岩土工程复习资料

岩土工程复习资料1.1水井概述水井定义用于开发利用地下水的工程建筑物分类按用途：供水井、降水井、地热井、排污井、排渗井、水文地质勘察、勘探、观测孔按深度：浅井（＜100m）、中深井（100~300m）、深井（＞300m）按地下水类型：潜水井、承压水井按井身结构形式：直井、定向井、扩底井、集水井井身结构特征井深：以含水层的层位埋深决定，多层含水以最下层确定井径：开孔直径、中间变径、终孔直径1.2水井井身施工冲击钻进原理：借助一定重量的钻头，在一定高度内，周期性冲击破碎井底岩石，每冲击一次后，钻头回转一定角度，使钻孔呈圆柱形钻进过程中利用泥浆悬浮钻渣岩屑，每进尺0.5~1m提出钻头，下入抽筒捞取岩屑工艺参数：钻具重力、冲击高度、冲击次数、泥浆密度回转钻进原理：用钻机回转器或孔底动力机具转动钻头来破碎孔底岩石的钻进方法分类：钻头：硬质合金、金刚石、牙轮、钢粒、刮刀动力位置：地面动力、孔底动力破碎岩石：取芯、扩孔、全面工艺参数：钻压、转速、泵压、泵量、泥浆密度……水井施工主要问题核心：大直径钻探1）排渣问题：过流断面大→流速慢→携渣效率低2）取芯问题：岩芯直径大→超过钻机提升负载3）扩孔问题：钻孔尺寸大→钻具钻头加工复杂、钻进效率低、成本高，容易造成钻进事故4）软岩问题：容易糊钻（钻头打滑）、缩径（地层坍塌）、扩径（掉钻）1.3水井成井工艺安装井内取水装置的技术工作，保证成井水质/量使含水层（目的层）的水自由流入井内封闭或隔离非目的层的水，防止地下含水层的水相互串通或污染主要工作内容:1.选择井管2.下井管3.填砾4.止水5.洗井6.抽水试验（1）选择井管井管类型井壁管：安装在非取水层，起隔水护壁作用滤水管：安装在开采含水层，起滤水挡砂和护壁作用沉砂管：安装在井底部，沉积水中泥沙，防止淤塞过滤管（2）选择井管滤水管普通井管骨架滤水管缠丝滤水管网状滤水管贴砾滤水管笼状滤水管玻璃钢滤水管加工圆孔滤水管直缝滤水管筋条滤水管桥式缺口滤水管打孔切缝打断3D缠丝缠网贴砾(2）下井管准备工作：强度校核、探井（井深、井斜、井径）、破壁（清除泥皮）、换浆（更换井内泥浆）下管方法：直接提吊法：直接用卷扬机将井管提吊下入井内托盘提吊下管法：钻杆/钢绳托盘下管法二次下管法：将井管分两次下入井内，井内对接浮力塞提吊下管法：利用井内液体对封底的井管产生浮力综合提吊法(3）填砾定义：在滤水管和井壁之间围填砾料目的：在滤水管周围形成人工过滤层，滤水挡砂砾料选择：质量、直径、均匀性、填砾厚度、砾料量估算填砾方法：静水填砾法抽水填砾法送水填砾法钻杆泵入法(4）止水定义：封闭井孔中非开采目的层段的工作目的：隔离有害地下水，防止各含水层的相互串通止水方法：粘土止水：粘土搓成小球投入井中，用工具压实水泥止水：水泥搅拌成水泥浆，泵送至井壁和井管之间检查方法：水位差检查法、泵压检查法、试验扩散检查法(5）洗井定义：清除井壁泥皮，抽出渗入含水层的泥浆，恢复含水层孔隙，抽出细砂颗粒方法：活塞洗井抽水洗井空压机震荡洗井CO2洗井盐酸洗井焦硫酸钠洗井(6）抽水试验意义：获得水井的实际出水量、水位下降与涌水量的变化关系求得含水层渗透系数，查明水质、水温和单孔影响半径等资料检查止水质量和洗井效果方法：潜水泵、离心泵、深井泵、空压机2.1基本概念基础VS地基基础：承担上部结构物荷载并将荷载传递到地层，起承上启下作用，属于结构物的一部分地基：承受基础传来的建筑物荷载的那一部分地层地基处理地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采用的人工处理地基的方法处理对象软弱地基、特殊土地基2.2地基检测方法(1）平板载荷试验通过一定面积的刚性承压板向地基逐级施加荷载，测定地基的沉降随荷载的变化，以确定地基土的承载能力和变性特征的现场试验(2）螺旋板载荷试验将一螺旋形承压板旋入地下试验深度，通过传力杆对螺旋板施加载荷，观测螺旋板的沉降，以获得荷载-沉降-时间关系(3）动力触探利用一定的落锤能量，将一定尺寸一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度（贯入度）来确定土体物理力学性质的现场试验方法(4）标准贯入试验用63.5kg的锤，自76cm的高度自由落下，将长度51cm、外径51mm、内径34.9mm的贯入器击入土中，根据贯入器在贯入30cm得到的锤击数来判定土层的性质(5）静力触探通过一定的机械装备，将一定规格的金属探头用静力以恒定速率压入土层中，同时测量土层对探头的贯入阻力，以此来判断、分析确定地基土的物理力学性质(6）旁压试验将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高，加压使得旁压器横向膨胀，根据试验的读数可以得到钻孔横向扩张的体积-压力关系曲线，据此可用来估计地基物理力学性质(7）十字板剪切试验将十字板头压入孔底软土中以均匀的速度转动，测量得到将土体剪切破坏所需力矩，从而计算出土的抗剪强度(8）扁铲侧胀试验利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯入土中，达到预定深度利用气压将扁铲测头上的刚膜片向外膨胀，分别使膜片中心向外膨胀不同距离（0.05mm和1.10mm）时读取气压值，用以计算地基土参数的原位试验2.3挤密桩定义以振动、冲击或带套管等方法成孔，向孔内填入砂、石、土（灰土、二灰、水泥土）、石灰或其他材料，再加以振实而成为直径较大的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基分类土桩/灰土桩、碎石桩（干冲、振冲、干振）、CFG桩土桩/灰土桩分类：土桩、灰桩、灰土桩、二灰桩加固机理：挤密作用、物化作用、桩体作用施工顺序：排孔法、帷幕法、跳打法施工工艺：管内成桩法、管外成桩法碎石桩定义：利用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，再投入砂、砾石、卵石、碎石等材料并将其挤压至已成的孔中，形成砂石构成的密实桩体，与原桩周土组成复合地基的地基处理方法成桩工艺：干冲碎石桩、振冲碎石桩、干振碎石桩CFG桩在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和后制成具有强度的桩体相比传统碎石桩不易产生鼓胀变形，能大大提高承载力施工方法：沉管法、螺旋成孔法2.4注浆技术定义通常是在地层中钻成一注浆孔，利用注浆泵将具有填充、胶结、固化性能的浆液，通过注浆孔注入到岩土层中的孔隙、裂缝或空洞中，经一定时间后，浆液凝结硬化，以减少岩土层的渗透性和增加其强度及稳定性，从而达到岩土加固、防渗的目的分类施工方式：静压注浆、高压旋喷注浆、深层搅拌注浆注浆材料：粒状浆材、化学浆材、混合浆材用途：加固、防渗、基础托换静压注浆法定义：借助于压力（气、液、电），通过注浆管将浆液注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经一定时间后，浆液凝结充填孔隙或裂缝，将原来松散的颗粒胶结成一个结构强度大、防渗性能好的整体材料类型：粒状浆材VS化学浆材材料选择：根据注浆目的和岩土层导浆通道选择材料性能：渗透、流动、析水、防渗、时间、无毒、成本、其他静压注浆法加固原理：充填、渗透、压密、劈裂、电化学注浆参数：扩散半径、注浆孔孔距、注浆压力、注浆量、注浆顺序、凝结时间静压注浆法材料混合方式：单溶液单管线：凝结时间较长双溶液单管线：孔口混合，凝结时间较短双溶液双管线：孔内混合，凝结时间极短施工方法：钻杆注浆法：打管入土注浆法、钻孔钻杆注浆法套管注浆法：套管护壁注浆法、单过滤管注浆法、预埋花管注浆法高压喷射注浆法施工概述：钻孔→插入注浆管→高压喷射→旋转/摆动/固定提升、成桩分类：根据喷射射流移动方向划分喷射方向旋转→旋喷，形成圆柱形桩体喷射方向小幅度摆动→摆喷，形成扇形桩截面体喷射方向固定不变→定喷，形成壁状桩体高压喷射注浆法加固机理：喷射破坏作用、旋喷成桩作用、固结作用工艺类型：单管法、二重管法、三重管法、多重管法工艺参数：旋转和提升速度2.5深层搅拌定义利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部将软土和固化剂强制拌合，使软土硬结形成加固体，提高地基的强度和增大变形模量，加固体与天然地基形成复合地基，共同承担建筑物荷载分类固化剂材料种类：水泥土VS石灰粉固化剂材料形态：浆液喷射VS粉体喷射工艺流程及对比水泥浆搅拌法：固化材料在施工现场全程储存于密闭系统中，中途不会发生粉尘外溢、污染环境的现象水泥配比直观，材料量化较易，有利于质量控制粉体喷射搅拌法：可以吸收软土地基中的水分，加固含水量高的土层效果更显著固化剂均布在土中，不会产生不均匀散乱现象固化材料量少，无浆液排出，地面无拱起2.6强夯定义通过8~30t的重锤（最大可达200t）和8~20m的落距（最高可达40m）反复对地基土施加很大的冲击能，在地基土中产生冲击波和动应力，可提高地基土强度、降低土的压缩性、改善沙土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等，还可以提高土层的均匀程度，减少未来可能出现的差异性沉降加固机理动力密实→减小土体孔隙动力固结→排出土体水分动力置换→碎石挤入土体中（整式置换/桩式置换）施工工艺2.7排水固结定义先在地基中设置砂井等竖向排水体，在场地分级逐渐加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法分类排水系统：竖向排水体：普通沙井、袋装沙井、塑料排水管水平排水体：砂垫层加载系统：堆载、真空、降水、电渗、联合加压3.1概述定义垂直或稍倾斜的布置于地基中，横截面相对长度较小的杆状构件功能通过杆件的侧摩阻力和端阻力将上部结构的纵向荷载传递到深部地基中通过桩身将横向荷载传递给侧向土体根据承台分类：高承台桩VS低承台桩根据受力分类：抗压桩VS抗拔桩VS岩土挡桩根据施工方法分类：灌注桩VS预制桩沉管灌注桩钻（冲、磨）孔灌注桩人工挖孔桩爆扩灌注桩3.2灌注桩施工工艺1施工前准备2成孔3清孔4下放钢筋笼5浇灌混凝土施工工艺(1）施工前准备：收集技术资料、编写施工组织设计、场地准备（三通一平、复测基线基点、埋设护筒）(2）成孔：回转成孔法：利用地表钻机带动地下钻头回转实现成孔螺旋成孔法：利用螺旋钻具切削、输送钻渣的成孔方法旋挖成孔法：利用钻斗自重和回转，耙齿压入并切削土层，收集切削下来的土块进入斗内，装满后提出孔外冲击成孔法：借助于一定重量的钻头，在一定高度内周期地冲击井底岩石，使岩石受动载破碎而获得进尺冲抓锥成孔法：用具有冲击功能并由锥瓣直接抓取土石的冲抓锥来凿岩成孔人工挖掘成孔法：人工在孔底挖掘取土，每挖一段，浇筑一段混凝土护壁圈，直至设计深度的成孔方法桩孔扩底工艺：人工挖扩、爆扩、钻扩法(3）清孔：清除孔底沉渣、清除孔壁泥皮、降低孔内泥浆相对密度，根据不同成孔工艺选择不同施工方法(4）下放钢筋笼：意义：提高混凝土桩承压能力，增加抗拉和抗剪强度组成：主筋、箍筋、加强筋、保护块吊放：两点起吊法(5）浇灌混凝土：直接浇灌法VS水下导管灌注法灌注参数：初灌量、导管埋深、灌注半径、漏斗高度、灌注强度3.3预制桩定义是在工厂或施工现场预先制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中分类钢筋混凝土预制桩钢管桩钢筋混凝土预制桩施工程序：预制→吊运→堆放→沉桩/植桩→送桩/接桩/截桩(1）预制：考虑长度、场地、模板、骨架、材料、强度(2）吊运：强度、吊点选择、吊装原则、运输原则(3）堆放：按种类/顺序堆放、地面、垫木钢筋混凝土预制桩施工程序：预制→吊运→堆放→沉桩/植桩→送桩/接桩/截桩(4）沉桩：锤击沉桩VS静压沉桩锤击沉桩：利用各种桩锤(包括落锤、蒸汽锤、柴油锤、液压锤和振动锤等)的反复跳动冲击力和桩体的自重，将桩体沉到设计标高的一种施工方法静压沉桩：借助专用桩架自重以及桩架上的压重，通过液压系统或机械系统将压力施加在桩上，将桩逐渐压入地基中钢筋混凝土预制桩施工程序：预制→吊运→堆放→沉桩/植桩→送桩/接桩/截桩(4）沉桩：施工顺序：需要考虑沉桩对土体的挤密作用以及对周围建筑物的影响(1）先沉的桩受水平推挤而造成偏移和变位，或被垂直挤拔造成浮桩(2）后打入的桩因土体挤密和产生超孔隙水压力，难以达到设计标高，造成土体隆起钢筋混凝土预制桩施工程序：预制→吊运→堆放→沉桩/植桩→送桩/接桩/截桩(4）沉桩：锤击沉桩施工过程：桩架