液化土处理
【内容摘要】液化是一种特殊的工程地质现象，本文简要介绍了液化地基的形成原因，液化的影响因素与工程特性，以及强夯、碎石桩施工的工艺特点。同时总结了液化地基处理的经济可行的措施。
一.前言
本项目路线有近一半处于液化土不良地质地段。由我公司承接的标段为该路段的试验段。通过试验段施工中的反复试验，为液化地基处理提供了成功的经验。本文将从液化土的形成条件、工程特性和处理措施等几方面简要介绍该路段液化地基处理施工的情况。
二.液化土形成的原因分析
1.土的液化机理
松散的砂土和粉土，在地下水的作用之下达到饱和状态。如果在这种情况下土体受到震动，会有变得更紧密的趋势，这种趋于紧密的作用使孔隙水压力骤然上升，而在这短暂的震动过程中，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由土颗粒间接触点传递的压力（有效压力）减小，当有效压力完全消失时，土层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成像液体一样，这就是土的液化现象。
由此可见，发生液化现象，土质多是松散的砂土和粉土，而且受到震动和水的作用。
2.液化的条件
(1)地质条件
黄淮冲积平原为历史上黄河泛滥泥沙沉积形成。从两千多年前的周定王五年(公元前602年)&127;，黄河第一次大改道南徒，到入宋以后，夏秋霖潦，&127;黄河多次泛滥成灾。&127;而后，1077年的澶州曹村大决口和1855年的兰考城北黄河大决口，&127;使徐州平地积沙8～10米，这几层土都处于松散状态，&127;标准贯入度试验N值只有3～5击/0.3米，形成了沿线液化土层的基本条件。
(2)地下水的作用
砂土和粉土只有在饱和状态才会产生液化，而松散的砂土和粉土，在地下水位以下时才能达到饱和状态。因此，地下水的作用和地下水位的高低是影响液化的重要条件。
在７度地震区域，地下水位高于6m，地震时容易发生液化。徐州地区地下水丰富，地下水埋深只有0.5～1.5m，这就具备了液化形成的必不可少的条件。
(3)外力的作用
饱和的砂土和粉土在外力如地震的作用下，抗剪强度很快丧失。砂土的抗剪强度τ可用下式表示：
τ＝(σ－U)tgΦ
式中σ为剪切面上外力作用下的法向应力，&127;U为剪切面上孔隙水压力，Φ为土的内摩擦角。
地震时，土体受到强烈的震动，孔隙水压力U急剧增高，当U与总法向力σ相等时，土体抗剪强度τ＝0，地基失去承载力。
地震烈度愈高的地区，地面震动愈强烈，土层就愈容易液化。一般在６度以下的地区，液化现象很少发生，但在７度以上的地区，当地面加速度超过0.13g时才发生液化。当地面加速度为0.16g时，液化就相当普遍了。
本项目为７度地震设防区域，具备了地基液化的外在条件。
3.地基液化的影响因素及液化的判别
地基土体液化在具备上述基本条件的情况下，还与地质年代、土颗粒粒径、土的密实度等因素有关，土是否液化还需要根据多项指标来综合分析判断。当符合下列因素之一时可不考虑液化影响。
(1)地质年代
年代久远的沉积土，经过长时期的固结作用和地震的影响，土的密实程度增大，从而形成胶结紧密的结构。地质年代愈久，土层的固结度、密实度和结构性也就愈好，液化的可能性就愈小。调查表明，地质年代在第四纪晚更新世(Q3)以前的饱和土不会发生液化。
也就是说，该路段只有Q4地质年代的土层才具有可液化性。
(2)土颗粒径和粘粒含量
土颗粒愈细愈容易液化，当土的平均粒径在0.1mm时，抗液化的能力最差。土层中粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒)&127;增加，土的粘聚力增大，从而抵抗液化的能力增强。当粘粒含量超过10%时，７度地震不会引起土体液化。
土的粘性可用塑性指数Ip来定量分析，当土的塑指Ip≤10时，土体可液化性大，&127;该路段表层30～50cm以下至8～10间的土层，塑指Ip一般在9.5～10之间，证明其具有可液化性。
(3)上覆层厚度与土层的埋深
有资料表明，土质的液化深度很少超过15m的，更多的小于10m。
上覆层土层具有抑制可液化土层的喷砂冒水的作用，在７度地震区域，当覆盖层厚度超过7m时，可不考虑液化。
本项目覆土层厚只有约0.5～1.0m，&127;上覆土层对液化翻浆的抑制作用很小。
(4)土的密实度
有关资料分析表明，&127;相对密实度小于50%的砂土地震时普遍发生液化，而相对密实度大于70%的土层不大可能发生液化。
液化的进一步判别，采用标准贯入试验进行。详细情况在本文“效果检验”中介绍。
４、液化土的工程特性
(1)液化等级的划分
液化等级的划分由液化指数确定。液化指数即综合反应各种因素的影响和液化的危害程度，也是液化等级划分的主要参数。液化指数按下式计算：
n Ni
Ｉ＝∑ (1- ───)diWi
i=1 Ncri
式中：
Ｉ- -液化指数
n- -15m范围内饱和土层中标准贯入(标贯)点总数
Ni，Ncri- -分别为i点标贯锤击数实测值和临界值
di－－i点所代表的土层厚度
Wi－－i土层考虑单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m)，Wi=15-Dsi，Dsi为该层土中点的深度，Dsi取≥5m。
当0≤I≤5时为轻微液化；当5≤I≤15时为中等液化；当Ｉ＞15m时为严重液化。
(2)液化土的分布
可液化土在全线呈间断分布。液化土层以Q4Ⅱ及软塑亚砂土及粉细砂，Ip≤10的亚粘土为主。液化层厚度在1.5～8.0m之间，埋深0～8m，以严重液化为多。
(3)液化土的直观特性
可液化土都具有较好的保水性能，&127;含水量接近50%时，泌水也非常缓慢。刚挖出来的土，外表看起来没多少水份，轻轻的拍一拍，土的表面就会上来水分，土体就会颤悠。在地基处理过程中，机械震动引起液化之后，表面的硬土层就像是漂在水面一样，踩上去跳动可以引起几米内的漂动。液化土和表面的硬土层就如鸡蛋的蛋清和蛋壳，表层一旦破坏，翻砂冒浆随即发生，下面的液化土就像蛋清一样往外冒
三.液化地基处理措施
液化地基处理的基本原则就是提高土层密实度和改善排除孔隙水的条件，增大其透水性。从而提高其抗液化的能力。
液化地基的处理方法
地基处理主要采用强夯和碎石桩的方法。
液化地基的处理范围
考虑到高速公路与工民建相比有涉及范围大、发生震害产生的损失小和修复相对容易等特点，从经济上考虑，砂土液化路段没做全部处理。
对中等以上的液化地基，大型桥梁采用碎石桩加固；对严重的液化地基，构造物基础原则上以碎石桩处理，若处理段与强夯处理相连时，采用强夯全幅处理；对于高路堤，强夯至坡脚外3m；路堤中心线两侧各10m范围内不进行主夯和副夯，只进行满夯；对于存在软弱薄层的中等以上可液化段，进行全幅处理。
实际发生震害时，两侧坡脚处往往容易发生喷砂冒水而导致路基边坡以外地基和路堤共同沉陷和滑移破坏，所以坡脚至边沟外缘部分需全部进行加固。对于一般路基，根据液化产生的规律，中心线两侧各10m的范围内不做处理。
施工工艺.
强夯施工
1）强夯的作用机理
强夯法通过重锤自由落下，在极短的时间内对土体施加一个巨大的冲击能量，这种冲击能又转化成各种波型&127;(包括压缩波，剪切波和瑞利波)&127;，使土体强制压缩、振密、排水固结和预压变形，从而使土颗粒趋于更加稳固的状态，以达到地基加固的目的。
2)强夯施工工艺
强夯机械的选用
本路段强夯主要有两种类型的机械（见图２），一种是起重能力50t的履带吊配18～20t的铸铁夯锤；&127;另一种是20～25t起重能力的吊机配16～20t的夯锤，&127;这种夯机吊臂顶上须配辅助门架。因此，每个夯点须移一次吊机，而且移动速度慢，效率较低。相比较使用大吨位吊移动方便，移一次机可打3～4个夯点，效率要比带辅助门架的夯机高出近1倍。
施工步骤
强夯处理，进行主、副夯和满夯3遍夯击。施工要点如下：
～10间的土层，塑指Ip一案? .5～
.清理场地，设置垫层
该地区表面固结较好的土层只有0.5m左右，原设计没有设置垫层，机械震动很容易引起表面破坏和地基液化冒浆，承载力下降，机械下陷行进困难，同时夯坑过深起锤困难。根据试验段总结的经验，设计增加了强夯碎石垫层。垫层的作用主要是：支承强夯机械的行走；形成应力扩散层，利与夯击能的传播；利于表层水的排除；加大夯坑底与地下水位之间的距离，避免夯坑翻浆。实践证明，垫层作用明显。
垫层在主、副夯时厚度为1m，满夯时25～30cm。
.夯点布置
夯点放样用石灰(或标桩)标明第一遍位置，并测量标高。夯点采用正方形布置(见图3)。主、副夯1500、2000与3000 KN.m三种夯击能对应的间距为4m、4.5m、5m。
.夯击就位，进行第一遍夯击(主夯)。
夯机就位后,将夯锤按设计夯击能起吊至预定高度, 脱钩下落,放下钓钩测量锤底倾斜度,当倾斜度大于30°时,应将夯坑填平后再进行夯击。
主夯夯击，每点夯击4锤。并做好详细记录。
.移动位置（不带门架的夯机，3～4点移动一次），进行下一点夯击。直至完成第一遍夯击。
.主夯完成以后，静置72小时，待孔隙水压力消失以后，推平夯坑，准备副夯。
.重新测量定位，按上述要点进行副夯施工。
副夯每个点同样夯击4锤。夯完以后，间隔72小时，推平夯坑准备满夯。
.进行满夯处理
满夯处理范围为包括进行主、副夯的全幅。满夯时，夯点彼此搭接1/4（锤底面积）。夯后测量标高。
.静置7天以后进行效果检测。
.夯坑若有积水，应排除以后才能推平夯坑。
2）碎石桩施工
碎石桩是采用桩管振动成孔，填入足够碎石后振动密实而成。本路段碎石桩桩径采用0.5m，桩长为7～10m，呈梅花状布置，间距为1.3～1.4m。
1)挤密碎石桩的原理
挤密碎石桩是依靠振冲器的强力振动使液化土颗粒重新排列，振动密实，另一方面依靠振冲器的水平振动力，在加碎石填料的情况下，还通过碎石使土层挤压密实；碎石桩与桩间土体形成复合桩，从而提高地基承载力。碎石桩也提供了纵向排水通道，利于土层排水固结。
2）机具配置
施工采用DZ40和DZ60两种走管式振动沉桩机(见图4)，振动锤有35t和45t两种，激振力不小于28t，桩管内径有377mm和426mm两种，管端设平底活瓣桩头。桩管设二次投料口。
桩机起动电流达80安培，&127;每台桩机须配备120KW发电机一台，当使用1台160KW 发电机带2台桩机时，要注意错开起动时间，否则发电机将会因负荷过大而发生故障。
3)施工工艺
碎石桩施工工艺要点如下：
.清理平整施工场地
.铺设垫层(碎石)
.测量标高，桩位放样
.桩机就位、调整垂直度
.振动下沉桩管至设计深度，稍上提桩管
使桩管端头活瓣桩尖打开，同时破坏桩尖外壁真空以利桩管拔起。
.停止振动，立即从第一投料口首次投料。投料量当桩管为377mm时，为设计投料的50%，426mm时为64%。
.启振，边提升桩管边振动，并进行3～5次振动反插，至管内碎石全部投出。提升和反插速度要均匀。
.开启第二投料口（在桩管约1/2位置），进行第二次投料至灌满桩管。振动反插2～3次至料全部投出。反插深度不超过1/2桩长。
.在孔口进行第三次补料，振动反插2～4次至全部设计用料投出。
.总反插次数不少于12次
.碎石灌入量每延米不小于0.224m3
4)&127;施工工效
据现场统计，&127;一般情况下，一台桩机完成一根桩需20～25min，一个台班每台桩机正常情况下能完成20～30根桩。
四.效果检验方法
液化地基处理效果检验采用标准贯入(SPT)法和瑞利波(SASW)法两种检测方法。
1.标准贯入法
标准贯入法试验(SPT)是用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm落距，将一定规格的标准贯入器打入土中15cm，再打30cm，后30cm的锤击数即为标准贯入的指标N。
笔者认为液化地基加固效果具体体现在密实度提高的程度上。但在实际检验时，由于取样时会造成土体扰动，所以准确测定现场土体加固后的密实度是非常困难的。实践中我们可以依据土体标贯值N与密实度Dr之间的相互关系，通过测定标贯值来观察加固情况，N与Dr 的相互关系参见美国Gibbs主Holtz(1957)根据室内试验资料提供的关系曲线(参见图５)。
液化地基处理方案
液化地基处理方案 根据地质资料可知，该闸首及涵洞坐落在第②层砂壤土上为液化土层，同时依据以上地基承载力计算结果可知，地基土的容许承载力满足设计要求，因此，地基处理只需考虑对土体的液化处理措施即可，拟采用振冲法与深层搅拌桩围封两种方案进行方案比选。 ①方案一：深层搅拌桩 深层搅拌桩是用于加固地基一种较为常见的地基加固方法，是通过固化剂水泥浆与外加剂通过搅拌机输送到地基中，产生物理和化学反应后，改变原状土的结构，使之形成有一定强度的水泥土，具有显著的整体性和水稳定性，从而达到地基加固的目的。在方案一中又比较了两种处理方式，其一为深层搅拌桩围封法，其二为深层搅拌桩复合地基法。 a 、方案一之（一）：深层搅拌桩（复合地基法） 根据《深层搅拌法技术规范》（DL/T5425-2009）和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定，深层搅拌桩桩径取为600mm ，桩距考虑复合承载力、土的特性、处理液化土层以及施工工艺等因素，取为3倍桩径，即1.8m ，按等边三角形布置。其复合地基的承载力特征值按下式计算： sk p a spk f m A R m f )1(-+=β 式中：f spk ——复合地基承载力特征值，kPa ； f sk ——处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时， 可取天然地基承载力特征值，本设计取120kPa ； f pk ——桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定； R a ——单桩竖向承载力特征值，kN ，按p p n i i si p a A q l q u R α+=∑=1与 p cu a A f R η=分别计算，取小值； A p ——桩截面面积，m 2； u p ——桩周长，m ； q si ——桩周第i 层土层的侧阻力特征值，kPa ； q p ——桩端地基土未经修正的承载力特征值，kPa ；
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膨胀土地基处理方法的研究 膨胀土是一类结构性不稳定的高塑性粘土，也是典型的非饱和土，它在世界范围内分布极广，具有裂隙性、胀缩性和超固结性，对气候变化特别敏感，主要原因是膨胀土颗粒组成中粘粒含量超过30%，且蒙脱石、伊利石或蒙一伊混成等强亲水性矿物占主导地位，膨胀土地基的土体因含水量变化会导致土体的不均匀胀缩变形，最终将引起建筑物的变形和破坏，而且它对工程建设的危害往往具有多发性、反复性及长期潜在性。 1、膨胀土的基本特性 (1)强膨胀性 膨胀土的膨胀性与其粘土的矿物成分有关。我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。蒙脱石及伊利石是两种强亲水性粘土矿物，遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多，对建筑物具有相当强的破坏作用。膨胀土的膨胀性除与其粘土的矿物成分有关外，还与水的作用直接有关，水分使土粒迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原由。 (2)超固结性 我国的裂土多沉积于更新世第三纪，系陆相沉积土，在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力，处于超固结状态，卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低，风化破碎后强度更低。当开挖地下洞室使土体具有临空面时，超固结力得以释放而表现为洞室的顶都、边墙、底部的过大变形，使工程结构物破坏。 (3)多裂隙性 从外貌特点看，裂土表面布满了不规则的多边形裂隙或网状裂缝，多呈张开的楔形将裂土分割成各种几何形态的块体。裂原有原生及次生之分。原生裂隙多为闭合状，裂隙面光滑，常呈腊状光泽，当暴露地表，受风化作用影响裂隙面常张开，并有次生的灰白粘土充填。次生裂隙以风化型为主，在半干旱地区，尤其是年蒸发量大于年降水量的地区，裂土的干缩湿胀效应非常显著，便裂土表层风化作用强烈。由于裂隙密布，土体不连续，大量雨水乘虚而入，湿胀干缩，循环反复，使土体强度大大降低，恶化了土体的工程性质，在重力作用下，常产生边坡土体剥落、坍塌滑坡等危害。
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膨胀土地基处理方法 膨胀土地基的处理应根据地基土的胀缩等级和性能特点，膨胀土的埋深、厚度，气候条件，场地的工程、水文地质情况，建筑物的结构类型，上部荷载等诸多因素，尽量消除或减缓膨胀土的不良特性，保持膨胀土工程特性的相对稳定性，改良膨胀土的本身性质以克服其湿敏感性，通过改变基础形式、埋置深度等几种有效途径。结合施工经验、现场条件及当地资源分布状况进行综合评定，因地制宜确定安全经济、合理可行的方案。有针对性地选择一种或几种方法综合处理膨胀土地基，处理方法如下。 桩基础 采用桩基础可使地基的持力层穿透膨胀土层坐落在稳定土层上；小
高层及高层建筑由于上部结构传递的荷载较大，采用条形基础、独立基础、整体筏形基础时地基承载力不能满足要求，一般情况下小高层及高层建筑在非膨胀土地基上也大多采用桩基础。 换填法 换填法通常用于多层建筑，换填厚度通过变形计算确定，一般应大于大气影响层深度，用非膨胀性换填材料换填膨胀土，如粘性土、砂土、灰土和砂砾石等，消除或减小地基胀缩变形，从根本上消除基土胀缩的不良特性。施工工艺简单，材料来源广，采用人工或机械将基础下部一定深度范围内的膨胀土挖掉，然后分层摊铺、碾压非膨胀性换填材料，严格控制填料的含水量、干密度、摊铺厚度、碾压机械的质量、碾压遍数，可以满足多层建筑的地基承载力，同时采取一些辅助排水措施，能从根本上彻底消除膨胀土的危害，是一种简单而有效的处理方法。 垫层法 垫层法通常用于1~3层的低层建筑，上部结构荷载相对小。与换填法施工工序基本相同，铺设每边宽出基础250?mm以上，300~600?mm厚砂垫层、砂石垫层可以减小地基胀缩变形和调节膨胀土地基沉降量，具有一定的补偿功能，抑制膨胀土胀缩变形产生的危害，砂垫层同时还可防止地下水通过毛细作用上升，避免地基遭受湿胀作用的影响。 土质改良法 常规做法是在膨胀土中掺入一定比例（具体掺量由试验确定，通常5%左右）的石灰、水泥和粉煤灰等固化材料或其他化学固化剂，通过一系列的物理、化学反应，改变膨胀土中矿物成分的组成结构，降低或消
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地基处理 结课论文 题目：液化地基的处理方法及特点 指导教师：赵少飞 班级：土木B07-2 姓名：李晗 学号：200705024205 液化地基的处理方法及特点 摘要：本篇文章就是简单介绍一下关于液化地基的形成原因，对液化地基的几种处理方法的特点对比及其适用情况。 关键词：地基液化、地基处理、换填法、强夯法、碎石桩、砂桩 正文： 一、地基液化及其危害 松散的砂土和粉土，在地下水的作用之下达到饱和状态。如果在这种情况下土体受到震动，会有变得更紧密的趋势，这种趋于紧密的作用使孔隙水压力骤然上升，而在这短暂的震动过程中，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由土颗粒间接触点传递的压力（有效压力）减小，当有效压力完全消失时，土层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成像液体一样，这就是地基的液化现象。 由此可见，发生液化现象，土质多是松散的砂土和粉土，而且受到震动和水的作用。影响液化的因素主要有：颗粒级配、透水性能、相对密度、土层埋深、地下水位、地震烈度及地震持续时间等。 地基液化会对地表的影响表现在喷砂冒水、堤岸滑塌、地面开裂、不均匀沉降等，对其上建筑物造成很大危害。 二、处理方法 我国现在对于地基处理方面还不是很成熟，特别是在一些湿陷性黄土的地区以及中砂土易发生液化的都很难处理。关于具体处理可液化地基的方法，常用的方法有换填法、强夯法、砂桩法、碎石桩法等。 1、换填法 换填法将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂，碎石，素土，灰土及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至要求的密实度。 建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。换填法适于浅层地基处理，处理深度可达2～3米。根据工程实践表明，采用换填法不仅可以解决工程地基处理问题，而且是可就地取材，施工方便，不需特殊的机械设备，并且可缩短工期等。 此种方法原理相对简单，根据实际工程情况，选择垫层种类即可，但多适用于中小型建筑场地，对于道路工程或者换填材料不充足地区并不合适。 2、强夯法 强夯法处理地基的原理：利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后使其自由下落，以一定的冲击能量作用在地基上，在地基土里产生极大的冲击波，以克服土颗粒间的各种阻力，使地基密实，从而提高强度，减少沉降，消除湿陷性或者提高抗液化能力。当全液化地基路段
膨胀土地基的处理
第3章膨胀土地基的处理 3、1 膨胀土的判别方法与标准 准确判别膨胀土及评价膨胀势大小就是膨胀土地基处理首要解决的问题。若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害就是由工程人员对膨胀土误判造成。目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类。第4类为本设计建议使用的判别标准。 ⒈原国家建委标准[3] 该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土。其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。膨胀上的分级标准见表3-1 表3-1 膨胀土级别标准(原国家建委) 自由膨胀率 (%) 蒙脱石含量 (%) 膨胀土级别自由膨胀率 (%) 蒙脱石含量 (%) 膨胀土级别 >100 60—100 >25 14—25 强膨胀土 中膨胀土 40—60 7—14 弱膨胀土 2.铁道部行业标准[4] 规则中,膨胀土的判别分为初判与详判。初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土。膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。 详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。当符合其中2项指标时,判别为膨胀土。 注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为(mmol)NH4+。
液化判别
max max (10.015)v v a L z g σσ'=- 1500.008820.05(0.6 1.5)0.7 v N R mm D mm σ'=--<≤+150500.350.008820.225lg (0.04 1.5)0.7v N R mm D mm D σ'=-+<≤+7.0082.01+='v N R σ液化判别方法 1.Seed 简化判别法 Seed 简化判别法是最早(1971年)提出来的自由场地的液化判别法,在国外规范中应用较广,是著名的液化判别法之一。其基本概念是先求地震作用下不同深度土处的剪应力,再求该处发生液化所必需的剪应力(液化强度),如果地震剪应力τl 大于液化强度τd ,则该处将在地震中发生液化。设土柱为刚体,土中地震剪应力按下式计算: 式中:z 为土深度;γ为土重度(水下时为浮重度);a max 为地面峰值加速度。根据地震反应分析求得各类土r d 的变化范围如图2所示。式中的系数0.65是将随机振动转换为等效均匀循环振动。而土的液化强度τd 则根据动三轴或动直剪实验求出的土液化强度曲线求得。 2.《日本道路桥梁抗震设计规范》的方法 日本道路桥梁抗震设计规范采用岩崎-龙冈方法,此法基本概念来自于Seed 的简化判别法,即以地震剪应力与液化强度相比较。但岩崎敏男在Seed 简化判别法的基础上,提出了液化安全系数的概念[3]。土的液化强度按下式确定: 式中:R l 为液化强度比,即液化强度τd 与竖向有效应力σV ′(kg/cm 2)之比;N 为标准贯入试验锤击数。由于粗粒土与细粒土的性质有异,如果对不同平均粒径的土进行区分,则上式可以更精确一些。 式中:D 50为该颗粒层平均粒径。此外,岩崎-龙冈法根据对不同土层剖面进行地震反应分析的结果,建议按r d =1-0.015z 求r d 。定义 1v τσ'=L max (L max 为地震剪应力比)得: 式中:σV =γz 为深度z 处的竖向总应力;σV ′=γ′z 为有效应力;γ′为土的天然重度,水位以上γ=γ′,水位以下的γ′=γ-1。定义F L =1max R L 为抗液化安全系数,F L ≥1时,土不发生液化;F L <1时则发生液化。 3.美国NCEER 建议的简化判别法 随着土液化研究的不断深入,Seed 和Idriss 的“简化方法”也在不断发展。Youd 和Idriss 受美国国家地震工程研究中心和国家科学基金委的资助,于2001年10月提出了改进的“简化方法”,称为NCEER 法,具体分两步计算。 按式(4)计算地震引起的等效等幅往返应力比CSR: d r g za ??=max 65.01γτ
特殊土地基处理方法
四、地基处理方法 （一）、对暗浜、暗塘。墓穴、古河道的处理 1、当范围不大时，一般采用基础加深或换垫处理。 2、当宽度不大时，一般采用基础梁跨越处理 3、当范围较大时，一般采用短桩处理 （二）、对表层或浅层不均匀地基及软土的处理 1、对不均与地基长采用机械碾压法或夯实法。 2、对软层长采用垫层法。 （三）、对厚层软土处理 1、采用堆载预压法或真空预压法，或在地基土层中埋置砂井、袋装砂井或塑料排水板与预压相结合的方法。 2、采用复合地基，包括砂桩、碎石桩、灰土桩、旋喷桩和小断面的预制桩等。 3、采用桩基，穿透软土层以达到增大承载力和减小沉降量的目的。 膨胀土 换土、砂石垫层、土性改良等方法。也可采用桩基或墩基。 红粘土 三、工程地质性质 与一般粘土相比，天然含水量高1倍，孔隙比高30-50%，液限也高出1～2倍，但承载能力却并不低，一般为150~250Kpa，可以作为八层以下民用建筑和单层工业厂房的天然地基。而300Kpa以上的也不少见，个别可达到380Kpa 。 1、红粘土的裂隙性 裂隙为竖向构造，较少形成横向贯通裂缝。大多数裂隙有所谓“一裂到底”的特{正，即裂隙从顶面一直裂至基岩面 2、红粘土的胀缩性 红粘土遇水后膨胀量小，而失水后的收缩量大，这是红粘土与其它膨胀土不尽相同而又有别于一般性粘土所特有的性质，特别是在失水而剧烈收缩后，再遇水浸湿，则可产生较大的膨胀，并且甚至产生湿化和裂解等现象。如反复循环试验，有的土样膨胀量可超过原状土的大小。 红粘土的这种特性对施工不利，如在气温高的夏季，基槽在开挖后，若不及时建筑基础，则地基表层干缩加剧而迅速龟裂，再加上红粘土具有竖向裂隙，水分能从深层蒸发出来，使裂隙宽度加大，再遇到雨水或地表水侵入，地基反复湿胀、湿化，最后使土的结构遭到破坏，红粘土会丧失作天然地基的可能性. 3、红粘土层上硬下软的特性 一般来说，上层硬塑土层厚度约占整层红粘土的7O%，厚度在3— 5 m范围内。可塑状态土层厚度约占l5%，接近基岩的软塑和流塑状土，约占lO～15%。由于红粘土有这种上硬下软的特性，故在施工中，应尽量利用上层硬塑层作天然地基。 在基础施工中，开挖基槽，一般在见红粘土后挖去表层20cm 即可作天然地基。由于硬塑红粘土一般厚3- 5 m，故建筑物的附加应力扩散传递通过可塑层再达到软塑和流塑层时，已经非常微小，不会影响建筑物的安全。 四、红粘土地基的处理措施 1、对于六层和六层以下的建筑物，用红粘土作天然地基，可采用毛石混凝土条形基础。 2、对不均匀地基，宜作地基处理。对外露的石芽可用褥垫；对土层厚度、状态不均匀的地段可置换。
液化土
液化土 化土 定义：液化是指饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度，由固态变成液体状态的力学过程。砂土液化主要是在静力或动力作用下，砂上中孔隙水压力上升，抗剪强度或剪切刚度降低并趋于消失所引起的。 饱和砂土或粉土（不含黄土）的液化判别及相应的地基处理，对位于设防烈度为6度地区的建（构）筑物和管道工程可不考虑。 在地面以下15m 或20m 范围内的饱和砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判为不液化或不考虑液化影响： 1 地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前、设防烈度为7度、8度时； 2 粉土的黏粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10、13和16时； 注：黏粒含量判别系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有关规定换算。 3 当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： dud0+db－2 （4.3.2-1） dwd0+db－3 （4.3.2-2） du+dw1.5d0+db－4.5 （4.3.2-3） 式中du上覆盖非液化土层厚度（m），淤泥和淤泥质土层不宜计
入； dw地下水位深度（m），宜按工程使用期内的年平均最高水位采用；当缺乏可靠资料时，也可按近期内年最高水位采用； db基础埋置深度（m），当不大于2m 时，应按2m 计算； d0液化土特征深度（m），可按表4.3.2采用。 表4.3.2 液化土特征深度（m） 饱和砂土或粉土经初步液化判别后，确认需要进一步做液化判别时，应采用标准贯入试验法。当标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： 1 当ds15m 时： （4.3.3-1） 2 当ds15m 时（适用于基础埋深大于5m 或采用桩基时）： （4.3.3-2） 式中ds标准贯入点深度（m）； Ncr液化判别标准贯入锤击数临界值； N0液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表4.3.3采用； c粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时应取3计算。 表4.3.3 标准贯入锤击数基准值（N0） 当地基中15m 或20m 深度内存在液化土层时，应探明各液化土层的深度和厚度，并按下式计算每个钻孔的液化指数： （4.3.4）
膨胀土处理
摘要：对膨胀土的工程地质特性分析，结合多年对膨胀土地基有效处理的实践经验，提出对膨胀土地基处理的要点，供大家参考。 关键词：膨胀土；地基特性；处理 膨胀土是一种粘性土，其粘粒中含多量的亲水矿物，又具有大量的利于水楔的微裂隙结构，在环境湿度变化的影响下，土体将产生强烈的胀缩变形，粘土均具有吸水膨胀、失水收缩的性能，只有当其膨胀压力或收缩裂缝反复作用，达到危害砖石结构建筑物的稳定和安全时，才称此粘土为膨胀土。膨胀土对建筑物的危害性的研究越来越得到重视。 1 膨胀土在我国的分布及判别 1.1 膨胀土在我国的分布 我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一，每年我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000×104平方米左右。在北京、河北、西安、成都一线东南的广大区域内，膨胀土的分布最普遍，也最集中，在晋、冀、鲁、豫、陕、川、云、贵、桂、粤、湘、甘、苏、鄂等省区均有分布。 1.2 膨胀土的判别 土的试验指标中粘粒含量>35%，塑限≤13%，液限≥38%，胀缩总率≥5%，达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。自由膨胀率<40%时为非膨胀土；40%≤自由膨胀率<65%时为弱膨胀性土；65%≤自由膨胀率<90%时为中膨胀性土；90%≤自由膨胀率时为强膨胀性土。另外，不同类型的膨胀土具有不同的结构特征。灰白色粘土，网状裂隙很发育，土体呈碎块状结构，水对其影响特别显著，为强膨胀土；棕黄色粘土，裂隙发育充填有薄层连续白色粘土，呈层状结构，水对其影响显著，一般为中膨胀土；棕黄或红色粘土夹姜石，裂隙较发育，部分为灰白色粘土充填，呈厚层状或块状结构，一般为胀土（也为中等膨胀土，但其膨胀性稍差一些）；灰褐或褐黄色粘土，裂隙不发育，随机分布，呈块状结构，一般为弱膨胀土。 2 膨胀土地基特性及其在建筑物的破坏特征 2.1膨胀土地基特性 膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性，并且有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性。地基膨胀土浸水膨胀，建筑物则上升隆起；地基膨胀土失水收缩，建筑物则产生下沉或开裂，膨胀土的胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。膨胀土在一般性自然条件下，表现为强度较高、压缩性较低、含水量小、呈硬塑状态，很容易被误认为是原状土，因此对建筑物具有相当大的潜在破坏性。膨胀土的胀缩性和裂隙性是它的两个重要属性，而压力和含水量又是影响膨胀土性能的两个主要的外界因素。土的膨胀率在不同的压力下是不同的，基底压力越大，土膨胀率越低；相反，基底压力越小，则土的膨胀率越高，膨胀度越大，越容易发生破坏，而含水量的变化则表现得更为突出。例如，在膨胀土地区的建筑物的变形与破坏，在雨季，含水量大，而产生隆胀破坏；在旱季，含水量降低，则出现收缩裂隙现象严重。 2.2 膨胀土地区建筑物破坏特征
液化地基危害及处理方法研究
液化地基危害及处理方法研究 摘要：土层液化会导致地基产生形变，从而造成对地 基上建筑物的损害。在地震区进行建筑工程，需要考虑砂土地基的液化问题。本文研究了地基液化形成的条件，液化地基危害，提出防止地基液化的思路，研究了防止地基液化的处理方法。本文的研究对于在震区进行工程建设具有重要的实践意义。 关键词：地基液化危害 0 引言松散的砂土，含水达到饱和后，受到外界动力作用时， 颗粒间隙间水压力急剧上升，水压力尚未全部消解时，砂土、粘砂土接触点传递的压力减小，砂土颗粒呈现悬浮状态，成为液体状态而丧失抗剪强度和承载能力，出现液化现象，使地基承载力消失，此即土层的液化现象。土层液化会导致地基不均匀沉降，液化土向低处流动，从而造成对地基上建筑物的损害。根据以往的工程经验，在地震区进行建筑工程，需要考虑砂土地基的液化问题。 1地基液化形成的条件砂土液化形成的条件与砂土粒径、砂土密度、砂土层埋 深、地下水位、地震强度、地震持续时间等因素有关。砂土
粒径是决定砂土液化的重要因素。砂土粒径在0.075~0.100 毫米之间时，砂土更容易发生液化现象。通常粒径在 0.075~0.100 毫米之间砂土含量达到总重40%以上时，砂土液 化可能性增加。砂土相对密度影响砂土的动力稳定性，是决 定砂土液化的另一个重要因素，砂土相对密度小于70%时， 容易发生液化现象，砂土相对密度大于70%时，不会发生砂 土液化现象。粘性土影响砂土液化，砂土中粘粒含量越高，越不容易发生砂土液化。砂土层越深，覆盖压力大，不易发 生砂土液化现象，在有效覆盖压力小于50 千帕的区域，易发生砂土液化现象。地震烈度越高，持续时间越长，越易发生砂土液化现象。 2地基液化的危害 2.1 砂土液化的危害的表现地震是引起砂土液化的主 要原因，另外机器振动、打桩和爆破，也可以引起砂土的液化。砂土液化的变形会引起地基不均匀沉降沉陷，或者造成地基液化流滑形成滑裂，造成房屋开裂，铁路轨道悬空或拉裂，路面塌陷、开裂、坍滑，桥梁折断，河道淤塞，农田掩埋，坝体失稳等。 2.2砂土液化危害的特点①砂土液化危害多出现在地 震之后，喷砂喷水、地基失稳、房屋倒塌常发生在地震之后，说明地震产生了降低砂土强度的作用，地基液化失稳是在静力作用下产生的； ②砂土地基液化对建筑造成的震害，主要以倾斜、沉降为主，倒塌建筑占的比例比较小；③液化砂土层有一定的减震作用，可以削弱地震波，所以在地震持续时间短时，砂土液化区受到的地震破坏比非液化区轻； ④液化产生后，液化砂土层会发生大面积流动，即使液化层水平分力很小，也会产生砂土层的大面积滑动。 3防止地基液化的思路①控制砂土层水分含量，控制砂土层的渗 透性，增加砂
砂土液化判别
〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动测试报告可知：场地位于基本烈度Ⅶ度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，属于抗震不利地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度Ⅶ度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层，松散～稍密状，顶板埋深0.00～3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状态；按Ⅶ度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层，再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级别。 砂土液化判别公式如下： ()[]ρ o w s o cr d d N N 3 1.09.0-+= (适用于地面以下15m 以内) [] ρ o s o cr d N N 3 1.04.2-= (适用于地面以下15～20m 以内) 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ）； d w —地下水位深度（m ） ρo —粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N cr —饱和土液化临界标准贯入锤击数；
N o —饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（I ie ）来确定液化等级； w d N N I i i n i cri i ie ) 1(1 ∑=- = 式中： I ie ：液化指数； N i ：饱和土层中i 点的实测标准贯入锤击数； N cri ：相应于Ni 深度处的临界标准贯入锤击数； n ：每个钻孔内15m 深度范围内饱和土层中标准贯入点总数； 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号2-3）液化指数I lE 为＜0，均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。
膨胀土地基的处理方法_徐永福
*柯尊敬.膨胀土筑坝情况的调查.南水北调中线工程膨胀土的情报资料,1994,161~170 收稿日期:1996-10-28 作者简介:徐永福 男 博士 岩土工程专业 主要从事非饱和土(膨胀土)、软土力学与工程性质的研究 已发表5非 饱和膨胀土的结构性强度的研究6等40余篇论文 膨胀土地基的处理方法 徐永福 (河海大学土木工程学院 南京 210098) 摘 要 研究了膨胀土地基的处理方法,把膨胀土地基处理方法分为膨胀土性质改良法、保湿法及换土法三类.其中膨胀土性质改良法是改变膨胀土的亲水性、热敏性和胀缩性的方法,包括机械改良法(又称夯实法)、物理改良法及化学改良法.保湿法是保持膨胀土地基土中水分不改变,克服膨胀土吸水膨胀、失水收缩性质的方法.同时分析比较了几种方法的优缺点、适用性和加固机理. 关键词 膨胀土;地基;加固方法 中图号 T U 443 膨胀土是颗粒高度分散、成分以粘土矿物为主,对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土.土体吸水增湿时,体积膨胀并产生膨胀力,其值介于50~300kPa;土体干燥失水时,体积收缩,形成收缩裂缝,升降幅度达30~80m m [1].膨胀土分布十分广泛,它在世界上40多个国家都有分 布.图1 膨胀土的击实特性 我国先后发现有20多个省、区分布有膨胀土.根据 不完全统计,我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达 1000万m 2 以上,铁路、公路受其危害的程度就更严重 了,穿越膨胀土的铁路路堤竟有/逢堑必崩,无堤不塌0 之说.下面介绍膨胀土地基的处理方法,并加以评述.1 土性改良方法 膨胀土性质改良有三类方法:(a)夯实法;(b)物理 改良法;(c)化学改良法. 111 夯实法 夯实法又称压实法或击实法,其实质是一样的,即 将膨胀土压实到所需要的性状. 柯尊敬*研究了膨胀土的击实特性.研究结果表明: 随着击数增加,膨胀土的最大干密度和最优含水量分别呈直线增大和减小;当击数超过50次时,最大干密度和最优含水量趋于定值(图1).对于膨胀土地基而言,膨胀土的干密度增大同时含水量减小,导致其凝聚力和内摩擦角增大,地基承载第26卷第6期 1998年11月河海大学学报JO U RNAL OF HOHAI U N IV ER SI T Y Vol 126No.6Nov.1998
关于液化地基的若干问题
建筑工程概论 结课论文 课题：关于地震液化地基的若干问题指导教师：高金川、郑明燕 班级： 54081 姓名：原少云 学号： 20081000484
关于地震液化地基的若干问题 摘要：近年来，地震频发。由地震引发地基失稳而造成严重工程事故的事件也此起彼伏。对工程界人士来说，充分了解地基土在地震中的液化机理及其判定和处理方法就显得尤为重要。有介于此，故本篇文章主要介绍一下关于液化地基在地震过程中形成机理、危害、判别、处理方法及使用条件。 关键词：地基液化、地基处理、换填法、强夯法、碎石桩、砂桩 正文： 一、地基液化机理及其危害 饱和沙土因地震而受到强烈震动，使沙粒处于悬浮状态，丧失强度，致使地基失效的现象称为砂土液化或地震液化。这种现象在一些饱和的粉土中也会发生。 其机理为：松散的砂土和粉土，在地下水的作用之下达到饱和状态。如果在这种情况下土体受到震动，砂粒间相互位置产生调动，会有变得更紧密的趋势。沙土要变密实就要排水，但在急剧变化的周期性地整力的作用下，伴随沙土孔隙度减小而透水性变弱，因而排水通道越来越不通畅。应排出的水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余孔隙水压力（超孔隙水压力）。根据地基土的有效应力原理（()[]φμμστtg 0?+-=）可知，当超孔隙水压力达到一定值时，沙土颗粒间的有效应力会变为零。在这个时候地基土就会像水一样完全丧失抗剪强度，而导致地基失稳，上层结构就会遭到严重破坏，这就是地基土液化的机理！ 由此可见，发生液化现象，土质多是松散的砂土或粉土，而且受到震动和水的作用。影响液化的因素主要有：颗粒级配、透水性能、相对密度、土层埋深、地下水位、地震烈度及地震持续时间等。疏松饱水的细沙土和粉土容易液化：饱水沙土埋藏越浅、沙层越厚，则液化的可能性越大。当饱水沙层埋深在10-15m 以下时就很难液化了。 地基液化会对地表的影响表现在喷砂冒水、堤岸滑塌、地面开裂、不均匀沉降等，对其上建筑物造成很大危害。 二、液化地基的判别方法 （1）初判条件 根据饱和沙土或饱和粉土的地质年代、场地抗震设防烈度、粘粒含量和上层覆盖非液化土层厚度和地下水位深度初步判别地基土是否可能液化。 （2） 进一步判别 当初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采取标准贯入试验判别法。当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液化判别标注贯入锤击数临界值时，应判为液化土。标准贯入锤击数临界值由锤击数基准值根据相关公式求的！
砂土液化的判别
砂 土 液 化 判 别 基 本 原 理 一、地震 地球内部，聚蓄的能量，在迅速释放时，使地壳产生快速振动，并以波的形式从震源向外扩散、传播称为地震。 诱发地震的因素很多，当地下岩浆活动、火山喷发、溶洞塌陷、山崩、泥石流、人工爆破、水库蓄水、矿山开采、深井注水等都会引起地震的发生。但是它们的强度和影响范围都较小，危害不太大；世界上绝大多数地震，是由地壳运动引起岩石受力发生弹性变形并储存能量（应力），当能量聚积达到一定的强度并超过岩石某一强度时，使岩层发生断裂、错动，这时蓄积的变形能量在瞬时释放所形成的构造地震；强
烈的构造地震影响范围广、破坏性大，发生的频率高，占破坏性地震的90%以上。因此在《建筑抗震设计规范》中，仅限于讨论在构造地震作用下建筑的设防问题。 （一）地震波按其在地壳传播的位置不同，可分为体波、面波。 1、体波 在地球内部传播的波为体波。体波又可分纵波和横波，纵波又称P波，它是从震源向四周传播的压缩波。这种波的周期短、振幅小、波速快，它在地壳内传播的速度一般为200-1400m/s ；它主要引起地面垂直方向的振动。 横波又称s波，是由震源向四周传播的剪切波。这种波的周期长、振幅大、波速慢，在地壳内的波速一般为100-800m/s。它主要引起地面的水平方向的振动。2、面波 在地球表面传播的波，又称L波。它是由于体波经过地层界面多次反射、折射所形成的次生波。它是在体波到达之后(纵波P首先到达，横波S次之)，面波（L波）最后才传到地面。面波与横波一样，只有横向振动，没有纵向振动，其特点是波速较慢动、周期长、振动最强，对地面的破坏最强的一种。所以在岩土工程勘察中，我们主要关心的还是面波（L波）对场地土的破坏。 二、砂土液化对工程建筑的危害 地震时由于地震波的振动，会使埋深于地下水位以下的饱和砂土和粉土，土的颗粒之间有变密的趋势，孔隙水不能及时地排出，使土颗粒处于悬浮状态，呈现液体状。此时，土体内的抗剪强度暂时为零，如果建筑物的地基土没有足够的稳定持力层，会导致喷水、冒砂，使地基土产生不均匀沉陷、裂缝、错位、滑坡等现象。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。
膨胀土地基防治方法
导言 膨胀土一般是指土中主要成分由强亲水矿物组成，同时具有明显的吸水膨胀和失水收缩开裂两种反复可逆变形特性的粘性土。一般情况下膨胀土具有以下工程地质特征。 （1）土的颜色有灰白、灰绿色、棕、棕红、淡红色、灰色和黄褐色等，粘土细腻，滑动感强。 （2）主要分布在二阶或以上阶地、山前盆地、丘陵边缘地带等地势相对平缓，无明显自然陡坎。 （3）常见浅层滑坡、地裂，新开挖后易发生坍塌。 （4）自然条件下，多呈硬塑或坚硬状态，遇水易软化。 （5）裂隙发育，常见光滑面或擦痕，裂隙中常填充灰色、灰绿色粘性土。 （6）建筑物开裂多发生在干旱季节，随气候变化张开或闭合。 在工程建设中，由于膨胀土会因含水量的变化而发生膨胀或收缩变形，特别是地基中膨胀土的厚度不一，均匀性不一，不同部位膨胀应力和产生的膨胀收缩应变不同，不同部位处的含水率变化及建筑物基底压力不均匀等，都会导致地基
土不均匀隆起或下陷，使建筑物墙体产生裂缝，使地（路）面发生开裂、隆起、下陷等破坏，对建设工程危害极大（图1, 2）。
膨胀土地基的处理应根据地基土的胀缩等级和性能特点，膨胀土的埋深、厚度，气候条件，场地的工程、水文地质情况，建筑物的结构类型，上部荷载等诸多因素，尽量消除或减缓膨胀土的不良特性，保持膨胀土工程特性的相对稳定性，改良膨胀土的本身性质以克服其湿敏感性，通过改变基础形式、埋置深度等几种有效途径。结合施工经验、现场条件及当地资源分布状况进行综合评定，因地制宜确定安全经济、合理可行的方案。有针对性地选择一种或几种方法综合处理膨胀土地基，处理方法如下。 01 桩基础 采用桩基础可使地基的持力层穿透膨胀土层坐落在稳定土层上；小高层及高层建筑由于上部结构传递的荷载较大，采用条形基础、独立基础、整体筏形基础时地基承载力不能满足要求，一般情况下小高层及高层建筑在非膨胀土地基上也 换填法通常用于多层建筑，换填厚度通过变形计算确定，一般应大于大气影响层深度，用非膨胀性换填材料换填膨胀土，如粘性土、砂土、灰土和砂砾石等，消除或减小地基胀缩变形，从根本上消除基土胀缩的不良特性。施工工艺简单，材料来源广，采用人工或机械将基础下部一定深度范围内的膨胀土挖掉，然后分层摊铺、碾压非膨胀性换填材料，严格控制填料的含水量、干密度、摊铺厚度、碾压机械的质量、碾压遍数，可以满足多层建筑的地基承载力，同时采取一些辅
地基与基础的区分及常用地基处理方法
地基与基础的区分及常用地基处理方法 一、区分一下地基与基础的概念 建筑物由上部结构、基础与地基三部分组成。 建筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基。所以地基是指基础底面以下，承受基础传递过来的建筑物荷载而产生应力和应变的土壤层。 建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础，是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分，是建筑物的“脚”。作用是承受上部结构的全部荷载，把它传给地基。
二、地基分类 三、地基的处理方式 （一）天然地基 天然地基是指自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求，不需要人工处理的地基。天然地基土分为四大类：岩石、碎石土、砂土、粘性土。
（二）人工地基 天然地基的承载力不能承受基础传递的全部荷载，需经人工处理后作为地基的土体称为人工地基。 处理的方法有：换填法、预压法、强夯法、振冲法、砂石桩法、石灰桩法、柱锤冲扩桩法、土挤密桩法、水泥土搅拌法（含深层搅拌法、粉体喷搅法、深层搅拌法简称湿法，粉体喷搅法简称干法）、高压喷射注浆法、单液规划法、碱液法等。 1、换填法 当建筑物基础下的持力层比较软弱、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理软弱土地基，即将基础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，并夯至密实。 实践证明：换土垫层可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。 换土垫层按其回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。 垫层的主要作用： 1）提高地基承载力； 2）减少沉降量； 3）加速软弱土层的排水固结； 4）防止冻胀； 5）消除膨胀土的胀缩作用。
换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土等。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，例如在西安地区可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
膨胀土地基的处理
第3章膨胀土地基的处理 3.1 膨胀土的判别方法与标准 准确判别膨胀土及评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题。若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土，会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土，会造成经济的巨大浪费。已有的工程教训证明，许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成。目前，国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多，我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。国内工程设计常用的判别标准主要有以下３类。第4类为本设计建议使用的判别标准。 ⒈原国家建委标准[3］ 该规范以自由膨胀率为判据，特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于７%时，可判定为膨胀土。其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。膨胀上的分级标准见表3－1 表 3-1 膨胀土级别标准(原国家建委) 自由膨胀率（%）蒙脱石含量 (%） 膨胀土级别自由膨胀率 (%) 蒙脱石含量 （%） 膨胀土级别 >100 60—１0０ >2５ 1４—25 强膨胀土 中膨胀土 40—６0７—1４弱膨胀土 2.铁道部行业标准[4] 规则中,膨胀土的判别分为初判和详判。初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Ｆs≥4０%,液限Wl≥40%时，判定为膨胀土。膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。 详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。当符合其中2项指标时，判别为膨胀土。 注:ＣＥC 100表示100g干土的阳离子交换量，单位为(mmol)ＮＨ ４ +。
常用地基处理方法简介及适用范围介绍
常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。 1、换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。 2、强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。 3、砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软粘土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基承载力。 4 、振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。 5 、水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。 6 、高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地