地基处理课件

地基承载力1）施工处理的方法及适用范围①排水固结法：包括堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法。它们的适用范围：适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基，但对于较厚的泥炭层要慎重对待。②胶结法：包括如下方法：a

水泥搅拌桩：它的适用范围为淤泥、淤泥质土、含水量较高地、地基承载力不大于120KPa

的粘性土、粉土等软土地基。b

高压喷射注浆法：它的适用范围为淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。对于陷性黄土以及土中含有较多的大粒径块石、坚硬性粘性土、大量植物物根茎或过多有机质时，应根据现场试验结果确定其适用程度。对地下水流速较大或涌水工程以及对水泥有严重侵蚀的地基，应慎用。尤其适用于软弱地基的加固。c

送浆法：适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高，且地基承载力标准值不大于120KPa

的粘性土等地基。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验以确定其使用程度。d

水泥土夯实桩法：适用于地下水位以上的素填土，淤泥质土和粉土等。③加筋土法：包括如下方法：

a

加筋土：适用范围为人工填土、砂土的路堤、挡墙、桥台等。b

土工积物：适用于砂土、粘性土和软土的加固，或用于反滤、排水和隔离的材料。c

树根桩：适用于各类土。主要用于既有建筑物的加固及稳定土坡、支挡结构物。d

锚固法：它能可靠锚固土层和岩层。对软弱粘土宜通过重复高压灌浆或采用多段扩体或端头扩体以提高锚固段锚固力。对液限大于50%的粘性土，相对密度小于0.3

的松散砂土以及有机质含量较高的土层，均不得作为永久性锚固地层。④置换法、挤密法及挤密置换法a

振冲置换法：它适用于不排水剪切强度20KPa≤CU≤50KPa

的饱和软粘土、饱和黄土和冲填土。对不排水剪切强度小于20KPa

的地基、应慎重对待。能使天然地基承载力提高20%—60%左右。b

CFG

桩法：对于淤泥、淤泥质土、杂填土、饱和及非饱和的粘性土、粉土。能使天然地基承载力提高70%以上。c

钢渣桩法：适用于淤泥、淤泥质土、饱和及非饱和的粘性土、粉土。d

石灰桩法：适用于渗透系数适中的软粘土、杂填土、膨胀土、红粘土、湿陷性黄土。不适合地下水位以下的渗透系数较大的土层。当渗透系数较小时，软土脱水加固效果不好的土层慎用。e

强夯置换法：适用于饱和软粘土，一般适合于3—6m

底浅层处理。f

砂桩法：适用于软弱粘性土，但应慎用，且需要较长的时间，对不排水剪切强度小于15KPa

的软土应采用袋装砂井桩。g

夯坑基础法：适用于软粘土非饱和的粘性土、夯填土、湿陷性黄土。h

强夯法：适用于碎石土、砂土、杂填土、素填土、湿陷性黄土和低饱和度的粉土与粘性土。对于高饱和度的粉土和粘性土，需经试验论证后，方可使用，且应设置竖向排水通道。该法最大处理深度达40m。强夯的震动可能会对周围环境造成不良影响。因此，使用时要求考虑周围环境因素。i

振冲法：是一种不添加砂、石材料的振冲挤密法，一般宜用于0.75mm

以上颗粒占土体20%以上的砂土，而添加砂、石材料的振冲挤密法宜用于颗粒小于0.005mm

的粘性含量不超过10%的粉土和砂土。j

挤密碎石桩法：适用于松散的非饱和粘性土、杂填土、湿陷性黄土、疏松的砂性土。对饱和软粘土，应慎重使用。第十章地基承载力第一节概述地基随建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化，表现在两方面：一种是由于地基土在建筑物荷载作用下产生压缩变形，引起基础过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜，造成建筑物沉降；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层土所能承受荷载的能力而使地基产生滑动破坏。因此在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：地基：

强度——承载力——容许承载力变形——变形量（沉降量）——容许沉降量一、几个名词1、地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力。地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。2、容许承载力：指同时兼顾地基强度、稳定性和变形要求这两个条件时的承载力。它是一个变量，是和建筑物允许变形值密切联系在一起。3、地基承载力标准值：是根据野外鉴别结果确定的承载力值。包括：标贯试验、静力触探、旁压及其它原位测试得到的值。4、地基承载力基本值：是根据室内物理、力学指标平均值，查表确定的承载力值，包括载荷试验得到的值）。通常5、极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力。二、地基承载力确定的途径目前确定方法有：1．根据原位试验确定：载荷试验、标准贯入、静力触探等。每种试验都有一定的适用条件。2．根据地基承载力的理论公式确定。3．根据《建筑地基基础设计规范》确定。根据大量测试资料和建筑经验，通过统计分析，总结出各种类型的土在某种条件下的容许承载力，查表。一般：一级建筑物：载荷试验，理论公式及原位测试确定f；

一级建筑物：规范查出，原位测试；尚应结合理论公式；

一级建筑物：邻近建筑经验。三、确定地基承载力应考虑的因素地基承载力不仅决定于地基的性质，还受到以下影响因素的制约。1．基础形状的影响：在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的，对于非条形基础应考虑形状不同地基承载的影响。2．荷载倾斜与偏心的影响：在用理论公式计算地基承载力时，均是按中心受荷考虑的，但荷载的倾斜荷偏心对地基承载力是有影响的。3．覆盖层抗剪强度的影响：基底以上覆盖层抗剪强度越高，地基承载力显然越高，因而基坑开挖的大小和施工回填质量的好坏对地基承载力有影响。4．地下水的影响：地下水水位上升会降低土的承载力。5．下卧层的影响：确定地基持力层的承载力设计值，应对下卧层的影响作具体的分析和验算。6．此外还有基底倾斜和地面倾斜的影响：地基土压缩性和试验底板与实际基础尺寸比例的影响。相邻基础的影响，加荷速率的影响和地基与上部结构共同作用的影响等。在确定地基承载力时，应根据建筑物的重要性及结构特点，对上述影响因素作具体分析。第二节地基的变形和失稳一．临塑荷载Per和极限承载力Pu现场荷载试验表明：地基从开始发生变形到失去稳定的发展过程，典型的S－P曲线可以分成顺序发生的三个阶段，即压密变形阶段（oa）、局部剪损阶段（ab）和整体剪切破坏阶段（b以后）见图8－2（见教材P275），三个阶段之间存在着两个界限荷载。第一个界限荷载（临塑荷载Per）：就是指基础下的地基中，塑性区的发展深度限制在一定范围内时的基础底面压力。当P＞Per标志压密阶段进入局部剪损阶段。第二个界限荷载（极限承载力Pu）：当地基土中由于塑性的不断扩大，而形成一个连续的滑动面时，使得基础连同地基一起滑动，这时相应的基础底面压力称为极限承载力Pu。当P＞Pu标志着地基土从局部剪损破坏阶段进入整体破坏阶段，地基丧失稳定。二．竖直荷载下地基的破坏形式在荷载作用下，建筑物由于承载能力不足而引起的破坏，通常是由于基础下持力层土的剪切破坏所造成的，而这种剪切破坏的形成一般又可分为整体剪切、局部剪切和冲剪三种。1．整体剪切破坏的特征：当基础上的荷载较小时，基础压力与沉降的关系近乎直线变化，此时属弹性变形阶段，如图中oa段。随着荷载的增大，并达到某一数值时，首先在基础边缘处的土开始出现剪切破坏，如图中a点。随着荷载的增大，剪切破坏地区也相应的扩大，此时压力与沉降关系呈曲线形状，属弹性塑性变形阶段，如图ab段。若荷载继续增大，越过b点，则处于塑性破坏阶段。2．局部剪切破坏的特征：局部剪切破坏的过程与整体剪切破坏相似，破坏也从基础边缘下开始，随着荷载增大，剪切破坏地区也相应地扩大。区别：局部剪切破坏时，其压力与沉降的关系，从一开始就呈现非线性的变化，并且当达到破坏时，均无明显地出现转折现象。对于这种情况，常取压力与沉降曲线上坡度发生显著变化的点所对应的压力，作为相应的地基承载力。3．冲剪破坏的特征：它不是在基础下出现明显的连续滑动面，而是随着荷载的增加，基础将随着土的压缩近乎垂直向下移动。当荷载继续增加并达到某数值时，基础随着土的压缩连续刺入，最后因基础侧面附近土的垂直剪切而破坏。冲剪破坏的压力与沉降关系曲线类似局部剪切破坏的情况，也不出现明显的转折现象。对于地基土破坏形式的定量判别，Vesic，A，B提出用刚度指标Ir的方法。地基土的刚度指标，可用下式表示：式中：E为变形模量υ为泊松比C为地基土的粘聚力φ为内摩擦角q为基础的側面荷载，q=rD，D为埋置深度，r为埋置深度以上土的容重。Vesic，A.B还提出判别整体剪切破坏和局部剪切破坏的临界值，称为临界刚度指标Ir(er)当Ir大于Ir（er）时，地基将发生整体剪切破坏，反之则发生局部剪切破坏或冲剪破坏。三．倾斜荷载下地基的破坏形式对于挡水和挡土结构的地基，除承受竖直荷载Pv外，还受水平荷载Ph的作用。Pv与Ph的合力就成为倾斜荷载。当倾斜荷载较大而引起地基失稳时，其破坏形成有两种：一种是沿基底产生表层滑动，主要是Ph过大所造成的，是挡水或挡土建筑物常见的失稳形式；另一种是深层整体滑动破坏，主要是由于Ph不大而Pv较大导致地基失稳而造成的。第三节原位试验确定地基承载力一．现场荷载试验荷载试验是对现场试坑中的天然土层中的承压板施加竖直荷载，测定承压板压力与地基变形的关系，从而确定地基土承载力和变形模量等指标。承压板面积为0.25～0.5平方米（一般尺寸：50×50cm2,70×70cm2）加荷等级不少于8级，第一级荷载（包括设备重量）的最大加载量不应少于设计荷载的2倍，一般相当于基础埋深范围的土重。每级加载按10，10，10，15，15分钟间隔测读沉降，以后隔半小时测读，当连续2小时内，每小时沉降小于0.1mm时，则认为已稳定，可加下一级荷载。直到地基达到极限状态为至。将成果绘成压力~沉降关系曲线，从曲线上可以得到地基极限承载力Pu和容许承载力的基本值f0=Per二．静力触探试验静力触探试验就是用静压力将装有探头的触探器压入土中通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力Ps，用下列公式确定地基承载力的大小设计值。1．梅耶霍夫公式：式中Ps：贯入阻力（kPa）B：基础宽度D：埋置深度2．国内建议公式：

kPa式中：f——承载力设计值，fk——标准值，

r1——天然容重，r0——为基底以上土的加权平均容重，地下水以下取浮容重；ηB，ηD——相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数。按教材P302表8－14查用。三．标准贯入试验根据试验测得的标准贯入击数N63.5，用下列方法平价地基的承载力。试验时，先清钻孔，把标准贯入器放入孔底，然后用重量N（63.5Kg）的锤，从76cm的高度自由下落将贯入器击入土中30cm，记录N。1．《建筑地基基础设计规范》确定地基的承载力标准值。2．太沙基和皮克(R.Peek)公式当沉降量不超过25mm的前提下，若B≤1.3m时，[f]＝N63.5/8

kg/cm2B＞1.3m时，

kgg/cm223．梅耶霍夫公式式

kg//cm2四旁压试验略（自学）第四节按塑性性区开展深深度确定地地基的容许许承载力按塑性区开展深深度确定地地基容许承承载力的方方法，就是是将地基中中的剪切破破坏区限制制在某一范范围内，视视地基土能能相应地承承受多大的的基底压力力，该压力力即为欲求求的容许承承载力。条形基础均匀压压力作用下下容许承载载力的近似似计算方法法如图所示示（见教材材P297图8-25）：根据据弹性理论论，地基中中任意点M由条形均均布压力所所引起的附附加大、小小主应力为为：((1)式中：2———M点与基底底两侧连线线的夹角，称称为视角。在M点上还有地基本身重量所引起的自重压力。设极限平衡区土的静止侧压力系数K0＝1，则由土自重所引起的法向应力在各个方向都相同，均等于r(D+Z)。基底压力与土自自重在M点引起的的大、小主主应力之和和为：＋r(D+Z)(2)当M点达到平衡时，其其大小主应应力应满足足下列关系系：(3)将式（2）代入入（3）式并经经整理后，得得（4）式中r,c,ψ，p,D为已知时时，Z值随着β值而变。对（4）式β求导数，并令其其等于零，即即：即

将代入（4）式，即即可得到塑塑性区开展展的最大深深度为

（5）如果我们规定了了塑性区开开展深度的的容许值[Z]，那么：：若Zmax≤[ZZ]，地基是是稳定的；；若Zmax＞[ZZ]，地基的的稳定是没没有保证的的。经验公式：[ZZ]=(11/4－1/3))B，

B为条形基基础的宽度度，将式（5）改写写为：

（6）当Zmax＝0，即即塑性区开开展深度为为0；

（7）当Zmax＝1//4B（中心受受压基础），

（8）当Zmax＝1//3B时（偏心心受压基础础），

（99）式（7），（8），（9）可以用用普遍的形形式来表示示，即

（10）式中：[P]：：地基容许许承载力（kN/mm2）Nr，Nc，Nq为承载力系数，它它们是土的的内摩擦角角的函数，可可查下表。其中：Nr＝0，

当Zmax＝0

当Zmax＝B/4

当Zmax＝B/3注意（1）公式式：，是在均均质地基的的情况下得得到的，如如果基底上上、下是不不同的土层层，则此式式中的第一一项采用基基底以下土土的容重：：而第二项项应采用基基底以上土土的容重。（2）以上公式中由由条形基础础均布荷载载推导得来来，对矩形形或圆形基基础偏于安安全。（3）公式应用弹性性理论，对对已出现塑塑性区情况况条件不严严格；但因因塑性区的的范围不大大，其影响响为工程所所允许，故故临界载荷荷为地基承承载力，应应用仍然较较广。Nr，Nq，Nc与ψ的关系值ψ0N1/4N1/3NqNc0001.03.1420.060.081.123.353.5160.200.271.403.7180.280.371.553.93100.360.481.734.17120.460.601.944.42140.600.802.174.70160.720.962.435.00180.861.152.725.31201.001.333.105.66221.201.603.446.04241.401.863.876.45261.602.134.376.90282.002.664.937.40302.403.205.607.95322.803.736.358.55343.204.267.209.22363.604.808.259.97384.205.609.4410.80405.006.6610.8411.73425.807.7312.7012.80446.408.5214.5014.00457.409.8615.6014.60例题：有一条形形基础，宽宽度B＝3m，埋置深深度D＝1m，地基土土的湿容重重r=199kN/mm3，饱和容容重rsat＝20kNN/m3,,φ＝100，试求（1）地基的的容许承载载力P1/44,P1//3值，（2）若地下下水位上升升至基础底底面，承载载力有何变变化。解：（1）查表表φ＝100时，承载载力系数N1/44=0.336,N11/3=00.48，Nq＝1.733Nc＝4.177代入式得P（1/4）=199×3×00.36÷÷2+199×1×11.73++10×44.17=85Kn/㎡㎡P（1/3）=199×3×00.48÷÷2+199×1×11.73++10×44.17=88.3KKn/㎡(2)假若Nrr，Nq，Nc不变则可见，当地下水水上升时，地地基的承载载力将降低低。例题2：某宾馆设计采采用框架结结构独立基基础，基础础底面尺寸寸：L×B＝3.000×2.440㎡，承受受偏心荷载载。基础埋埋深1.000m，地基土土分三层：：表层为素素填土，天天然容重r1=117.8kkN/m33,厚h1＝0.800m;第二层为为粉土：r2=118.8kkN/m33,φ2=2110，C2＝12kPPa；h2=77.4m；第三层层为粉质粘粘土：r3=119.2kkN/m33,φ3=1880，C3＝24kPPa，h3=44.8m,,计算宾馆馆地基的临临界荷载。解：应用偏心荷荷载作用下下临界荷载载计算公式式式中：N1/33:根据基底底土的内角角φ2=2110，查表N1/33=1.446Nq：据φ2=210查表表：Nq＝3.277Nc：据φ2=210查表表

Nc＝5.855RB：r=r2=188.8kNN/m3；B=2.440mRd：r应为基础深度DD＝1.000m范围内内的平均重重度，按式式计算：C＝C2＝12kPa第五节确定地地基极限承承载力的理理论公式在土力学的发展展中，已经经提出了许许多极限荷荷载公式，1920年普朗特特首先根据据塑性平衡衡理论导出出了介质达达到极限荷荷载时，沿沿着曲面发发生滑动的的数学方程程，并认为为介质的抗抗剪强度性性质，可以以用强度指指标C，φ表示，但但是，他的的研究结果果只适用于于无重量的的介质的极极限平衡平平面课题。随后不少学者根根据他的研研究结果，引引用来求解解地基土的的极限荷载载，并进一一步作了不不同形式的的修正和补补充，以便便在工程中中加以应用用。太沙基基根据普朗朗特相似的的概念，导导出了考虑虑地基土自自重影响的的极限荷载载公式。但但这些公式式都忽略了了基础底面面以上覆盖盖土层的抗抗剪强度的的影响，故故只适用于于计算浅基基础的极限限荷载。梅耶霍夫进一步步考虑了基基础底面以以上覆盖层层的抗剪强强度的影响响，从而提提出了浅基基础和深基基础的极限限荷载公式式。一．普朗特尔极极限承载力力公式普朗特尔公式是是求解宽度度为B的条形基基础，置于于地基表面面，在中心心荷载P作用下的的极限荷载载Pu值。普朗特尔的基本本假设及结结果，归纳纳为如下几几点：（1）地基土是均匀匀，各向同同性的无重重量介质，即即认为土的的r=0，而只具具有C，φ的材料。（2）基础底面光滑滑，即基础础底面与土土之间无摩摩擦力存在在，所以基基底的压应应力垂直于于地面。（3）当地基处于极极限平衡状状态时，将将出现连续续的滑动面面，其滑动动区域将由由朗肯主动动区I，径向剪剪切区II或过渡区区和朗肯被被动区III所组成。其其中滑动区区I边界Bc或AC为直线，并并与水平面面成（45＋φ/2）角；即即三角形ABC是主动应应力状态区区；滑动区区II的边界CE或CＤ为对数螺旋曲曲线，其曲曲线方程为为，r0为起始矢矢径；θ为射线r与r0夹角，滑滑动区III的边界EG，DF为直线并并与水平面面成（45－φ/2）角。（见见教材P281图8-9）（4）当基础有埋置置深度D时，将基基础底面以以上的两侧侧土体用相相当的均布布超载q=rD来代替。根根据上述的的基本假设设，采用刚刚体平衡方方法或特征征线法，可可以得到地地基极限承承载力为：：式中：r：基础础两侧土的的容重D：基础的埋置深深度Nq，Nc：承载力系数，它它们是土的的内摩擦角角φ的函数，可可查下表：：其中ψ0NrNqNcψ0NrNqNc001.005.14246.909.6119.320.011.205.69269.5311.922.340.051.436.172813.114.725.860.141.726.823018.118.430.280.272.067.523225.023.235.5100.472.478.353434.529.542.2120.762.979.293648.137.850.6141.163.5810.43867.448.961.4161.724.3311.64095.564.275.4182.495.2513.14213785.493.7203.546.4014.844199115118224.967.8216.945241134133二．太沙基极限限承载力公公式对于均匀地基上上的条形基基础，当受受中心荷载载作用时，若若把土作为为有重量的的介质，即即r不等于零零，求其极极限承载力力时，太沙沙基作了如如下假设：：1．基础底面粗糙糙，即的与与土之间有有摩擦力存存在当地基达到破坏坏并出现连连续的滑动动面时，其其基底下有有一部分土土体将随着着基础一起起移动而处处于弹性平平衡状态，该该部分土体体称为弹性性核或叫弹弹性契体，如如图8－17（见教材P288）中ABC所示。弹性核的边界AAC或BC为滑动面面的一部分分，它与水水平面的夹夹角为φ，而它的的具体数值值又与基底底的粗糙程程度有关。当把基底看作完完全粗糙时时，φ＝ψ；当把基底看作完完全光滑时时，土体ABC则发生侧侧向变形，侧ψ＝450＋φ/2,一般情况下，φ＜ψ＜（450＋φ/2）。2．当把基底看作作是完全粗粗糙时，则则滑动区域域由径向过过渡区剪切切区II和朗肯被被动区III所组成，如如图8－17所示（见见教材P288）。其中中滑动区域域II的边界CE和ＤC为对数螺螺旋曲线，其其曲线方程程为（r0为起始矢矢径）。朗朗肯区域III的边界DFG为直线，它它与水平面面成（450－φ/2）角。3．当基础有埋置置深度D时，则基基底以上两两侧的土体体用相当的的均布超载载q=rD来代替。根根据上述假假定，经推推导可得地地基的极限限承载力式中：Nr，NNq，Nc称为承载载力系数，都都是土的内内摩擦角φ的函数。其中：但对Nr，太沙基并未给给出公式。太太沙基将Nr，Nq，Nc绘制成曲曲线如图8－18（见教材290），可供供直接查用用。几点说明：（1）当把基础底面面假定为光光滑时，则则基底以下下的弹性核核就不存在在，而成为为朗肯主动动区I了，而AC面与水平平面的夹角角ψ＝（450＋φ/2）而整个个滑动区域域将完全与与普朗特尔尔的情况相相似，因此此，由C,q所引起的的承载力系系数即可直直接取用普普朗特尔的的结果，即即：而由土容重r所引起的的承载力系系数则采用用下列半经经验公式来来表达：将代入：即可得基础底面面完全光滑滑情况下的的太沙基地地基极限承承载力，或或Nq，Nc，Nr可直接查查表取得。（2）太沙基承载力力公式都是是在整体剪剪切破坏的的条件下得得到的，对对于局部剪剪切破坏时时的承载力力，应进行行修正。再用修正后的CC’，ψ’，就可计计算局部剪剪切破坏时时松软土的的地基承载载力式中：Nc’，Nq’，Nr’：修正后后的承载力力系数，可可以由修正正后的内摩摩擦角ψ’直接查图8－18虚线。（3）对于方形或圆圆形基础，太太沙基建议议用下列修修正公式计计算地基极极限承载力力：圆形基础：

整体破坏坏

局部破坏坏方形基础：

整体破坏坏

局部破坏坏4．地基的容许承承载力将上述各公式算算出的极限限承载力Pu，除以安安全系数Fs，即得到到地基的容容许承载力力[P]＝Pu//Fs在设计时，基底底压力P应满足P≤[P]的要求。例题1：某办公楼采用用砖混结构构基础。设设计基础宽宽度b=1..50m，基础埋埋深d=1..4m，地基为为粉土，r=188.0kNN/m3,,φ＝30度，C＝10kPPa，地下水水位深7.8m，计算此此地基的极极限荷载和和地基承载载。解：（1）条形形，由太沙沙基公式：：因为，查曲线得，NNr＝19，Nc＝35，Nq＝18代入公式Pu＝＝18.00×1.55×19÷÷2＋10×335＋18.00×1.44×18＝10600.1kkPa（2）地基承载力：：f=Puu/Fss＝10600.1/33.0＝353..4kPPa例题2：在例题1中，若若地基的φ为20度，其余余条件不变变，求Pu和f解：（1）当，查曲线线：Nr＝4，Nc=117.5，Nq＝7，Pu＝18.0×1..5×4÷÷2＋10×117.5＋18.00×1.44×7＝405..4kPaa（2）f=Pu/Fss＝405..4/3..0＝135kPa评论：由上两例例计算结果果可见：基基础的形式式，尺寸与与埋深相同同，地基土土的r,c不变，只只是φ由30度减小为20度，极限限荷载与地地基承载力力均降低为为原来的38％，可知知：φ的大小，对对Pu和f影响很大大。例题3：有一条形基础础，宽度B＝6m，D＝1.5m，其上作作用看中心心荷载P＝15000kN/mm，地基土土质均匀，容容重r=199kN/mm3，土的抗抗剪强度指指标C＝20kNN/m2,,ψ=20度，试验验算地基的的稳定性（假假定基底完完全粗糙）。解：（1）基底底压力：P＝P/B==15000/6=2250kkN/m22(2)由ψ＝2200，查图8－18得：Nc＝18，Nq＝7.5，Nr＝5＝19×6×188÷2＋19×11.5×77.5＋20×115＝858.25kkN/m22。若取：Fs＝22.5，则[p]==Pu/FFs＝343..3kNN/m2因为P＝250kN//m2＜[p]==343..3kNN/m2所以地基是稳定定的。三．汉森极限承承载力公式式对于均质地基基基础底面完完全光滑，在在中心倾斜斜荷载作用用下，汉森森建议按下下式计算竖竖向地基极极限承载力力。式中：(1)SSr，Sq，Sc为基础的的形状系数数，取：或(2)为荷载载倾斜系数数（3）深度修正系数（4）地面倾斜系数（5）基底倾斜系数（6）Nr，Nc，Nq承载力系数，由由下式表示示：上式中βη分别别为地面和和基底的倾倾角。几点说明：（1）应用公式时，应应满足，以保证证基底不因因水平力过过大而产生生水平滑动动。Ph：作用在基底上上的水平分分力P：作用在基底上上的垂直分分力Ca：为基底与土之之间的粘滞滞力δ：为基底与土之之间的摩擦擦力A=L×B（2）当基底受到偏偏心荷载作作用时，先先将其换成成有效的基基底面积，然然后按中心心荷载情况况下的极限限承载力公公式进行计计算。若条形基础，其其荷载的偏偏心距为e，则用有有效宽度B’=B－2e，来代替替原来的宽宽度B。若是矩形基础，并并且在两个个方面均有有偏心，则则用有效面面积A’=B’×L’来代替原原来的面积积A。其中B’=B－2eB,,L’=L－2eL(3)对于成层层土所组成成的地基，当当各土层的的强度相差差不大的情情况下，汉汉森建议按按下式近似似确定持力力层的深度度。Zmax＝λBB式中：λ：为系系数，根据据土层平均均内摩擦角角和荷载的的倾角β从下表查查出：B：为基础的原宽宽度。λ值表：单位为（度度）ψ

tgβ

≤20

21～35

36～45

≤0.20.6

1.20

2.000.21～0.30

0.4

0.90

1.60

0.31～0.400.20.601.20持力层范围内土土的容重和和强度指标标按层厚求求其平均值值：

式中ri,CCi,ψi分别为第i土层的容容重，凝聚聚力和内摩摩擦角，hi为第i层的厚度度。例题：有一宽44m的条形基基础，埋置置在中砂层层下2米深处，其其上作用中中心倾斜荷荷载（竖直直分量P＝900KKn/m，水平方方向Ph＝150KKn/m）中砂层层的内摩擦擦角ψ＝32度，湿容容重r=188.5Knn/m3浮容重r’=99.5Knn/m3,,距基底2米处有一一粘土层，其其固结不排排水剪的强强度指标为为C＝18Knn/㎡,ψ=22度，浮容容重r’=9.77Kn/mm3,设地下水水位与基底底齐平，试试按汉森公公式确定地地基的极限限承载力。解：荷载的倾斜斜率：tgβ＝Ph/P=1550/9000=0..17该地基属层状地地基，应先先确定持力力层的最大大深度Zmax值，为此此固结tgβ＝0.17并假设土土层的平均均内摩擦角角之间，从从表查得λ＝1.2，于是公公式Zmax＝λB可得Zmax＝1..2×4＝4.8mm，求持力层内土层层的平均指指标：可见求得的在在假设范围围内，查表表可得：Nr＝9.53，Nqq＝11.990，Nc＝22.33求荷载倾斜系数数：求深度修正系数数：地面倾斜系数：：a=0,,所以同理基底倾斜系系数：基础的形状系数数：所以地基的极限限承载力：：第六节按规范范确定地基基的容许承承载力规范的承载力表表有两类：：一类是将将室内试验验求得的物物理、力学学性能指标标与荷载试试验确定的的承载力剪剪力相关关关系，然后后查表（见见教材P299）：如表：

8－－5粉土承载载力基本值值（KPa）（）8－6粘性土承载力基基本值（）8－7沿海地区淤泥和和淤泥质土土承载力基基本值（）8－8红粘土承载力基基本值（KPa）（）8－9素填土承载力基基本值（KPa）（）从上述表中查得得得基本值值（）乘以反反应土工试试验离散性性得修正系系数后，就就成为标准准值（）。即：式中：——变变异系数——参加统计得土样样指标样本本数地基土的承载力力基本值是根据很很多省市得得土性指标标（天然孔孔隙比e，天然含含水率w）值与荷荷载试验值值，经过统统计计算与与回归分析析建表的，有有如下的相相应方程：：方程的相关系数数，剩余方方差＝0.09944，严格地地说，只适适用于e＝0.60～1.0，与w＝10～35％的粉土土和粘性土土。规范中各类土的的承载力基基本值表是是由各地载载荷试验资资料经回归归分析拟合合经验方程程而成，反反映了统计计指标的可可靠度，经经推导，回回归修正系系数式中的n0为试试验数量；；tao为自由度度为n0－1，倍度为a＝0.05的函数（t函数）临临界值，b为第一指指示指标的的回归系数数，取绝对对值。当承载力表为双双指标时，b为第一指指示指标的的回归系数数，令为综合的的指标变异异系数。式中为第一指标的变变异系数；；为第二指指标的变异异系数，为第二指指标的折算算系数。变异系数可按下下式计算：：，式中：为标标准差，可可按下式计计算：,u为某种土性指标标的第I个实测值值。经拟合后，按按下式计算算：式中的n为参加加统计的土土指标样本本数。当时，首先应该分分析（变异系系数）过大大的原因，如如分层是否否合理，试试验有无差差错等。其次是增加试样样数量。另一类是根据土土的野外鉴鉴别或原位位测试（如如标准贯入入，静力触触探等）结结果与荷载载试验确定定的承载力力之间的统统计关系建建立的，例例如：（见见教材P299）。表8－4，砾石土承载力力标准值（），KPa，表8－10砂土承载载力标准值值（），KPa表8－11粘性土承承载力标准准值（），KPa（标准函函数）表8－12粘性土承承载力标准准值（），KPa（轻便触触探函数）表8－13素填土承承载力标准准值（），KPa（轻便触触探函数）上述表查得的承承载力即为为标准值，又为基基本值（），即：：

。综上：经过查表及修正正后的承载载力标准值值是指基础础宽度小于于3m埋置深度度等于0.5m或为零时时的承载力力。而从土力学可知知地基承载载力随基础础宽度B和埋深D而增加，因因此须经修修正后才能能得到地基基承载力的的设计值。式中：：为地地基承载力力的标准值值（由规范范或原位测测试求得）KPa：为基底以下土土的容量，地地下水位以以下取浮容容重KN/mm3：基底以上土的的加权平均均容重，地地下水位以以下取浮容容重，KN/mm3B：为基础宽度，当B<3m时，取B=3m；当B>6m时，取取B＝6m；、——基础宽度和埋置置深度的承承载力修正正系数，按按表8－14（见教材P302）查取。第七节影响地地基承载力力的因素由前所知，地基基承载力的的公式具有有相同的形形式，均由由三项所组组成，即：：从式中可以看出出影响地基基承载力的的因素主要要有土的物物理力学性性质，以及基础础的宽度B和埋置深深度D等三个方方面。一、土的容重和和地下水位位土的容重除了与与土的种类类有关以外外，还将受受到地下水水位的影响响。1、若地下水位在在理论滑动动面以下，则则土的容重重一律采用用湿容重。2、若地下水位从从理论滑动动以下上升升到地面或或地面以上上，则土的的容重由原原来的天然然湿容重降为，此时地地基的承载载力也将相相应的降低低。对于c＝0的无粘性土，这这种降低更更明显，地地基的承载载力与土的的容重成正正比的减少少。3、若地下水位上上升至与基基底齐平处处，则要将将公式中的的第一项容容重用浮容容重计算即即可，此时时地基的承承载力为：：。4、若地下水位在在滑动面与与基础底面面之间，一一般可以近近似假定滑滑动面的最最大深度等等于基础宽宽度B，此时，基基底以下土土的容重可可采用平均均值并按下下式计算：：式中：d——地地下水位至至基底的距距离——水位以上土的天天然湿容重重则承载力公式可可表示为：：5、若地下水位在在基底与地地面之间，则则按下式计计算：式中：为地下下水位至地地面的距离离。二、基础的宽度度地基的承载力还还与基础的的尺寸和形形状有关。由由承载力的的公式可知知。基础的的宽度B越大，承承载力越高高。但当基础的宽度度达到某一一数值以后后，承载力力不再随着着宽度的增增加而增加加。规范中规定，当当B>6m时，采用B＝6m进行宽度度修正的限限制也含有有此意。另外，对二粘性性地基，由由于B增大，虽虽然基底压压力可减小小，但应力力影响深度度增加，有有可能使基基础的沉降降加大。三、基础的埋置置深度增加D同样可以提高地地基的承载载力。由于于D增加，基基底尽压力力将减小，相相应的可以以减少基础础的沉降。因此，增加D对对提高软粘粘土地基的的稳定性和和减少沉降降均有明显显效果，常常被采用，但但基础埋深深太深，基基础开挖也也愈困难。同济大学地基处处理内部讲讲义(一）一、处理方法与特点点二、复合地基基计算原理理三、换填法设设计四、强夯法设设计五、预压法设设计六、水泥土搅搅拌法设计计七、托换技术术4.1地基处理理方法4..1.1地地基处理的的目的软土土地基处理理的目的是是利用换填填、夯实、挤挤密、排水水、胶结、加加筋和热学学等方法对对地基土进进行加固，用用以改良地地基土的工工程特性，主主要包括：：1)提高地基基的抗剪切切强度2)降低地基基的压缩性性3)改善地基基的透水特特性一种增加加地基土的的透水性加加快固结，另另一种是降降低透水性性或减少其其水压力（基基坑抗渗透透）。4..1.2地基处理理方法分类类及应用范范围软土地地基处理的的基本方法法主要有置置换、夯实实、挤密、排排水、胶结结、加筋、和和热学等方方法。常用用地基处理理方法的原原理、作用用及适用范范围如下。1.换土垫层法(1)垫层法其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。(2)强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。2.振密、挤密法振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯法强夯法利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土的强度并降低其压缩性。3.排水固结法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是上海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。(1)堆载预压法在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物。临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。(3)真空预压法在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。(4)真空-堆载联合预压法当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。适用于软粘土地基。(5)降低地下水位法通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和粉、细砂地基。(6)电渗排水法在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。适用于饱和软粘土地基。4.置换法其原理理是以砂、碎碎石等材料料置换软土土，与未加加固部分形形成复合地地基，达到到提高地基基强度的目目的。(11)振冲置换换法(或称碎石石桩法)碎石桩法法是利用一一种单向或或双向振动动的冲头，边边喷高压水水流边下沉沉成孔，然然后边填入入碎石边振振实，形成成碎石桩。桩桩体和原来来的粘性土土构成复合合地基，以以提高地基基承载力和和减小沉降降。适用于于地基土的的不排水抗抗剪强度大大于20kPPa的淤泥、淤淤泥质土、砂砂土、粉土土、粘性土土和人工填填土等地基基。对不排排水抗剪强强度小于20kPPa的软土地地基，采用用碎石桩时时须慎重。(2)石灰桩法在软弱地基中用机械成孔，填入作为固化剂的生石灰并压实形成桩体，利用生石灰的吸水、膨胀、放热作用以及土与石灰的物理化学作用，改善桩体周围土体的物理力学性质，同时桩与土形成复合地基，达到地基加固的目的。适用于软弱粘性土地基。(3)强夯置换法对厚度小于6m的软弱土层，边夯边填碎石，形成深度3～6m、直径为2m左右的碎石拄体，与周围土体形成复合地基。适用于软粘土。(4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有一定粘结强度的桩。桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基。(6)EPS超轻质料填土法发泡聚苯乙烯(EPS)的重度只有土的1/50～1/100，并具有较好的强度和压缩性能，用于填土料可有效减少作用在地基上的荷载，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效果。适用于软弱地基上的填方工程。5.加筋法通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持建筑物稳定。(1)土工合成材料土工合成材料是岩土工程领域中的一种新型建筑材料，是用于土工技术和土木工程，而以聚合物为原料的具渗透性的材料名词的总称。它是将由煤、石油、天然气等原材料制成的高分子聚合物通过纺丝和后处理制成纤维，再加工制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。常见的这类纤维有：聚酰胺纤维(PA，如尼龙、锦纶)、聚酯纤维(如涤纶)、聚丙烯纤维(PP，如腈纶)、聚乙烯纤维(PE，如维纶)以及聚氯乙烯纤维(PVC，如氯纶)等。利用土工合成材料的高强度、韧性等力学性能，扩散土中应力，增大土体的抗拉强度，改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。土工合成材料的功能是多方面的，主要包括排水作用、反滤作用、隔离作用和加筋作用。适用于砂土、粘性土和软土，或用作反滤、排水和隔离材料。(2)加筋土把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中，通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体，用以提高土体的稳定性。适用于人工填土的路堤和挡墙结构。(3)土层锚杆土层锚杆是依赖于土层与锚固体之间的粘结强度来提供承载力的，它使用在一切需要将拉应力传递到稳定土体中去的工程结构，如边坡稳定、基坑围护结构的支护、地下结构抗浮、高耸结构抗倾覆等。适用于一切需要将拉应力传递到稳定土体中去的工程。(4)土钉土钉技术是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体，与土共同作用，用以弥补土体自身强度的不足。不仅提高了土体整体刚度，又弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点，显著提高了整体稳定性。适用于开挖支护和天然边坡的加固。(5)树根桩法在地基中沿不同方向，设置直径为75～250mm的细桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群桩，以支撑结构物，或用以挡土，稳定边坡。适用于软弱粘性土和杂填土地基。6.胶结法在软弱弱地基中部部分土体内内掺入水泥泥、水泥砂砂浆以及石石灰等物，形形成加固体体，与未加加固部分形形成复合地地基，以提提高地基承承载力和减减小沉降。(1)注浆法其原理是用压力泵把水泥或其它化学浆液注入土体，以达到提高地基承载力、减小沉降、防渗、堵漏等目的。适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗浜和使用在托换工程中。(2)高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入要处理土层的预定深度，然后将水泥浆液以高压冲切土体，在喷射浆液的同时，以一定速度旋转、提升，形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升而不旋转，则形成墙状固结体。可以提高地基承载力、减少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。适用于淤泥、淤泥质土、人工填土等地基。对既有建筑物可进行托换加固。(3)水泥土搅拌法利用水泥、石灰或其它材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(水泥或石灰的浆液或粉体)强制搅拌，形成坚硬的拌和拄体，与原地层共同形成复合地基。适用于淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土地基。7.冷热处理法冻结法通过人工冷却，使地基温度低到孔隙水的冰点以下，使之冷却，从而具有理想的截水性能和较高的承载力。适用于软粘土或饱和的砂土地层中的临时措施。8.其它(1)锚杆静压桩是结合锚杆和静压桩技术而发展起来的，它是利用建筑物的自重作为反力架的支承，用千斤顶把小直径的预制桩逐段压入地基，在将桩顶和基础紧固成一体后卸荷，以达到减少建筑物沉降的目的。主要使用于加固处理淤泥质土、粘性土、人工填土和松散粉土。(2)沉降控制复合桩基是指桩与承台共同承担外荷载，按沉降要求确定用桩数量的低承台摩擦桩基。目前上海地区沉降控制复合桩基中的桩，宜采用桩身截面边长250mm、长细比在80左右的预制混凝土小桩，同时工程中实际应用的平均桩距一般在5～6倍桩径以上。主要适用于较深厚软弱地基上，以沉降控制为主的八层以下多层建筑物。4.2复合地地基计算理理论一、基基本概念11．复合地地基定义复复合地基是是指天然地地基在地基基处理过程程中部分土土体得到增增强，或被被置换，或或在天然地地基中设置置加筋材料料，加固区区是由基体体(天然地基基土体)和增强体体两部分组组成的人工工地基。复复合地基与与桩基都是是采用以桩桩的形式处处理地基，故故两者有其其相似之处处，但复合合地基属于于地基范畴畴，而桩基基属于基础础范畴，所所以两者又又有其本质质区别。复复合地基中中桩体与基基础往往不不是直接相相连的，它它们之间通通过垫层（碎碎石或砂石石垫层）来来过渡；而而桩基中桩桩体与基础础直接相连连，两者形形成一个整整体。因此此，它们的的受力特性性也存在着着明显差异异。即复合合地基的主主要受力层层在加固体体内而桩基基的主要受受力层是在在桩尖以下下一定范围围内。由于于复合地基基的理论的的最基本假假定为桩与与桩周土的的协调变形形。为此，从从理论而言言，复合地地基中也不不存在类似似桩基中的的群桩效应应。2．复合地地基分类根根据地基中中增强体的的方向可分分为水平向向增强体复复合地基和和竖向增强强体复合地地基。水平平向增强体体复合地基基主要包括括由各种加加筋材料，如如土工聚合合物、金属属材料格栅栅等形成的的复合地基基。竖向增增强体复合合地基通常常称为桩体体复合地基基。在桩体体复合地基基中，桩的的作用是主主要的，而而地基处理理中桩的类类型较多，性性能变化较较大。为此此，复合地地基的类型型按桩的类类型进行划划分较妥。然然而，桩又又可根据成成桩所采用用的材料以以及成桩后后桩体的强强度（或刚刚度）来进进行分类。桩体如按成桩所采用的材料可分为：2)散体土类桩——如碎石桩、砂桩等；3)水泥土类桩——如水泥土搅拌桩、旋喷桩等；4)混凝土类桩——树根桩、CFG桩等。桩体如按成桩后的桩体的强度（或刚度）可分为：1)柔性桩——散体土类桩属于此类桩；2)半刚性桩——水泥土类桩；3)刚性桩——混凝土类桩。半刚性桩中水泥掺入量的大小将直接影响桩体的强度。当掺入量较小时，桩体的特性类似柔性桩；而当掺入量较大时，又类似于刚性桩，为此，它具有双重特性。由柔性桩和桩间土所组成的复合地基可称为柔性桩复合地基，其它依次为半刚性桩复合地基、刚性桩复合地基。二、复合地基承承载力计算算一天然地地基极限承承载力,kPa；一反映复复合地基中中桩间土实实际极限承承载力的修修正系数，其其值与地基基土p为桩体面面积，Ａ为为对应的加加固面积。对刚性桩复合地基和柔性桩复合地基，桩体极限承载力可采用类似摩擦桩极限承载力计算式计算，其表达式为一桩身周边长度；一桩身截面面积；一桩端土极限承载力；一按土层划分的各段桩长。对柔性桩，桩长大于临界桩长时，计算桩按式(4.1.5-2)计算桩体极限承载力外，尚需计算桩身材料强度允许的单桩极限承载力，即（4.1.5-33）由式(4.1.5-22)和式(4.11.5-33)计算所得得的二者中中取较小值值为桩的极极限承载力力。水平向向增强体复复合地基主主要包括在在地基中铺铺设各种加加筋材料，如如土工织物物、土工格格栅等形成成的复合地地基。复合合地基工作作性状与加加筋体长度度、强度，加加筋层数，以以及加筋体体与土体间间的粘聚力力和摩擦系系数等因素素有关。水水平向增强强体复合地地基破坏可可具有多种种形式，影影响因素也也很多（龚龚晓南，1992）。到目目前为止，许许多问题尚尚未完全搞搞清楚，水水平向增强强体复合地地基的计算算理论尚不不成熟。这这里只介绍绍Florrkiewwicz（1990）承载力力公式，供供借鉴。图图4.1..5-1表示一水水平向增强强体复合地地基上的条条形基础。刚刚性条形基基础宽度为为，下卧厚厚度为的加筋复复合土层，其其视粘聚力力为，内摩擦擦角为，复合土土层下的天天然土层粘粘聚力为，内摩擦擦角为。Florrkiewwicz认为基础础的极限荷荷载是无加筋筋体（=0）的双层层土体系的的常规承载载力和由加筋筋引起的承承载力提高高值之和，即即式中δ一考虑的的方向与加加筋体方向向的倾斜角角；一加筋筋体材料的的纵向抗拉拉强度。采采用极限分分析法分析析，地基土土体滑动模模式取Pranndtl滑移面模模式，当加加筋复合土土层中加筋筋体沿滑移移面AC滑动时，地地基破坏。此此时，刚性性基础竖直直向下速度度为，加筋体体沿AC面滑动引引起的能量量消散率增增量为忽略略了ABCD区和BGFD区中由于于加筋体存存在（≠0）能量消消散率增量量的增加。根根据上限定定理，可得得到承载力力提高值表表示式如下下：三、复合地基沉沉降计算在在各类复合合地基沉降降实用计算算方法中，通通常把沉降降量分为二二部分，即即加固区土土体压缩量量和加固区区下卧层土土体压缩量量，而复合合地基总沉沉降表达式为为(4.1..6-1))的计算方方法一般有有以下三种种:1、复合模模量法将复复合地基加加固区中增增强体和基基体两部分分视为一复复合土体，采采用复合压压缩模量Ecs来评价复复合土体的的压缩性。采采用分层总总和法计算算，表达式式为(4..1.6--2)式中—第i层复合土土上附加应应力增量；；—第i层复合土土层的厚度度。值可通通过面积加加权法计算算或弹性理理论表达式式计算，也也可通过室室内试验测测定。面积加权权表达式为为(4.11.6-33)式中—复合地基基面积置换换率；—桩体压缩缩模量；——土体压缩缩模量。22、应力修修正法在该该法中，根根据桩间土土承担的荷荷载，按照桩桩间土的压压缩模量，忽略增增强体的存存在，采用用分层总和和法计算加加固区土层层的压缩量量。(4.11.6-44)式中——应力修正正系数，；——桩土应力力比；——复合地基基在荷载作用下第层桩间土土的附加应应力增量，相相当于未加加固地基在在荷载作用下第层土上的的附加应力力增量；———未加固地地基在荷载载作用下相相应厚度内内的压缩量量。3、桩身压压缩量法在在荷载作用用下，桩身身压缩量为为(4.11.6-55)式中—应力集中中系数，；—桩身长度度，即等于于加固区厚厚度；—桩身材料料变形模量量；—桩底端端端承力密度度。复合地地基加固区区下卧层土土层压缩量量通常采用用分层总和和法计算。在在分层总和和法计算中中，作用在在下卧层土土体上的荷荷载或土体体中附加压压力是难以以精确计算算的。目前前在工程应应用上，常常采用下述述三种方法法计算：11、应力扩扩散法图4.1--1下卧层附附加应力计计算应力扩扩散法计算算加固区下下卧层上附附加压力示示意图如图图4.1--1所示。复复合地基上上荷载密度度为，作用宽宽度为，长度为，加固区区厚度为，压力扩扩散角为，则作用用在下卧层层上的为(4.11.6-66)对条形形基础，仅仅考虑宽度度方向扩散散，则上式式可改写为为(4.11.6-77)采用应应力扩散法法计算关键键是压力扩扩散角的合合理选用。2、等效实体法等效实体法计算加固区下卧层上附加应力示意图如图4.1.6-2(b)所示。复合地基上荷载密度为，作用面长度为，宽度为，加固区厚度为，为等效实体侧摩阻力密度，则作用在下卧层上的附加应力为(4.1.6-8)对于条形基础，上式可改写为(4.1.6-9)等效实体法计算关键是侧摩阻力的计算。3、改进Geddes法黄绍铭建议采用下述方法计算下卧层土层中应力。复合地基总荷载为，桩体承担，桩间土承担。桩间土承担的荷载在地基所产生的竖向应力，其计算方法和天然地基中应力计算方法相同。桩体承担的荷载在地基中所产生的竖向应力采用Geddes法计算。然后叠加两部分应力得到地基中总的竖向应力。图4.1.6-3单桩荷载的组合S.D.Geddes(1996)年将长度为L的单桩在荷载Q作用下对地基土产生的作用力，可近似地视作如图4.1.6-3所示的桩端集中力，桩侧均匀分布的摩阻力和桩侧随深度线性增长的分布摩阻力等三种形式荷载的组合。S.D.Geddes根据弹性理论半无限体中作用一集中力的Mindlin应力解积分，导出了单桩的上述三种形式荷载在地基中产生的应力计算公式。地基中的竖向应力可按下式计算(4.1.6-10)式中，为竖向应力系数。对于由n根桩组成的桩群，地基中竖向应力可对这n根桩逐根采用上式计算后叠加求得。由桩体荷载和桩间土荷载共同产生的地基中竖向应力表达式为(4.1.6-11)4.2地基处理理技术4..2.1换换填法当软软弱土地基基的承载力力和变形满满足不了建建筑物的要要求，而软软弱土层的的厚度又不不很大时将将基础底面面以下处理理范围内的的软弱土层层的部分或或全部挖去去，然后分分层换填强强度较大的的砂（碎石石、素土、灰灰土、高炉炉干渣、粉粉煤灰）或或其它性能能稳定、无无侵蚀性等等材料，并并压（夯、振振）实至要要求的密实实度为止，这这种地基处处理的方法法称为换填填法.它还包括括低洼地域域筑高（平平整场地）或或堆填筑高高（道路路路基）。机机械碾压、重重锤夯实、平平板振动可可作为压（夯夯、振）实实垫层的不不同机具对对待，这些些施工方法法不但可处处理分层回回填土，又又可加固地地基表层土土。按回填填材料不同同，垫层可可分为：砂砂垫层、砂砂石垫层、碎碎石垫层、素素土垫层、灰灰土垫层、二二灰垫层、干干渣垫层和和粉煤灰垫垫层等。《建建筑地基处处理技术规规范》(JGJJ79-22002))中规定：：换填法适适用于淤泥泥、淤泥质质土、湿陷陷性黄土、素素填土、杂杂填土地基基及暗沟、暗暗塘等的浅浅层处理。虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似的按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需考虑的解决问题的关键也应有所不同。1、压实原理当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个”最优含水量”，这就是土的压实机理。在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度,其最大干密度可用室内击实试验确定。在标准的击实方法的条件下，对于不同含水量的土样，可得到不同的干密度，从而绘制干密度和制备含水量的关系曲线，在曲线上的峰值，即为最大干密度与之相应的制备含水量为最优含水量。垫层的作用主要有：(1)提高地基承载力大家知道，浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其它填筑材料代替软弱的土，可提高地基的承载力，避免地基破坏。(2)减少沉降量一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量50%左右。如以密实砂或其它填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。(3)加速软弱土层的排水固结建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。(4)防止冻胀因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。(5)消除膨胀土的胀缩作用在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、煤渣、二灰或灰土等材料作为垫层以消除胀缩作用，但垫层厚度应依据变形计算确定，一般不少于0.3m，且垫层宽度应大于基础宽度，而基础的两侧宜用与垫层相同的材料回填。2007-9--26007:1112、垫层设计对垫垫层的设计计，即要求求有足够的的厚度以置置换可能被被剪切破坏坏的软弱土土层，又要要求有足够够大宽度以以防止砂垫垫层向两侧侧挤出。应应根据垫层层底部下卧卧土层的承承载力确定定，并符合合下式要求求：式中垫层底面面处的附加加压力值条形基础础：(4.2..1-2))矩形基础础：(4.22.1-33)式中具体计算算时，一般般可根据垫垫层的承载载力确定出出基础宽度度，再根据据下卧土层层的承载力力确定出垫垫层的厚度度。可先假假设一个垫垫层的厚度度，然后按按式(4.22.1-11)进行验算算，直至满满足要求为为止。(22)垫层宽度度的确定垫垫层的底面面宽度应以以满足基础础底面应力力扩散和防防止垫层向向两侧挤出出为原则进进行设计。关关于宽度计计算，目前前还缺乏可可靠的方法法。一般可可按下式计计算或根据据当地经验验确定。式式中——垫层底面面宽度(m)；<0.225时，仍按=0..25取值值。垫层顶顶面每边宜宜比基础底底面大0..3m，或或从垫层底底面两侧向向上按当地地开挖基坑坑经验的要要求放坡，整整片垫层的的宽度可根根据施工的的要求适当当加宽。((4)沉降计算算对于重要要的建筑或或垫层下存存在软弱下下卧层的建建筑，还应应进行地基基变形计算算。建筑物物基础沉降降等于垫层层自身的变变形量与下卧土土层的变形形量之和。对超超出原地面面标高的垫垫层或换填填材料的密密度高于天天然土层密密度的垫层层，宜早换换填并考虑虑其附加的的荷载对建建造的建筑筑物及邻近近建筑物的的影响。2、垫层施工(11)机械碾压压法机械碾压压法是采用用各种压实实机械来压压实地基土土。此法常常用于基坑坑底面积宽宽大开挖土土方量较大大的工程。工程实践中，对垫层碾压质量的检验，要求获得填土最大干密度。其关键在于施工时控制每层的铺设厚度和最优含水量，其最大干密度和最优含水量宜采用击实试验确定。所有施工参数（如施工机械、铺填厚度、碾压遍数、与填筑含水量等）都必须由工地试验确定。在施工现场相应的压实功能下，由于现场条件终究与室内试验不同，因而对现场应以压实系数与施工含水量进行控制。(2)重锤夯实法重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。重锤夯实法的主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩等。当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，吊车的起重能力一般应大于锤重的三倍。采用脱钩夯锤时，起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。夯锤宜采用圆台形，锤重宜大于2t，锤底面单位静压力宜为15～20kPa。夯锤落距宜大于4m。(3)平板振动法平板振动法是使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一种方法。振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关，一般振动时间越长，效果越好，但振动时间超过某一值后，振动引起的下沉基本稳定，再继续振动就不能起到进一步压实的作用。为此，需要施工前进行试振，得出稳定下沉量和时间的关系。对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾，振动时间约在1mim以上；对含炉灰等细粒填土，振动时间约为3～5mim，有效振实深度为1.2～1.5m。振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两边，后振中间，其振动的标准是以振动机原地振实不再继续下沉为合格，并辅以轻便触探试验检验其均匀性及影响深度。振实后地基承载力宜通过现场载荷试验确定。一般经振实的杂填土地基承载力可达100～120kPa。(4)垫层材料选择1)砂石应选用级配良好的中粗砂，含泥量不超过3％，并应除去树皮、草皮等杂质。若用细砂，应掺入30％～50％的碎石，碎石最大粒径不宜大于50mm。2)粘土(均质土)土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。3)灰土体积比宜为2：8或3：7。土料宜用粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。4)素土素土土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖、瓦和石块等渗水材料，碎石粒径不得大于50mm。5)粉煤灰可分为湿排灰和调湿灰。可用于道路、堆场和中、小型建筑、构筑物换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土30～0cm。6)干渣干渣垫层材料可根据工程的具体条件选用分级干渣、混合干渣或原状干渣。小面积垫层一般用8～40mm与40～60mm的分级干渣，或0～60mm的混合干渣；大面积铺垫时，可采用混合干渣或原状干渣，原状干渣最大粒径不大于200mm或不大于碾压分层虚铺厚度的2/3。用于垫层的干渣技术条件应符合下列规定：稳定性合格；松散密度不小于1.1t/m3；泥土与有机质含量不大于5％。对于一般场地平整，干渣质量可不受上述指标限制。4.2.2排排水固结11、概述排水固结结法是对天天然地基，或或先在地基基中设置砂砂井(袋装砂井井或塑料排排水带)等竖向排排水体，然然后利用建建筑物本身身重量分级级逐渐加载载；或在建建筑物建造造前在场地地先行加载载预压，使使土体中的的孔隙水排排出，逐渐渐固结，地地基发生沉沉降，同时时强度逐步步提高的方方法。该法法常用于解解决软粘土土地基的沉沉降和稳定定问题，可可使地基的的沉降在加加载预压期期间基本完完成或大部部分完成，使使建筑物在在使用期间间不致产生生过大的沉沉降和沉降降差。同时时，可增加加地基土的的抗剪强度度，从而提提高地基的的承载力和和稳定性。实际上，排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。所以上述两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结可利用超载的方法。真空预压法适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。2、加固机理(1)堆载预压加固机理预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度就逐渐增长。在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。如地基内某点的总应力增量为，有效应力增量为，孔隙水压力增量为，则三者满足以下关系：用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加有效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超静水压力的条件下排水固结，称为正压固结。地基