清华大学-土力学-地基处理加密法

《土力学2》第七章地基处理Groundimprovement龚晓南和陈祖煜2003龚晓南和陈祖煜2013砂土粘性土在标准压实功下达到最密时的含水量称为最优含水量，对应的干密度称为最大干密度砂土：不存在最优含水量；完全风干和饱和两种状态易于击实；潮湿状态不易击实第3节加密法Densification目的：降低压缩性，提高强度粘性土dd第3节加密法Densification一机械压密法1静重压密2冲击荷重压密3振动压密二深层挤密法（重点）1砂桩、土桩和灰土桩2振冲桩目的：降低压缩性，提高强度三强夯法四预压固结（重点）加密法1静重碾压Compactionbyrolling羊足碾－粘性土或粉土Sheepsfootroller一机械压密加密法一机械压密法1静重碾压Compactionbyrolling加密法羊足碾－粘性土或粉土Sheepsfootroller一机械压密法1静重-振动碾压Compactionbyrolling加密法一机械压密法2冲击荷重压密夯板压密：适用于填土松砂和湿陷性土影响深度：1.5~2.5m加密法一机械压密法振动平板碾－级配砂或者砂、砾和粘性土的混合土Vibratingplateforhandoperation3振动板压密加密法一机械压密法3振动碾压Compactionbyrolling平滑鼓型振动碾Vibrocompactionforsand加密法一机械压密法第3节加密法Densification一机械压密法1静重压密2冲击荷重压密3振动压密二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩2振冲桩目的：降低压缩性，提高强度三强夯法四预压固结加密法二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩1）沉管、柱锤冲扩法2）材料：砂桩，土桩(原状粉土,粉质粘土再夯入);灰土桩,砂石桩;夯实水泥土桩，二灰桩(加粉煤灰)3）适用于填土,松砂,湿陷性黄土,一般粘性土Sr60%.饱和度高的粘性土不宜4）砂桩挤密后作为均匀地基灰土桩与挤密土构成复合地基加密法-深层挤密法砂桩套管管嘴南水北调中线挤密桩进料口管嘴以砂桩为例套管管嘴加密法-深层挤密法二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩Sad加密法加密法-砂桩二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩砂桩直径、间距设计Hhs1e1hs1Hhs2e2hs2A1=A2=d加密法加密法-砂桩Hhs1e1hs1Hhs2e2hs2A1=A2=d二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩砂桩直径、间距设计条件：Vs1=Vs2A1A2=1+e11+e2总断面积高度固相比例固相体积H1/(1+e1)Vs1=A1H/(1+e1)H1/(1+e2)Vs1=A2H/(1+e2)A1=A2=d例辽宁省湿陷性黄土，灰土桩(1)Sa=90cm,d0=40cm加密前e1=0.96,d=1.379加密后e2=0.61,d=1.679(15点平均)d0(2)承载力，原状土f0k=132kPa桩土应力比n=p/s=3.48,置换率m=0.179,确定其加密后的承载力？加密法-实例二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩公式计算：fk=[1+m(n-1)]s=228kPa载荷试验得到fk=228kPa,s=158kPa,p=550kPa;s/d=0.008.第2节置换法第3节加密法第4节灌浆法第5节加筋法第七章地基处理一垫层置换法二土桩置换法软弱下卧层承载力验算垫层厚度限制复合地基承载力土桩周围土体没有挤密一土桩挤密法复合地基承载力土桩周围土体被挤密二预压固结第3节加密法Densification一机械压密法1静重压密2冲击荷重压密3振动压密二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩2振冲桩目的：降低压缩性，提高强度三强夯法四预压固结加密法源于德国我国70年代引入1)设备,振冲器d=270~420mml=2~3mG=8~20kN2)原理:振:偏心轮旋转,使颗粒移动,振动加密冲:高压水使土颗粒振浮液化固结加密法-深层挤密法二深层挤密法2振冲桩3)填料粗颗粒(粘细粒少);级配好;最大颗粒50mm2225020103111.7()()()SDDD0~10最好10~2020~3030~50差50不宜4)适用于松砂，粉土，素填土,杂填土和一般粘性土,不适用于淤泥和淤泥质土加密法-深层挤密法二深层挤密法2振冲桩第3节加密法Densification一机械压密法1静重压密2冲击荷重压密3振动压密二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩2振冲桩目的：降低压缩性，提高强度三强夯法四预压固结加密法1969年法国1978年中国锤重：8~25t，最大200t落距：8~25m有效深度：5~10m承载力：180~250kPa强夯设备：夯锤，起重机，脱钩装置加固机理：动态能量冲击波的传播挤密土体产生裂缝形成排水通道加快孔压消散加固效果：提高承载力减小沉降降低液化可能降低湿陷性加密法三强夯法优缺点：经济；噪音适用土类：适用土类广高饱和度软粘土慎用第3节加密法Densification一机械压密法1静重压密2冲击荷重压密3振动压密二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩2振冲桩目的：降低压缩性，提高强度三强夯法四预压固结加密法堆载预压降水预压适用饱和软粘土真空预压四预压固结法1堆载预压(Preloading)加密法-深层挤密法pkPa变形eze1ste21）预压原理，原位自重应力s，建筑物附加应力z,预加压力t=(1.2~1.5)z，降低沉降四预压固结法1堆载预压(Preloading)加密法-深层挤密法1）预压原理，原位自重应力s，建筑物附加应力z,预加压力t=(1.2~1.5)z，降低沉降、提高强度强度适用于饱和软粘土:淤泥及淤泥质土、冲填土（填海湖造田）超固结土正常固结tz2)预压历时和加速排水方法例:10m厚饱和软粘土单向渗流固结a=0.5MPa-1k=510-7cm/se0=1.0达到固结度U=94%需要t=1.6年这显然不合适24281vTUe不透水层加密法四预压固结法1堆载预压(Preloading)因此需要采用：砂井固结：加快固结速度，增加水平向渗流加密法3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)不透水层d0平面布置和影响范围单个砂井孔压分布砂井预压固结3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)塑料排水板替代砂井：等效直径砂井缺点:(1)用砂量大造价高(2)颈缩易断dp==0.751.0例：新加坡人工填海吹砂Depositingsand插塑料排水板砂井预压固结3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)例：新加坡人工填海Depositingsand吹砂插塑料排水板堆载（ApplicationofSurcharge）加载过快会失稳砂井预压固结3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)砂井预压固结度计算微分方程三维渗流固结问题－轴对称Carrillo假设成两个方向的渗流固结问题叠加砂井预压固结v++=cvz+=cvrc=vzc=vr3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)微分方程按各自边界条件分别求解，积分后得到固结度，假设n为井径比=de/dw砂井预压固结1-U=(1-Uzt)(1-Urt)Uzt=1-eUrt=1-eT=vHT=rde3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)思考题：对于加速固结，用砂量不变A增加井径dW、增大间距B减小井径、减少间距de哪个更有效？例单向渗流固结a=0.5MPa-1k=510-7cm/se0=1.0，10m厚U=94%t=1.6年不透水层加密法T=vHT=rde3)砂井预压固结方法四预压固结法1堆载预压(Preloading)上例采用砂井固结dW=25cm,Sa=2.5m，U=94%只需要20天加密法pkPa变形eze1ste2四预压固结法1堆载预压小结加载过快会失稳砂井预压固结度计算1-U=(1-Uzt)(1-Urt)T=rde第3节加密法Densification一机械压密法1静重压密2冲击荷重压密3振动压密二深层挤密法1砂桩、土桩和灰土桩2振冲桩目的：降低压缩性，提高强度三强夯法四预压固结加密法堆载预压降水预压适用饱和软粘土真空预压设计坑底坑底降水深度D坑底降水线板桩降水预压固结四预压固结法2降水预压例建筑基坑降水预压固结四预压固结法2降水预压’zz井点抽水降低地下水位提高自重应力，压密地基土地基土中剪应力没有增加地下水位降低后自重应力增加’=(sat-’)z真空预压固结四预压固结法3真空预压地基土中剪应力没有增加不必控制加载速率-u为什么降水预压和真空预压不会引起土体破坏？堆载预压则可能由于速度太快而造成地基破坏？预压固结四预压固结法4讨论三种预压固结的应力路径K’0K’fqpp’总应力路径有效路径快加载—不排水—破坏分级慢—排水—密实固结为什么降水预压和真空预压不会引起土体破坏？堆载预压则可能由于速度太快而造成地基破坏？预压固结四预压固结法4讨论三种预压固结的应力路径K’0K’f降水真空预压qp’总应力路径有效路径tan=sinK’fK’0=第七章地基处理主要内容为什么要进行地基处理？强度变形渗透性抗震对哪些土进行处理？采用什么样的方法？适用土类、环境1置换法换土垫层复合地基2加密法复合地基砂井预压固结计算3胶结法4加筋法