最新《土力学与地基基础》第九章 软弱地基处理
软弱地基处理课件
本章提要 软弱土地基系指由强度较低压缩性较高及其 它不良性质的软弱土组成的地基。 地基处理的目的是通过人工方法，采取切实 有效的措施，改善地基土的工程力学性质， 使其满足建筑物对地基稳定和变形的要求。 地基处理方法按其原理和作用可分为碾压及 夯实、换填垫层、排水固结、振密挤密、置 换及拌入、加筋及其他方法等七类。
编 号 1 分 类 处理方法 重锤夯实法，机械 碾压法，振动压实 法，强夯法（动力 固结） 砂石垫层、素土垫 层，灰土垫层，矿 碴垫层 天然地基预压，砂 井预压，塑料排水 板预压， 真空预压， 降水预压 振冲挤密，灰土挤 密桩，砂桩，石灰 桩，爆破挤密
软弱土地基处理方法分类表
原理及作用 利用压实原理，通过机械碾压夯击，把表层地基 土压实，强夯则利用强大的夯击能，在地基中产 生强烈的冲击波和动应力，使土体动力固结密实 以砂石、素土、灰土和矿渣等强度较高的材料， 置换地基表层软弱土，提高持力层的承载力，减 少沉降量 通过改善地基排水条件和施加预压荷载，加速地 基的固结和强度增长，提高地基的稳定性，并使 基础沉降提前完成 适用范围 碎石、砂土、粉土、 低饱和度的粘性土、 杂填土等。对饱和粘 性土可采用强夯法。 暗沟、暗塘等软弱土 地基 饱和软弱土层；对于 渗 透 性 很低 的 泥炭 土，则应慎重 松砂、粉土、杂填土 及湿陷性黄土
机械压实法与强夯法
(一) 强夯法的加固机理 1、饱和土的强夯加固机理可分为三个阶段： (1) 加载阶段：即夯击的一瞬间，夯锤的冲击使地基 土体产生强烈振动和动应力，在波动影响带内，动 应力和孔隙水应力急剧上升，而动应力往往大于孔 隙水应力，动有效应力使土体产生塑性变形，破坏 土的结构。
机械压实法与强夯法
9.1
概 述
二、地基处理的目的 目的 —— 改善地基土的性质，满足建筑物地基的 稳定和变形要求，包括改善地基土的变形特性和渗 透性，提高其抗剪强度和抗液化能力。 方法 —— 每一具体工程都应从地基条件、目标要 求、工程费用及材料、机具来源等方面进行综合分 析，以确定合适的地基处理方法。
浅谈软弱地基的处理方法及应用
基回填的深度有７ 米深 ，且是全部回填 ，如果 生搬硬套．还 婴考虑技术、经济、质量 、安全 、 至８ 挖除后再从新 回填，土方量较大。其中运输需要 环境影响等 综合 素。 的补强。地基处理的方法很多，并且新的地基处 费用，储存土方需要较大的场所，挖除填土后萤 理方法还在不断发展、完善，下面扼要的介绍 一 参考文 献 ： 新回填还需要大量的回填材料 ， 总体成本很高。 下。 中国建筑工业 出 版社的 土力学与基础工程》王 后来经过勘察得出的鉴定结果 ， 该地基人工填土 杰 主编。 ｌ 、土的置换 。土的置换按 照置换土的分类
《软弱地基处理》PPTPPT
湿陷性黄土〔Collapsible)：凡天然黄土在上覆 土的自重应力作用下，或在上覆土自重应力和 附加应力作用下，受水浸湿后土的构造迅速破 坏而发生破坏显著下沉的黄土。
分布：甘肃、陕西、黑龙江、吉林、辽宁、内 蒙、山东、河北、河南、山西、青海、新疆等 到地。
〔二〕按成桩后桩体的强度分类
1、柔性桩 2、半刚性桩 3、刚性桩 〔三〕按成桩后桩体的强度分类 1、纵向增强体复合地基 2、横向增强体复合地基 三、复合地基的作用机理与破坏模式
三、复合地基的作用机理与破坏模式
〔一〕作用机理 1、桩体作用； 2、垫层作用； 3、挤密作用； 4、加速固结作用； 5、加筋作用。 〔二〕破坏模式 1、刺入破坏； 2、鼓胀破坏； 3、整体剪切破坏； 4、滑动破坏。
软土〔soft soil) 淤泥和淤泥质土的总称。 分布在：天津、上海、武汉、杭州、宁 波、温州、福州、厦门、
广州等沿海地区，昆明、武汉 等内陆地区。
特性：含水量高、孔隙比大、抗剪强度 低、压缩系数高、
杂填土〔Miscellaneous)是由人类的活动而任意堆填的 建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。
特性：强度低、压缩性高和均匀性差、一般具有浸水 湿陷性。对有机质含量较大的生活垃圾和对根底有侵 蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。
四、复合地基承载力特性和设计计算
⑶渗漏：渗漏是由地下水在运动中产生的动水压力 而引起的，当地基的渗漏或水力坡降超过容许值时， 会导致流砂（土）和管涌事故。
⑷液化：在地震、机器及车辆的振动、波浪作用和 爆破等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂 （包括部分粉土）产生液化，使土体类似于液体而 失去抗剪强度，从而造成地基失稳和震陷。
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第九章软弱地基处理（1）复习思考题1．何谓软弱地基？各类软弱地基有何共同特点和差别？答：（1）软弱地基是指地基下相当深度范围内存在软弱土的地基。
（2）各类软弱地基的共同点：压缩性高、强度低，通常很难满足地基承载力和变形的要求。
各类软弱地基的差别：①淤泥和淤泥质土。
天然含水率高，ω＞ωL，呈流塑状态；孔隙比大，e≥1.0；压缩性高，a1-2=0.7~1.5MPa-1，属高压缩性土；渗透性差，通常渗透系k≤1×10-6cm/s。
②冲填土。
疏浚江河时，用挖泥船的泥浆泵将河底的泥砂用水力冲填至岸上形成的土称为冲填土，以粉土或粉细砂为主的冲填土容易产生液化。
③杂填土。
城市地表覆盖的、由人类活动堆填的建筑垃圾、生活垃圾和工业废料；结构松散，分布无规律，极不均匀。
2．何谓不良地基？不良地基与软弱地基有何共同特点与差别？答：（1）不良地基是指地基土是由不良特殊性土组成的地基，如：膨胀土、湿陷性黄土等等。
（2）各类不良地基的共同点：均是由不良特殊性土组成的地基。
各类不良地基的差别：①湿陷性黄土地基黄土中含有大孔隙和易溶盐类，使黄土具有湿陷性，导致房屋开裂。
②膨胀土地基含有大量蒙脱石矿物，是一种吸水膨胀，失水收缩，具有往复胀缩变形的高塑性黏土。
③泥炭土地基有机质含量超过25％的土称为泥炭质土。
具有纤维状疏松结构，为高压缩性土。
④多年冻土地基在高寒地区，含有固态水，且冻结状态持续二年或二年以上的土，称为多年冻土。
⑤岩溶与土洞地基岩溶又称“喀斯特”地貌，它是可溶性岩石，如石灰岩、岩盐等长期被水溶蚀而形成的溶洞、溶沟、裂隙。
土洞是岩溶地区上覆土层，被地下水冲蚀或潜蚀所形成的洞穴。
3．为什么软弱地基和不良地基需要处理？选用地基处理方法的原则与注意事项有哪些？答：（1）软弱地基和不良地基的地基抗剪强度不足以支撑上部荷载，需对其进行地基处理后再能在此地基上进行建设。
（2）地基处理方法的原则是技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
土力学与地基基础重点(一篇)
土力学与地基基础重点（一篇）土力学与地基基础重点 1土力学与地基基础重点土力学与地基基础重点第1章工程地质概述一、重点：掌握土的渗透规律。
土的生成。
重点掌握渗流力及流沙、管涌的基本概念。
掌握土的透水性、流砂、潜蚀、地下水升降等对建筑工程的影响。
了解主要造岩矿物的物理性质，岩石的分类和主要特征；第四纪沉积物的类型、分布规律及特征；第四纪沉积物类型及其工程特点。
了解地下水的埋藏条件。
二、难点：褶皱构造、断裂构造，地下水的埋藏条件，土的渗透性、地下水的腐蚀性、动水力、流砂和潜蚀。
第2章土的物理性质及分类一、重点：土的三项指标。
无粘性土的密实度。
土的压实原理。
土的物理特征和地基土的工程分类。
必须掌握土的物理性质指标的定义、测定、换算和应用。
掌握粘性土的物理特征和液塑限试验。
粘性土的界限含水量，粘性土的塑性指数和液性指数，粘性土的灵敏度和触变性。
掌握土的颗粒级配的含义及颗粒级配累积曲线的做法、用途，区分开三大类矿物成分（高岭石、伊里石、蒙脱石）不同性质，土中水的主要形态类型。
熟悉地基土的工程分类方法。
了解粒径级配对无粘性土性质的影响。
一般了解粘土矿物、水和离子的相互作用。
了解砂类土的物理性质。
了解土的压实特性在分层压实处理地基中的应用意义。
二、难点：土的压实原理。
土的物理特征和地基土的工程分类。
粘性土的物理特征和液塑限试验。
粒径级配及其对无粘性土性质的影响。
第3章地基的应力和变形一、重点：矩形和条形荷载面积下的附加应力计算。
土的压缩性及其指标的确定。
最终沉降量的计算。
熟练掌握土的自重应力计算，基底附加压力的计算。
记住中心荷载作用下和偏心荷载作用下基底压力及基底附加压力的计算公式。
运用角点法计算地基中附加应力。
要求建立地基弹性体内应力扩散概念、掌握几种典型规则的分布荷载下附加应力计算、会利用学过知识求不规则荷载作用下的附加应力；要求记住几个主要公式、条形均布荷载下应力分布规律、非均质和各向异性地基对附加应力有何影响。
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（2）目的
1）提高地基土的抗剪强度。
2）降低地基土的压缩性。
3）改善地基土的透水特性。
4）改善地基的动力特性。
5）改善持殊土的不良地基特性。
二、地基处理方法的分类
地基处理方法按地基处理原理进行分类外，还可以按 下面方法分类： （1）地基处理方法可分为物理的地基处理方法、化学的地 基处理方法以及生物的地基处方法； （2）可根据地基处理加固区的部位分为浅层地基处理方法、 深层地基处理方法和斜面土层处理方法三大类；
（4）粉煤灰 可用于道路、堆场和小型建筑物、构筑物等的换填垫层。 粉煤灰垫层上宜覆土0.3—0.5m。作为建筑物垫层的粉煤 灰应符合有关放射性安全标准的要求。
（5）矿渣
垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混 合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪， 也可用于小型建筑物、构筑物地基。易受酸、碱影响的基 础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考 虑对地下水和土壤的环境影响。
一、换填垫层法
当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软 弱土层的厚度又不是很大时，基础底面下处理范围内的软 弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎 石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵
蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理
方法称为换填垫层法，简称为换填法。
1、垫层的作用
（1）提高持力层的承载力
（2）减小沉陷量
（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
2、垫层材料的选用
（1）砂石
砂石垫层材料宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、
粗砂、中砂或石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等 杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或 卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm，并通过试验确定 虚铺厚度、振捣遍数、振捣器功率等技术参数。对湿陷性
土力学 地基处理
1.原理：
• 巨大动能，冲击波和动应力，深层加密；
• 夯击能—土体“破坏”—超静水压力—裂缝— 促进土固结（动力固结）。
2.适用范围：
碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘性土、湿陷性 黄土、素填土和杂填土等地基。
第一节 软弱地基的工程特性
四、砂土的振动液化
复习： 动水力和流砂现象p29
动水力j—地下水的渗流对土单位体积内的骨架所产生的力。
j w i （kN / m3）
流砂现象—当自下而上的动水力大于等于土的有效重度 时，土 粒间的压力被抵消，此时土粒处于悬浮状态，土粒随水流走，此现象 称为流砂现象。
振动液化—饱和砂土在振动力作用下，孔隙水压力上升 来不及消散，使土中的有效应力减小。当有效应力完全消 失时，土粒间的压力被抵消，使土粒处于悬浮状态。此时 砂土完全失去抗剪强度而显示出液体的特性，此现象称为 砂土的振动液化。
第九章 软弱地基处理
第二节 常用地基处理方法简介
• 1 换填垫层法:p198 • 2 深层挤密法 • 3 强夯法 • 4 预压法 • 5 胶结法 • 6 加筋法 • 7振冲法p204 • 8水泥土搅拌法p206
第九章 软弱地基处理
第三节 换填垫层法
一、换填法的原理及作用
1.原理：P198 2.适用范围：几乎任何软弱地基土类。 3.作用：共三大方面P201
1）提高土的强度---提高地基承载力；保证地基稳定。 2）降低土的压缩性--减少基础的沉降和不均匀沉降等。 3）改善地基土的渗透性能—加速排水固结，提高土体抗
•承载力检验时间应在施工结束后一定时间方 能进行：碎石土、砂土地基7—14d；粉土、 粘性土地基14—28d；
土力学与地基基础试题汇总及答案
一、名词解释（16%）每个2分1、粘性土:塑性指数大于10的土2、自重应力:由土体自身重力在地基内所产生的应力3、压缩模量:在完全侧限条件下,竖向压应力与压应变的比值4、最终沉降量:地基土层在建筑物荷载作用下,不断产生压缩,至压缩稳定后地基表面的沉降量5、正常固结土:超固结比等于1的土6、地基承载力:地基承受荷载的能力7、临塑荷载:地基土开始出现(塑性区)剪切破坏时的地基压力8，附加应力：由建筑物的荷载或其他外载在地基内所产生的应力称为附加应力。
1、主动土压力：在墙后填土作用下，墙发生离开土体方向的位移，当墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力。
2、3、软弱土层：把处于软塑、流塑状态的粘性土层，处于松散状态的砂土层，以及未经处理的填土和其他高压缩性土层视作软弱土层。
4、5、换填垫层法：换填垫层法是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法，施工时将基底下一定深度的软弱土层挖除，分成回填砂、碎石、灰土等强度较大的材料，并加以夯实振密。
6、7、桩基：依靠桩把作用在平台上的各种载荷传到地基的基础结构。
8、9、地基处理：软弱地基通常需要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。
10、二、选择题1、土中水自下而上渗流时，会导致土中有效应力（）。
A、增大B、减小C、不变D、无法确定2、某原状土样的天然重度γ=17kN/m3，含水量 w=22.2%，土粒比重ds=2.72，则该土的孔隙率为（）。
A、25.3%B、53.7%C、34.1%D、48.8%3、土的三相比例指标中的三个基本物理性指标是（）。
A、 w、γ、eB、w、Sr、eC、 w、ds、ρD、 w、 ds、 Sr4、土的压缩系数越（）、压缩模量越（），土的压缩性就越大。
A、高，低B、低，高C、高，高D、低，低5、在饱和粘性土上施加荷载的瞬间（即t=0）土中的附加应力全部由（）承担。
A、有效应力B、孔隙水压力C、静水压力D、有效应力与孔隙水压力共同6、在达到同一固结度时，单面排水所需时间为t，则同样条件下，该土双面排水所需时间为（）。
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（4）粉煤灰
可用于道路、堆场和小型建筑物、构筑物等的换填垫层。 粉煤灰垫层上宜覆土0.3—0.5m。作为建筑物垫层的粉煤 灰应符合有关放射性安全标准的要求。
（5）矿渣
垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混 合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪， 也可用于小型建筑物、构筑物地基。易受酸、碱影响的基 础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考 虑对地下水和土壤的环境影响。
我国自20世纪50年代中期开始在西北黄土地区进行土挤 密桩法的研究和应用。
60年代中期，西安地区在土挤密桩法的基础上成功地应 用了灰土挤密桩法，并在70年代逐步推广应用。
灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以 上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，不适用于地下 水位以下使用。当地基土的含水量大于24％、饱和度超过 65％时，成孔及拨管过程中，桩孔容易缩颈，桩孔周围容 易隆起，挤密效果差，此时不宜采用。灰土挤密桩法和土 挤密桩法处理地基深度一般为5—15m。若用于处理5m 以内土层，其综合效果不如强夯法、重锤夯实法以及换填 垫层法。对大于15m的土层，若地下水位较深，近年来有 采用螺旋钻取土成孔，分层回填灰土，并强力夯实，使加 固深度超过20m的黄土地基加固实例。
3、排水固结法
1）堆载预压法； 2）砂井法（包括袋装砂井、塑料排水带等）； 3）真空预压法； 4）降低地下水位法；
5）电渗排水法。
4、置换法
1）振冲置换法(碎石桩法)； 2）石灰桩法； 3）强夯置换法； 4）水泥粉煤灰碎石桩法(CFG桩法)。
5、加筋法
加筋法的基本原理是通过在土层中埋设强度较高的土 工合成材料、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉 降、维持建(构)筑物或土坡稳定。 1）土工合成材料 2）土层锚杆 3）土钉 4）树根桩法
3、垫层设计
（1）垫层厚度的确定 垫层厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承
载力确定，并结合式
pz pczfaz
对于矩形基础 （2）垫层宽度确定二、预压法固结法1、 Nhomakorabea载预压法
三、挤密法
1、砂桩挤密法(砂桩)(densification by sand Pile) （1）概述
砂桩挤密法是用振动、冲击或打入套管等方法，在地基 中形成土孔，然后填入中、粗砂，并予以捣实而形成直径 较大的桩，使地基土在较大的深度范围内得以挤密加固。
砂桩法起源于19世纪30年代的欧洲，用于在海湾沉 积软土上建造兵工厂的地基工程中。当时的设计桩长为 2m，桩径为0.2m，每根桩承担的荷载为10kN。此后， 在长时间内由于没有实用的设计计算方法，缺少先进的施 工工艺和施工设备而影响了它的发展。
第二次世界大战以后，砂桩法在前苏联得到广泛应用 并取得了较大成就。初期，砂桩采用冲孔捣实施工法，以 后又采用水冲振动施工法，其缺点都是质量不佳和处理深 度较浅。
1、垫层的作用
（1）提高持力层的承载力 （2）减小沉陷量 （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
2、垫层材料的选用
（1）砂石
砂石垫层材料宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、 粗砂、中砂或石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等 杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或 卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm，并通过试验确定 虚铺厚度、振捣遍数、振捣器功率等技术参数。对湿陷性 黄土地基，不得选用砂石等透水材料。
《土力学与地基基础》第九 章 软弱地基处理
第九章 软弱地基处理
第一节 概述
一、地基处理的目的
1、建筑物地基面临的问题 （1）承载力及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支承
上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪 切破坏。
2、振密、挤密法
1）表层压实法； 2）重锤夯实法； 3）强夯法； 4）振冲挤密法； 5）土桩与灰土桩法； 6）砂桩； 7）爆破法
1）在松散砂土中的作用 ①挤密作用； ②振密作用
2）在软粘土中的作用 ①置换作用； ②排水作用；
（3）砂桩用途
1）在松散砂土中，可用于增大相对密度，防止振动液化。 2）在软弱粘性土中，可用于提高地基承载力，加速固结沉
降，改善地基的整体稳定性。
3、土挤密桩桩法和灰土挤密桩法
土挤密桩法由原苏联阿别列夫教授于1934年首创， 并在工程建设中得到广泛应用。
6、胶结法
胶结法的基本原理是在软弱地基中部分土体内掺入水 泥、水泥砂浆以及石灰等固化物，形成加固体，与未加固 部分形成复合地基．以提高地基承载力和减小沉降。 （1）灌浆法 （2）高压喷射注浆法 （3）水泥土搅拌法
7、冷热处理法
（1）冻结法 （2）烧结法
8、托换 9、纠偏
第二节 地基处理方法简介
一、换填垫层法
当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软 弱土层的厚度又不是很大时，基础底面下处理范围内的软 弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎 石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵 蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理 方法称为换填垫层法，简称为换填法。
（2）粉质粘土 土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀
土，不得夹有砖材料。当含有碎石时，粒径不宜大于 50mm。 （3）灰土
灰土的体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质粘土， 不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应 过筛，其颗粒直径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石 灰，其颗粒粒径不得大于5mm。
20世纪50年代后期，随着振动打桩机的出现．又采 用振动式打拔管施工法。
随后日本又研究出振动式重复压拔管施工法和控制施工 质量的方法，这些方法的应用使砂桩地基处理技术发展到 一个新的水平，使其施工质量和施工效率均有显著提高， 处理深度可达30m左右。
我国1959年首次在上海重型机器厂采用锤击沉管挤密砂 桩法处理地基；
1978年又在宝山钢铁总厂采用振动重复压拔管砂桩施工 法处理原料堆场地基。这两项工程为我国在饱和软弱粘性 土中采用砂桩，特别是砂桩地基处理方法积累了丰富的经 验。
近十多年来，砂桩法在我国工业与民用建筑、交通、水 利等工程建设中得到了广泛应用。
（2）加固原理 地基土的土质不同，对砂桩的作用原理也不尽相同