软弱土地基处理-教学讲稿

软弱土地基处理1第1节概述第2节夯实法及碾压法第3节换土垫层法第4节排水固结预压法第5节挤密法和振冲法第6节强夯法第7节深层搅拌法第8节高压喷射注浆法2第1节概述

软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，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。3

软土：指在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用下形成的软弱土。物理力学特性软土的天然孔隙比大：e>1天然含水量高：w≥wl压缩系数高渗透系数小抗剪强度低灵敏度高具有明显的流变性4淤泥：e≥1.5淤泥质土：1.5>e≥1.0软土工程特性软土地基的地基承载力低建筑物的沉降和差异沉降较大建筑物沉降历时长

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而增长的现象。5

由于软土地基的上述工程特性，所以在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。由于软土地基的承载力较低，如果不做任何处理，一般不能承受较大的建筑物荷载。因此在软土地基上建造建筑物，要求对软土地基进行处理。6

地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度等。7

地基处理的原则：地基处理有许多方法，各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的地基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。8第2节夯实法及碾压法

通过夯锤或机械，夯击或碾压填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用称为压实。压实能降低土的压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，使经过处理的表层弱土成为能承担较大荷载的地基持力层。9一、土的压实原理

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：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d（单位土体积内土粒的质量）来衡量。101.最优含水量量对粘性土，当压压实功能和条件相同时，土土的含水量过大大或过小，土体体都不易压实，，只有把土的含含水量调整到某某一适宜值时，，才能收到最佳佳的压实效果。。在一定压实机械械的功能条件下下，土最易于被压压实，并能达到到最大密度时的的含水量，称为为最优含水量wop，相应的干密度度则称为最大干密度dmax。11wd0dmaxwop12试验统计表明：：最优含水量wop与土的塑限wp有关，大致为wop=wp+2%。土中粘粘土矿物含量大大，则最优含水水量大。2.压实功能对于同类土，随随着压实功能的的变化，最大干干密度和最优含含水量也随之变变化。当压实功功能较小时，土土压实后的最大大干密度较小，，对应的最优含含水量则较大；；反之，干密度度较大，对应的的最优含水量则则较小。13第3节换土土垫层法当建筑物基础下下的持力层比较较软弱、不能满满足上部荷载对对地基的要求时时，常采用换土垫层法来处理软弱土地地基，即将基础础下一定深度内内的土层挖去，，然后回填以强强度较高的砂、、碎石或灰土等等，并夯至密实实。14实践证明：换土土垫层可以有效地处理某些些荷载不大的建建筑物地基问题。。换土垫层按其其回填的材料可可分为砂垫层、、碎石垫层、灰灰土垫层等。砂垫层的主要作作用：1.提高高浅基础础下地基基的承载载力；2.减少少沉降量量；3.加速速基底下下软弱土土层的排排水固结结；4.防止止冻胀；；5.消除除膨胀土土的胀缩缩作用。。15第4节排排水水固结预预压法排水固结结预压法法是利用地地基土排排水固结结的特性性，通过过施加预预压荷载载，并增增设各种种排水条条件（砂砂井和排排水垫层层等排水水体），，以加速速饱和软软粘土固固结发展展的一种种软土地地基处理理方法。。16'ceabce0e'b'ae'17土层的排排水固结结效果和和它的排水边边界条件件有关。当当土层厚度相对对于荷载载宽度比比较小时时，土层层中孔隙隙水向上上下面透透水层排排出而使使土层发发生固结结，称为为竖向排水水固结。根据固固结理论论，粘性土固固结所需需时间与与排水距距离的平平方成正正比。因此，，为了加加速土层层的固结结，最有有效的方方法是增增加土层层的排水水途径，，缩短排排水距离离。18竖向排水水情况砂井地基基排水情情况19排水固结结预压法法主要适适用于处理淤淤泥、淤淤泥质土土及其他他饱和软粘粘土。对对于砂类类土和粉粉土，因因其透水水性良好好，无需需用此法法处理。。一、堆载载预压法法二、砂井井堆载预预压法三、真空预压法20第5节挤密法法和振冲法在砂土中，通过机机械振动挤压或加加水振动可以使土土密实。挤密法和和振冲法就是利用用这个原理发展起起来的两种地基加加固方法。21一、挤密法挤密法的加固机理理主要靠桩管打入地基中，，对土产生横向挤挤密作用，在一定定挤密功能作用下下，土粒彼此移动动，小颗粒填入大大颗粒的空隙，颗颗粒排列紧密，孔孔隙体积减少，地地基土的强度也随随之增强。所以挤挤密法主要是使松松软土地基挤密，，改善土的强度和和变形特性。22二、振冲法振冲法是利用一个个振冲器，在高压水流的作用用下边振边冲，使使松砂地基变密；；或在粘性土地基基中成孔，在孔中中填入碎石制成一一根根的桩体，这这样的桩体和原来来的土构成复合地地基。在砂土中和粘性土土中振冲法的加固固机理是不同的。。在砂土中主要是是振动挤密和振动液化作用；在粘性土中主要要是振冲置换作用，置换的桩体与土土组成复合地基。。23第6节强夯法法强夯法是用几吨至至几十吨的重锤从从高处落下，反复复多次夯击地面，，对地基进行强力力夯实。这种强大大的夯击力在地基基中产生动应力和和振动，从夯击点点发出纵波和横波波，向地基纵深方方向传播，使地基基浅层和深处产生生不同程度的加固固作用。24第7节深层搅搅拌法深层搅拌法（DeepMixingMethod──DMM）是一种化学加固固地基的方法。它它通过特制机械───各种深层搅拌拌机，沿深度将固固化剂（水泥浆、、水泥粉或石灰粉粉，外掺一定的添添加剂）与地基土土强制就地搅拌，，利用固化剂自身身及其与地基土之之间所产生的一25系列物理、化学反反应，使地基土硬结成为具有整整体性、水稳定性、较低渗透性性和一定强度的复复合土桩（体），，或与地基土构成成复合地基，从而而提高软土地基的的承载力、减小地地基的变形。26(a)定位(b)喷浆(粉)搅拌下沉(c)搅拌上升(d)重复喷浆(粉)搅拌下沉(e)重复搅搅拌上升(完毕)(a)(b)(c)(d)(e)27深层搅拌法按固化化主剂的不同可分为水泥系系深层搅拌法和石灰系深层搅拌拌法；按施工工艺艺又可分为浆体喷喷射深层搅拌法和和粉体喷射深层搅搅拌法。水泥系深层搅拌法法所形成的固化土土称为水泥土（水水泥加固土），影影响水泥土强度的的主要因素有：1.水泥掺入比28水泥土的无侧限抗抗压强度随水泥掺掺入比的增大而增增大。当aw<5%时，由于水泥与土土的固化反应过弱弱，对于提高地基基土的强度效果不不明显。工程上常常用的aw约为7~25%。。29水泥土的强度增长长率在不同的掺入量区域、、不同的龄期时段内是不相同的的，而且原状土不不同，水泥土的强强度增长率也不同同。30312.龄期水泥土的无侧限抗抗压强度随着龄期期的增长而增大，，其强度增长规律律不同于混凝土，，一般在T＞28d后强度仍仍有较大增长。直直到90d后其强强度增长率逐渐变变缓。所以，以龄龄期90天作为标标准强度。32333.地基土的含水水量当水泥掺入比相同同时，水泥土的无侧限抗压压强度随着含水量量的降低而增大。。含水量的降低使使水泥土的密实性性得到增强，从而而提高了强度。4.水泥标号水泥土的强度随水水泥标号的提高而而增大。在水泥掺掺入比相同的条件件下，水泥标号每每提高100号，，水泥土的无侧限限抗压强度约增大大20％～30％％。345.添加剂不同的添加剂对水水泥土强度有着不同的影响，，选用合适的添加加剂可以提高水泥泥土强度或节省水水泥用量。在水泥泥系深层搅拌法中中，常选用木质素素磺酸钙、石膏和和三乙醇胺等添加加剂。添加剂对水水泥土强度的影响响程度可通过试验验来确定。356．土中的有机质质含量由于有机质使土壤壤具有较大的水容量和塑性，，较大的膨胀性和和低渗透性，并使使土壤具有酸性，，这些因素都会阻阻碍水泥水化反应应的进行，影响水水泥土的固化，从从而降低水泥土的的强度。因此，有有机质含量的增高高将会明显地降低低水泥土的强度。。3637第8节高压喷喷射注浆法高压喷射注浆法（HighPressureJetGrouting）是是利用高压射流技技术，喷射化学浆浆液，破坏地基土土体，并强制土与与化学浆液混合，，形成具有一定强强度的加固体，来来处理软弱地基的的一种方法。38按注浆喷射形式的的不同，加固体的形状不同同。喷射形式主要有：1.旋转喷射注浆浆；2.定向喷射注浆浆；3.摇摆喷射注浆浆。39高压喷射注浆法在在工程上的应用主要有两方方面：1.加固地基，提提高建筑物地基的的承载力，改善地地基的变形性质，，既可应用于拟建建建筑物的地基处处理，又可应用于于已建建筑物的事事故处理。2.地基或土体的的防渗处理，形成成防渗帷幕，防止止渗流破坏、流土土或管涌。40第9章内