地基處理新技術(shù)講義內(nèi)容豐富

地基處理新技術(shù)龔曉南著第一章緒論1.1地基處理的目的和意義1.2地基處理原理和分類1.3地基處理規(guī)劃程序1.4復(fù)合地基理論概要1.5地基處理技術(shù)新發(fā)展土木工程建設(shè)中，當(dāng)天然地基不能滿足建設(shè)對地基的要求時，需要對天然地基進行地基處理，形成人工地基，以滿足建筑物對地基的要求，保證建筑物對地基的正常使用。1.1地基處理的目的和意義1.地基承載力或穩(wěn)定性問題2.沉降、水平位移及不均勻沉降3.滲透問題

滲透問題主要分為兩類：一類是堤壩蓄水構(gòu)筑物地基滲流量超過允許值時，其后果是造成較大的水量損失，甚至蓄水失敗。另一類是地基中水力比降超過其允許值。水力比降是單位流徑上的水頭差損失。建筑物對地基的要求主要包括以下方面軟弱地基或不良地基：不能滿足建筑物對地基要求的天然地基稱為軟弱地基或不良地基。軟弱地基主要有：軟粘土、人工填土、濕陷性土、有機質(zhì)土、泥炭土、膨脹土、多年凍土、巖溶、土洞和山區(qū)地基等。1.1地基處理的目的和意義根據(jù)地基處理原理，可對地基處理進行分類，將各方法歸納如下：（1）置換：置換是用物理學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中的軟弱土或不良土，形成雙層地基或復(fù)合地基。主要包括：換土墊層法、擠淤置換法、振沖置換法、沉管碎石樁法、強夯置換法、砂樁置換法、石灰樁法、EPS超輕材料填土法。1.2地基處理分類（2）排水固結(jié)法：是指土體在一定荷載作用下固結(jié)、孔隙比減小、強度提高，以達到提高地基承載力、減小工后沉降的目的。（3）灌入固化物：是向土體中灌入或拌入水泥、石灰或其他化學(xué)材料，在地基中形成增強體，以達到處理地基的目的。主要有：深層攪拌法、高壓噴射注漿法和電動化學(xué)灌漿法。1.2地基處理分類（4）振密、擠密法：是采用振動或擠密的方法使未飽和土密實，以達到提高地基承載力和減少沉降的目的。

主要有：原位壓密法、強夯法、振沖壓密法、擠密砂樁法、爆破擠密法、石灰樁法。1.2地基處理分類（5）加筋：在地基中設(shè)置強度高、模量大的筋材，以達到提高地基承載力，減少沉降的目的。主要有：加筋土法、土釘墻法、錨固法、樹根樁法、低強度混凝土復(fù)合樁法、鋼筋混凝土復(fù)合樁法。1.2地基處理分類（6）冷熱處理：是通過凍結(jié)土體或培燒地基土體，改變土體物理力學(xué)性質(zhì)，以達到地基處理目的。主要有：凍結(jié)法和燒結(jié)法。1.2地基處理分類（7））托換換：是是對原原有建建筑物物和基基礎(chǔ)進進行處處理和和加固固。主要包包括：：基礎(chǔ)礎(chǔ)加寬寬法、、墩式式托換換法、、樁式式托換換法、、地基基加固固法和和綜合合加固固法。。（8））糾偏偏：是是指對對于沉沉降不不均勻勻造成成傾斜斜的建建筑物物進行行矯正正的手手段。。主要有有：加加載糾糾偏法法、掏掏土糾糾偏法法、頂頂升糾糾偏法法和綜綜合糾糾偏法法。1.2地基基處理理分類類選擇地地基處處理方方法的的總原原則：：力求求做到到技術(shù)術(shù)先進進，經(jīng)經(jīng)濟合合理、、安全全使用用，確確保質(zhì)質(zhì)量。。1.3地基基處理理規(guī)劃劃程序序111.4.1定義義與分分類：：經(jīng)過地地基處處理形形成的的人工工地基基通常常有三三種形形式：：均質(zhì)質(zhì)地基基（（包括括多層層地基基）、、復(fù)合合地基基和樁樁基。。復(fù)合地地基是是指天天然地地基在在地基基處理理過程程中部部分土土體得得到增增強，，或被被置換換，或或在天天然地地基中中設(shè)置置加筋筋材料料，加加固區(qū)區(qū)是由由基體體（天天然地地基土土體））和增增強體體兩部部分組組成的的人工工地基基。1.4復(fù)復(fù)合地地基理理論概概要豎向增增強體體復(fù)合合地基基散體材材料樁樁復(fù)合合地基基復(fù)合地地基柔柔性性樁復(fù)復(fù)合地地基剛性樁樁復(fù)合合地基基水平向向增強強體復(fù)復(fù)合地地基1.4復(fù)復(fù)合合地基基理論論概要要復(fù)合地地基由由兩個個基本本特點點：一、加加固區(qū)區(qū)是由由基體體和增增強體體兩部部分組組成，，是非非均質(zhì)質(zhì)和各各向異異性的的。二、在在荷載載作用用下，，基體體和增增強體體共同同承擔(dān)擔(dān)荷載載的作作用。。1.4復(fù)復(fù)合地地基理理論概概要計算思思路：：一種種是先先分別別確定定樁體體的承承載力力和樁樁間土土的承承載力力，根根據(jù)一一定的的原則則疊加加這兩兩部分分承載載力得得到復(fù)復(fù)合地地基的的承載載力；；另一種種是把把樁體體和樁樁間土土組成成的復(fù)復(fù)合地地基作作為整整體來來考慮慮，如如通過過地基基滑弧弧穩(wěn)定定性分分析法法確定定復(fù)合合地基基承載載力。。在穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析中采采用復(fù)復(fù)合土土體的的綜合合指標(biāo)標(biāo)。1.4.2豎豎向增增強體體復(fù)合合地基基承載載力計計算一、采采用第第一種種計算算思路路復(fù)合地基的極極限承載力Pcf可用下式表示示：式中——分別為樁體、、天然地基極極限承載力，，kPa；K1、k2——分別為樁體和和樁間土實際際承載力修正正系數(shù)，與地地基土質(zhì)和成成樁方法有關(guān)關(guān)，K1一般大于1；；k2可能大于1，，也可能小小于1?！謩e為樁樁體和樁間土土極限強度發(fā)發(fā)揮度；m——復(fù)合地基置換換率，為為樁體體面積，A為對應(yīng)的加固固面積。1.4.2豎豎向增強體體復(fù)合地基承承載力計算樁體地基的破破壞方式1.4.2豎豎向增強體體復(fù)合地基承承載力計算（一）剛性樁和和柔性樁復(fù)合合地基樁體極限承載載力可采用類類似摩擦樁極極限承載力公公式計算：樁體極限承載載力計算按式1.4.2計算樁體體極限承載力力外，尚需計計算樁身材料料強度允許的的單樁承載力力，即Ppf=q(1.4.3)由式1.4.2和式1.4.3計算算所得的二者者取較小值為為樁的極限承承載力。樁體極限承載載力計算柔性樁復(fù)合地地基中，臨界界樁長是一個個值得注意的的問題，龔曉曉南和段繼偉偉通過現(xiàn)場足足尺試驗，研研究了水泥土土攪拌樁的荷荷載傳遞規(guī)律律得出：傳遞遞到樁端的荷荷載占樁頂荷荷載的比例甚甚少，樁頂?shù)牡淖冃?、軸力力和側(cè)摩阻力力主要集中在在0~lc(臨界荷載)深深度內(nèi)，并給給出了臨界樁樁長計算圖。。陳善雄用荷荷載傳遞函數(shù)數(shù)法導(dǎo)出了臨臨界樁長的計計算公式：關(guān)于柔性地基基的臨界樁長長問題（二）散體復(fù)復(fù)合樁地基樁體極限承載載力主要取決決于樁側(cè)土體體所能提供的的最大側(cè)限力力。散體材料料樁在荷載作作用下，樁體體發(fā)生鼓脹，，樁周土進入入塑性狀態(tài)，，可通過計算算樁周土側(cè)限限極限應(yīng)力計計算單樁極限限承載力。其其一般表達式式為：樁體極限承載載力計算計算樁側(cè)土體體所能提供的的最大側(cè)限應(yīng)應(yīng)力常用方法法如下：1.Brauns(1978)計算式該式是為計算算碎石樁承載載力提出的，，其原理計算算也適用于一一般散體材料料樁的情況。。Brauns認(rèn)為，在荷載載作用下，樁樁體產(chǎn)生鼓脹脹變形使樁周周土進入被動動極限平衡狀狀態(tài)，樁周土土極限平衡區(qū)區(qū)如圖1-4-1（a）所示。樁側(cè)土最大側(cè)側(cè)向極限應(yīng)力力計算1fM、fK、fR分別為平衡土土體的樁周界界面、滑動面面和地表面的的面積。假定：1）樁周土極極限平衡區(qū)位位于樁頂附近近，滑動面成成漏斗形，樁體鼓脹破壞壞段長度等于于2r0tgδp，其中r0為樁體半徑，，δp=45?+φ/2，φ松散材料樁樁樁體內(nèi)摩擦角角；2）樁周土與與樁體間摩擦擦力3)不計地基土和和樁體的自重重。樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算根據(jù)力的平衡衡，可得到在在極限荷載作作用下，樁周周土上的極限限應(yīng)力為：樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算1樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算1樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算12.圓筒形形孔擴張理論論計算式根據(jù)Vesic圓孔擴張理論論（龔曉南1990），，當(dāng)土體內(nèi)摩摩擦角φ=0時，樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算當(dāng)土體內(nèi)摩擦擦角時時，，極限狀態(tài)下下，圓孔擴張張壓力pu表達式為:樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算剛度指標(biāo)Ir表達式為：樁側(cè)土最大極極限應(yīng)力計算算由式1.4.10和式1.4.12可分別計算算φ=0和兩兩種情況下下樁間土所能能提供的側(cè)向向極限應(yīng)力Pu值，由式1.4.4可得得散體材料樁樁極限承載力力表達式：樁體極限承載載力計算3.Haughes和Withers(1974)計算式Haughes和Withers用極限平衡理理論分析，建建議按下式計計算樁間土側(cè)側(cè)向極限應(yīng)力力值：樁體極限承載載力計算Haughes和Withers根據(jù)原型觀測測資料分析，，樁體極限承載載力計算4.被動土壓壓力法通過計算樁周周土中的被動動土壓力可以以計算樁周土土對散體材料料樁的最大側(cè)側(cè)限壓力。根根據(jù)被動土壓壓力可得樁體體極限承載力力表達式為（（又超載時郎郎肯被動土壓壓力公式）：：樁體極限承載載力計算5.WongH.Y.(1975)計算式對于較小沉降降量（25mm）的樁，Wong建議采用下式式計算：樁體極限承載載力計算復(fù)合地基極限限承載力計算算式1.4.1中天然地地基極限承載載力除了直接接通過載荷試試驗，以及其其他土工試驗驗資料外，常常采用Skempton極限承載力公公式進行計算算。Skempton極限承載力公公式為：樁體極限承載載力計算已知樁體極限限承載力Ppf和樁間土極限限承載力Psf，則可根據(jù)式1.4.1得得到復(fù)合地基基極限承載力力Pcf值。復(fù)合地基的容容許承載力Pcc為：（三）復(fù)合地地基容許承載載力當(dāng)復(fù)合地基加加固區(qū)下臥層層為軟弱土層層時，按復(fù)合合地基加固區(qū)區(qū)容許承載力力計算基礎(chǔ)的的底面尺寸后后，尚需對下下臥層承載力力進行驗算。。要求作用在在下臥層頂面面處附加應(yīng)力力P0和自重應(yīng)力σr之和P不超過下臥層層土的容許承承載力[R]，即(四)下臥層為軟弱弱土層時承載載力驗算將樁體和樁間間土作為整體體來考慮，常常采用圓弧穩(wěn)穩(wěn)定分析法計計算。二、將樁體和和樁間土作為為整體分析樁樁體極限承載載力在圓弧滑動面面上，總的剪剪切力記為T，總抗剪切力為為S，則沿該圓弧滑滑動面破壞的的安全系數(shù)K為：通過圓弧