土力学与基础工程(十)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第③采取结构措施，改善建造物对不匀称沉降的适应性和抵御的能力。结构措施是补充地基处理和防水措施不可缺少的辅助手段，可以增强建造物适应或抵御因湿陷引起的不匀称沉降的能力。主要有：(1)加强建造物的整体性和空间刚度。建造体型力求容易，否则须用沉降缝分割成平面形状容易且具有充足刚度的自立单元。(2)挑选相宜的结构和基础形式。单层工业厂房宜用铰接排架；对多层厂房和民用建造，不宜用内框架结构。(3)加强砌体和构件的刚度。(4)预留适应沉降的净空。五、冻土（一）冻土的特征及分布凡温度等于或低于零摄氏度，且含有固态冰的土称为冻土。多年冻土上部受时节性融化与冻结作用影响的，称为时节性融化层；在多年冻土层上下限之间没有局部融区的，称为延续多年冻土；有局部融区存在的，称为不延续多年冻土。（二）冻土的力学性质土的冻胀作用常以冻胀量、冻胀强度、冻胀力和冻结力等指标来衡量。1．冻胀量天然地基的冻胀量有两种情况：无地下水源和有地下水源补给。对于无地下水源补给的，冻胀量等于在冻结深度H范围内自由水冻结时的体积。对于有地下水源补给的情况，冻胀量与冻结时光有关，应现场实测。2．冻胀强度（冻胀率）单位冻结深度的冻胀量称为冻胀强度或冻胀率。冻胀力土在冻结时因为体积膨胀对基础产生的作使劲称为土的冻胀力。普通要求基础埋置在冻结深度以下，或采取消除的措施。切向冻胀力可在建造物使用条件下通过现场或室内实验求得。4．冻结力冻土与基础表面通过冰晶胶结在一起，这种胶结力称为冻结力。冻结力的作用方向总是与外荷的总作用方向相反。在冻土的融化层回冻期间，冻结力起抗冻胀的锚固作用；而当时节融化层融化时，位于多年冻土中的基础侧面相应产生方向向上的冻结力，它又起了抗下沉的承载作用。影响冻结力的因素无数，除了温度与含水量外，还与基础材料表面粗糙度有关。表面粗糙度高，冻结力也高。在多年冻土地基设计中应考虑冻结力的作用。六、可液化土（一）地基液化的机理饱和松砂与粉土主要是单粒结构，处于不稳定状态。在强烈地震作用下，疏松不稳定的砂粒与粉粒移动到更稳定的位置；但地下水位以下土的孔隙已彻低被水弥漫，在地震作用的短暂时光内，土中的孔隙水无法排出，致使孔隙水压力增高，当孔隙水压力大于或等于土的总应力时，此时土体的有效应力为零，土颗粒处于悬浮状态，地基丧失承载力，造成地基不匀称下沉，导致建造物破坏。（二）地基液化的条件(1)土的相对密实度Dr<70%、平均粒径ds0(2)上覆土层厚度较小且处于地下水位以下，呈饱和状态。(3)遭遇大、中地震。七、盐渍土（一）盐渍土的成因土体中易溶盐含量超过0.3%，这种土称为盐渍土。盐渍土的成因取决于三个方面：盐源、迁移和积聚。（二）盐渍土的分布这种土零星分布于我国东北的松辽平原，华北的黄、淮、海河平原。（三）盐渍土的分类与评价盐渍土按所含盐的类别、溶解度和含盐量举行分类。按含盐的成分分类分为氯盐、硫酸盐和碳酸盐。接含盐的溶解度分类分为：易溶盐渍土、中溶盐渍土和难溶盐渍土。盐渍土的评价主要从地基的溶陷性、盐胀性和腐蚀性三方面考虑。习题66淤泥是指()。提醒：流动状态，且孔隙比大。答案：C67《地基规范》规定，红粘土的液限普通大于()。A．50%B．45%C．60%D．55%答案：A68在软土地基开挖基坑时，为不扰动原状土结构，坑底保留的原状土层厚度普通为()。A.100mmB.300mmC.400mmD.200mm答案：D第十一节地基处理为节约耕地而又要满意各类生产和生活设施建设用地需求，必须充足利用各类刚强地基。因此必须控制其特性及处理主意。一、刚强地基简介软土地基、杂填土和冲填土地基均属刚强地基。杂填土是人类活动而随意堆填的建造垃圾、工业废料和生活垃圾。杂填土的主要特性是强度低、压缩性高和匀称性差。冲填土是用挖泥船或泥浆泵将泥沙夹带大量水分吹送到江河两岸而形成的沉积土层。在冲填土地基上建造房屋，应考虑它的欠固结影响和不匀称性。淤泥及淤泥质土统称软土。其含水量高，孔隙比大。天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土称为淤泥。天然孔隙比小于1.5而大于等于1.0时称为淤泥质土。软土具有高压缩性，压缩系数通常为0.5～2.O，个别可达4.2，且其压缩性随液限的增大而增高。软土渗透性差，强度低，具有显著的结构性（一旦受扰动，其强度显著降低），具有显然的流变性，可产生较大的次固结沉降。二、常用地基处理主意简介（一）换填法换填法是将天然刚强土层挖去或部分挖去，分层回填强度较高，压缩性较低且无腐蚀性的材料，压或夯实后作为地基持力层，故也称为换土垫层法或开挖置换法。换填法的主要作用是：提高基础底面以下地基浅层的承载力，减少沉降量，加速地基的排水固结，防止冻胀，消除地基的湿陷性和脏缩性。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、时节性冻土以及暗沟、暗塘等浅层地基的处理。垫层设计除选定材料外（多用砂、砾石、碎石、矿渣、灰土，不宜用粉土或细砂），主要是决定垫层厚度及宽度，此处仅推荐常用的计算主意。厚度由下卧土层的承载力决定，宽度应满意基础底面应力蔓延要求和防止垫层向两侧挤动。计算简图见下图。砂垫层的承载力标准值可取为130～300kPa，基础埋深与底宽必须要满意承载力要求。1．垫层厚度的决定采用试算法，先按经验初拟厚度，普通为1.0～1.5m，不宜大于3m，小于0.5m。再按下式验算刚强下卧层的强度pz2．垫层宽度的决定如上式能满意，砂垫层底宽应不小于。考虑侧向挤压时，应加宽构造尺寸，即每侧加宽不应小于300mm。按常规的边坡设计即可得出垫层上部宽度。(二)排水预压法在建造物建造以前对其场地举行预压，使地基在逐渐预压过程中排水固结，沉降基本完成，以提高地基土的强度。预压法适用于淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土的地基处理。（三）碾压、务实法碾压、夯实法历来是加固地基、修路、筑堤坝等工程常用的浅层压实地基处理主意，通过夯击及碾压达到减少孔隙体积，使土密实，提高抗剪强度，减小沉降量和提高承载力的目的。压实系数为施工现场要求达到的干重度与室内实验得到的最大干重度的比值。（四）强夯法（压实法之一）强夯是将很重的锤（普通重10t～60t)从高处（6～40m)自由下落，给地基以冲击和振动，庞大的冲击能量在土中产生很强的冲击波和动应力，致使地基压缩和振密，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。此外，强夯法尚可改善地基土抵御振动液化的能力和消除黄土的湿陷性。此法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土地基。它不仅能在陆上施工，还可在不深的水下夯实地基。但在饱和粘土中使用效果不易控制，应慎重对待。强夯法加固效果好、速度快、节约材料且用途广泛。其缺点是施工时的噪声和振动大，且影响邻近建造物，在建造物稠密地区不宜使用。（五）深层挤密法依挤密法填人材料的不同，可分为砂桩、石灰桩、土桩和碎石桩等。挤密法主要是靠桩管打入或振入地基时对刚强土产生横向挤密作用，从而使土的压缩性减小，抗剪强度提高。因为桩体有较高的承载力和变形模量，截面又较大，约占柔软土加固面积的20%，可与刚强土形成复合地基共同承受建造物和构筑物的荷载。在我国，技术上较为成熟的深层挤密法有：(1)土和灰土挤密桩法(2)振动水冲法(3)砂石法（六）化学加固法凡将化学溶剂或胶结剂填入土中，使土胶结合以提高地基强度，减少沉降量的主意统称化学加固法。(1)高压喷射注浆法一一用钻机钻至所需深度后，用高压脉冲泵通过安装在钻杆下端的异常喷射装置向四面土体喷射化学浆液，强力冲击破坏土体，使浆液与土搅拌混合，经过凝结固化，便在土中形成固结体。注浆形式有旋转喷射、定向喷射和摆动喷射。(2)硅化法和电渗硅化法——将水玻璃溶液通过压力注入土中，由硅酸钠分解的凝胶把土胶结（硅化法）。(3)深层搅拌法——利用水泥作固结剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软粘土和水泥或石灰强制搅拌，使软粘土硬结成具有整体性、水稳定性和充足强度的地基土。四、其他异常地基简介异常土是指在特定的环境和历史条件下沉积形成的土类，具有显然的区域性，它除上一节所述的膨胀土、红粘土、湿陷性黄土、多年冻土组成的地基外，还包括山区地基、土岩组合地基、岩溶和土洞等，其特点主要表现为地基的不匀称性和场地的不稳定性。（一）土岩组合地基此类地基的主要特征是地基在水平方向和竖直方向存在不匀称性。(1)下卧基岩表面坡度较大的地基。上覆土层厚薄不匀称时，可能引起建造物倾斜或土层沿岩面滑动而丧失稳定。(2)石芽密布并有出露的地基。这种地基多为岩溶的结果，它的表面高低不平，其间充填有粘性土。(3)大块孤石或个别石芽出露的地基。在处理时，应使局部的变形与周围土的变形条件相适应。（二）岩溶及土洞1．岩溶（“喀斯特”）岩溶是指可溶性岩层持久受到地下水或地表水的化学侵蚀及机械作用而形成的溶洞、溶沟、溶蚀裂隙、暗河以及漏斗、钟乳石等神奇的地表形态及地下形态的总称。在岩体自重或建造物自重作用下，会发生地面变形、地基塌陷。2．土洞岩溶地区上覆土层在地表水与地下水作用下形成的洞穴称为土洞。岩溶及土洞可造成地面变形、地基陷落，影响结构物安全，在这类地基上建造建造物，必须控制场地地质情况对其举行处理，其详细措施可查相关资料。五、基础托换托换法是对原有建造物的加固、增层或扩建，以及因受修建地下工程、新建工程或陈基坑开挖影响对原有建造物的地基处理和基础加固的技术总称。按照原有建造物的地基基础等情况，可采用一种或多种托换法，举行综合加固处理。（一）桩式托换法桩式托换法是将基础及其上荷载转移到桩上的主意，适用于刚强粘性土、松散砂土、饱和黄土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。（二）灌浆桩式托换灌浆桩式托换是用泵或压缩空气等机械把浆液注入地层中，浆液以填充和渗透等方式排出地层中的水和空气，凝结后形成强度大、防水防渗透性高和化学稳定性好的人工地基。（三）基础加固法基础加固法适用于对建造物基础支承能力不足的既有建造物的基础加固。习题69砂井堆载预压加固饱和软粘土时，砂井的主要作用是()。A.置换B．挤密C.加速排水固结D．改变地基土级配提醒：砂土渗透性强。答案：C70换填法举行地基处理，垫层厚度普通主要由下列()决定。持力层地基承载力基底应力蔓延要求C．换填深度下软土层地基承载力D．地基变形要求提醒：砂垫层平面尺寸由基底应力蔓延范围决定。答案：C71以砾石作填料时，分层夯实时其最大粒径不宜大于()。A.200mmB.300mmC.100mmD.400mm答案：D72不相宜处理饱和粘性土地基的处理主意是(