弱土地基。 淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，其具有特殊的物理力

2、学性质，从而导致了其具有特殊的物理力学性质，从而导致了其特有的工程性质。其特有的工程性质。 软土：指在静水或非常缓慢软土：指在静水或非常缓慢的流水环境中堆积，经生物化学的流水环境中堆积，经生物化学作用下构成的脆弱土。作用下构成的脆弱土。物理力学特性物理力学特性软土的软土的天然孔隙比大：天然孔隙比大： e1天然含水量高：天然含水量高：wwl紧缩系数高紧缩系数高浸透系数小浸透系数小抗剪强度低抗剪强度低灵敏度高灵敏度高具有明显的流变性具有明显的流变性淤泥：淤泥：e1.5e1.5淤泥质土：淤泥质土：1.5 e1.01.5 e1.0软土软土工程特性工程特性软土地基的软土地基的地基承载力低地基承载力低建筑

3、物的沉降和差别沉降较大建筑物的沉降和差别沉降较大建筑物沉降历时长建筑物沉降历时长 流变：在应力不变的情况下，流变：在应力不变的情况下，土体的剪应变和体应变仍随时间土体的剪应变和体应变仍随时间而增长的景象。而增长的景象。 由于软土地基的上述工程由于软土地基的上述工程特性，所以在软土地基上建筑特性，所以在软土地基上建筑建筑物，必需注重地基的变形和稳定问题。建筑物，必需注重地基的变形和稳定问题。由于软土地基的承载力较低，假设不做任由于软土地基的承载力较低，假设不做任何处置，普通不能接受较大的建筑物荷载。何处置，普通不能接受较大的建筑物荷载。因此在软土地基上建造建筑物，要求对软因此在软土地基上建造建筑

4、物，要求对软土地基进展处置。土地基进展处置。 地基处置的目的主要是改地基处置的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和浸透性，提高其抗剪地基土的变形特性和浸透性，提高其抗剪强度等。强度等。 地基处置的原那么：地基处地基处置的原那么：地基处理有许多方法，各种方法都有理有许多方法，各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必需进展综是万能的，对于每一个工程都必需进展综合思索，经过几种能够采用的地基处置方合思索，经过几种能够采用的地基处置方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、案的比较，选择

5、一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处施工可行的方案，既可以是单一的地基处置方法，也可以是多种地基处置方法的综置方法，也可以是多种地基处置方法的综合。合。第第2节节 夯实法及碾压法夯实法及碾压法 经过夯锤或机械，夯击或碾压填土、经过夯锤或机械，夯击或碾压填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用称为压实。压实能降低土提高，这种作用称为压实。压实能降低土的紧缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透的紧缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，使经过处置的表层弱土成为能承当水性，使经过处置的表层弱土成为能承当较大荷载的地基持力层。较大荷载

6、的地基持力层。一、土的压实原理一、土的压实原理 大量工程实际和实验研讨大量工程实际和实验研讨阐明，控制土的压实效果的主要要素是：阐明，控制土的压实效果的主要要素是：土的含水量，压实机械及其压实功能等。土的含水量，压实机械及其压实功能等。土的压实效果常用干密度土的压实效果常用干密度d单位土体积单位土体积内土粒的质量来衡量。内土粒的质量来衡量。 1. 1.最优含水量最优含水量 对粘性土，当压实功能和对粘性土，当压实功能和条件一样时，土的含水量过大或过小，土条件一样时，土的含水量过大或过小，土体都不易压实，只需把土的含水量调整到体都不易压实，只需把土的含水量调整到某一适宜值时，才干收到最正确的压实效

7、某一适宜值时，才干收到最正确的压实效果。果。 在一定压实机械的功能条件下，土最在一定压实机械的功能条件下，土最易于被压实，并能到达最大密度时的含水易于被压实，并能到达最大密度时的含水量，称为最优含水量量，称为最优含水量wopwop，相应的干密度那，相应的干密度那么称为最大干密度么称为最大干密度 dmaxdmax。w d0 dmaxwop 实验统计阐明：最优含水量实验统计阐明：最优含水量wopwop与土的塑限与土的塑限wpwp有关，大致为有关，大致为wop=wp+2%wop=wp+2%。土中粘土矿物含量大，那么最。土中粘土矿物含量大，那么最优含水量大。优含水量大。 2. 2.压实功能压实功能 对

8、于同类土，随着压实功能的变化，对于同类土，随着压实功能的变化，最大干密度和最优含水量也随之变化。当最大干密度和最优含水量也随之变化。当压实功能较小时，土压实后的最大干密度压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量那么较大；反之，较小，对应的最优含水量那么较大；反之，干密度较大，对应的最优含水量那么较小。干密度较大，对应的最优含水量那么较小。第第3节节 换土垫层法换土垫层法 当建筑物根底下的持力层比较脆弱、当建筑物根底下的持力层比较脆弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层法来处置脆弱土地基，即将根用换土垫层法来处置脆弱土地基，即将根

9、底下一定深度内的土层挖去，然后回填以底下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。实。 实际证明：换土垫层可以实际证明：换土垫层可以有效地处置某些荷载不大的建有效地处置某些荷载不大的建筑物地基问题。换土垫层按其回填的资料筑物地基问题。换土垫层按其回填的资料可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。 砂垫层的主要作用：砂垫层的主要作用： 1. 1.提高浅根底下地基的承载力；提高浅根底下地基的承载力； 2. 2.减少沉降量；减少沉降量； 3. 3.加速基底下脆弱土层的排水固结；加速基底下脆弱土层的排水固

10、结； 4. 4.防止冻胀；防止冻胀； 5. 5.消除膨胀土的胀缩作用。消除膨胀土的胀缩作用。第第4节节 排水固结预压法排水固结预压法 排水固结预压法是利用地基土排水固排水固结预压法是利用地基土排水固结的特性，经过施加预压荷载，并增设各结的特性，经过施加预压荷载，并增设各种排水条件砂井和排水垫层等排水体，种排水条件砂井和排水垫层等排水体，以加速饱和软粘土固结开展的一种软土地以加速饱和软粘土固结开展的一种软土地基处置方法。基处置方法。 ceabce0 e b a e 土层的排水固结效果和它土层的排水固结效果和它的排水边境条件有关。当土层的排水边境条件有关。当土层厚度相对于荷载宽度比较小时，土层中孔

11、厚度相对于荷载宽度比较小时，土层中孔隙水向上下面透水层排出而使土层发生固隙水向上下面透水层排出而使土层发生固结，称为竖向排水固结。根据固结实际，结，称为竖向排水固结。根据固结实际，粘性土固结所需时间与排水间隔的平方成粘性土固结所需时间与排水间隔的平方成正比。因此，为了加速土层的固结，最有正比。因此，为了加速土层的固结，最有效的方法是添加土层的排水途径，缩短排效的方法是添加土层的排水途径，缩短排水间隔。水间隔。竖向排水情况竖向排水情况砂井地基排水情况砂井地基排水情况 排水固结预压法主要适用排水固结预压法主要适用于处置淤泥、淤泥质土及其他于处置淤泥、淤泥质土及其他饱和软粘土。对于砂类土和粉土，因其

12、透饱和软粘土。对于砂类土和粉土，因其透水性良好，无需用此法处置。水性良好，无需用此法处置。一、堆载预压法一、堆载预压法二、砂井堆载预压法二、砂井堆载预压法三、真空预压法三、真空预压法第第5节节 挤密法和振冲法挤密法和振冲法 在砂土中，经过机械振动挤压或加水在砂土中，经过机械振动挤压或加水振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是利用这个原理开展起来的两种地基加固方利用这个原理开展起来的两种地基加固方法。法。一、挤密法一、挤密法 挤密法的加固机理主要靠挤密法的加固机理主要靠桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用，桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用，在一定挤密功能作用

13、下，土粒彼此挪动，在一定挤密功能作用下，土粒彼此挪动，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒陈列严密，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒陈列严密，孔隙体积减少，地基土的强度也随之加强。孔隙体积减少，地基土的强度也随之加强。所以挤密法主要是使松软土地基挤密，改所以挤密法主要是使松软土地基挤密，改善土的强度和变形特性。善土的强度和变形特性。 二、振冲法二、振冲法 振冲法是利用一个振冲器，振冲法是利用一个振冲器，在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地基变密；或在粘性土地基中成孔，在孔中基变密；或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根的桩体，这样的桩体填入碎石制成一根根的桩体，

14、这样的桩体和原来的土构成复合地基。和原来的土构成复合地基。 在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的。在砂土中主要是振动挤密和振是不同的。在砂土中主要是振动挤密和振动液化作用；在粘性土中主要是振冲置换动液化作用；在粘性土中主要是振冲置换作用，置换的桩体与土组成复合地基。作用，置换的桩体与土组成复合地基。第第6节节 强夯法强夯法 强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进展处落下，反复多次夯击地面，对地基进展强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动，从夯击点发

15、出纵波和横生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用。深处产生不同程度的加固作用。第第7节节 深层搅拌法深层搅拌法 深层搅拌法深层搅拌法Deep Mixing Deep Mixing MethodDMMMethodDMM是一种化学加固地基的方是一种化学加固地基的方法。它经过特制机械法。它经过特制机械各种深层搅拌机，各种深层搅拌机，沿深度将固化剂水泥浆、水泥粉或石灰沿深度将固化剂水泥浆、水泥粉或石灰粉，外掺一定的添加剂与地基土强迫就粉，外掺一定的添加剂与地基土强迫就地搅拌，利用固化剂本身及其与地基土之地搅

16、拌，利用固化剂本身及其与地基土之间所产生的一间所产生的一系列物理、化学反响，使地基系列物理、化学反响，使地基土硬结成为具有整体性、水稳土硬结成为具有整体性、水稳定性、较低浸透性和一定强度的复合土桩定性、较低浸透性和一定强度的复合土桩体，或与地基土构成复合地基，从而体，或与地基土构成复合地基，从而提高软土地基的承载力、减小地基的变形。提高软土地基的承载力、减小地基的变形。(a)定位定位 (b)喷浆喷浆(粉粉)搅拌下沉搅拌下沉 (c)搅拌上升搅拌上升(d)反复喷浆反复喷浆(粉粉)搅拌下沉搅拌下沉 (e)反复搅拌上升反复搅拌上升(终了终了)(a)(b)(c)(d)(e) 深层搅拌法按固化主剂的深层搅

17、拌法按固化主剂的不同可分为水泥系深层搅拌法不同可分为水泥系深层搅拌法和石灰系深层搅拌法；按施工工艺又可分和石灰系深层搅拌法；按施工工艺又可分为浆体放射深层搅拌法和粉体放射深层搅为浆体放射深层搅拌法和粉体放射深层搅拌法。拌法。 水泥系深层搅拌法所构成的固化土称水泥系深层搅拌法所构成的固化土称为水泥土水泥加固土，影响水泥土强为水泥土水泥加固土，影响水泥土强度的主要要素有：度的主要要素有： 1. 1.水泥掺入比水泥掺入比 水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺入水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺入比的增大而增大。当比的增大而增大。当aw5%aw5%时，由于水泥与时，由于水泥与土的固化反响过弱，对于提高地基土的强

18、土的固化反响过弱，对于提高地基土的强度效果不明显。工程上常用的度效果不明显。工程上常用的awaw约为约为725%725%。%100 被加固的软土重量被加固的软土重量掺加的水泥重量掺加的水泥重量wa 水泥土的强度增长率在不水泥土的强度增长率在不同的掺入量区域、不同的龄期同的掺入量区域、不同的龄期时段内是不一样的，而且原状土不同，水时段内是不一样的，而且原状土不同，水泥土的强度增长率也不同。泥土的强度增长率也不同。 012345714286090150 aw= 5% aw=10% aw=15% aw=20% aw=25%qu (MPa)T (d) 2. 2.龄期龄期 水泥土的无侧限抗压强度随着龄期

19、的水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大，其强度增长规律不同于混凝增长而增大，其强度增长规律不同于混凝土，普通在土，普通在T T28d28d后强度仍有较大增长。后强度仍有较大增长。直到直到90d90d后其强度增长率逐渐变缓。所以，后其强度增长率逐渐变缓。所以，以龄期以龄期9090天作为规范强度。天作为规范强度。 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 当水泥掺入比一样时，水当水泥掺入比一样时，水泥土的无侧限抗压强度随着含水量的降低泥土的无侧限抗压强度随着含水

20、量的降低而增大。含水量的降低使水泥土的密实性而增大。含水量的降低使水泥土的密实性得到加强，从而提高了强度。得到加强，从而提高了强度。 4. 4.水泥标号水泥标号 水泥土的强度随水泥标号的提高而增水泥土的强度随水泥标号的提高而增大。在水泥掺入比一样的条件下，水泥标大。在水泥掺入比一样的条件下，水泥标号每提高号每提高100100号，水泥土的无侧限抗压强度号，水泥土的无侧限抗压强度约增大约增大20203030。 5. 5.添加剂添加剂 不同的添加剂对水泥土强度不同的添加剂对水泥土强度有着不同的影响，选用适宜的添加剂可以有着不同的影响，选用适宜的添加剂可以提高水泥土强度或节省水泥用量。在水泥提高水泥土

21、强度或节省水泥用量。在水泥系深层搅拌法中，常选用木质素磺酸钙、系深层搅拌法中，常选用木质素磺酸钙、石膏和三乙醇胺等添加剂。添加剂对水泥石膏和三乙醇胺等添加剂。添加剂对水泥土强度的影响程度可经过实验来确定。土强度的影响程度可经过实验来确定。 6 6土中的有机质含量土中的有机质含量 由于有机质使土壤具有较大由于有机质使土壤具有较大的水容量和塑性，较大的膨胀性和低浸透的水容量和塑性，较大的膨胀性和低浸透性，并使土壤具有酸性，这些要素都会妨性，并使土壤具有酸性，这些要素都会妨碍水泥水化反响的进展，影响水泥土的固碍水泥水化反响的进展，影响水泥土的固化，从而降低水泥土的强度。因此，有机化，从而降低水泥土的强度。因此，有机质含量的增高将会明显地降低水泥土的强质含量的增高将会明显地降低水泥土的强度。度。 05001000150020002500300003691215 有机质含量为 1.30% 有机质含量为10.01% aw (%)qu (kPa)第第8节节 高压放射注浆法高压放射注浆法 高压放射注浆法高压放射注浆法High Pressure High Pressure Jet GroutingJet Grouting是利用高压射流技术，放是利用高压射流技术，放射化学浆液，破坏地基土体，并