土力学1214章.pptx

Section 2 Foundation investigation and collection of information of engineering geology一、地基设计所需的地质资料一、地基设计所需的地质资料（自学）（自学）Geology information needed for foundation design二、地基勘察二、地基勘察(Foundation investigation)1.1.一般要求一般要求(General request)（自学）（自学）2.2.勘察范围及勘探点的布置勘察范围及勘探点的布置 Investigation range and arrangement of exploratory point3.3.勘察方法勘察方法 (Investigation method)第二节第二节 地基勘察与工程地质资料的收集地基勘察与工程地质资料的收集（1 1）坑探）坑探 (Pit exploration)（2）钻探（）钻探（Drilling，boring）（3）地球物理勘探（）地球物理勘探（Geophysical exploration）（4）原位测试（）原位测试（field test）4.4.取样及室内试验取样及室内试验 Sampling and Laboratory test5.5.勘察报告的编写勘察报告的编写 Writing of investigation report 6.6.资料整理与分析资料整理与分析 Collection and analysis of information1.1.按基础刚度分类按基础刚度分类 Classified by footing rigidity（1 1）刚性基础）刚性基础(Rigid footing)（图（图12-2）第三节第三节 基础形式的选择及埋置深度、基础形式的选择及埋置深度、平面尺寸的确定平面尺寸的确定Section 3 Choice of footing type and determination of embedded depth and plane size of footing一、水工建筑物常见基础的类型及选用一、水工建筑物常见基础的类型及选用 Common types and application of footing for hydraulic structures（2）柔性基础(Flexible footing)2.2.按基础结构形式分类按基础结构形式分类 Classified by structural type of footing（1）浅基础）浅基础(shallow foundation)单独基础单独基础(Single footing)（图（图12-3）条形基础条形基础(Strip footing)（图（图12-4）浮筏基础及箱式基础浮筏基础及箱式基础（图（图12-5和图和图12-6）Floating foundation and box foundation 倒拱底板基础倒拱底板基础(Inverse arch board)（图（图12-7）(2)(2)深基础深基础（D5m）Deep foundation 桩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙等桩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙等 Pile foundation，caisson，box caisson，diaphragm wall Determination of foundation embedded depth and planar size1.埋深埋深的概念的概念(Concept of embedded depth)2.埋深的确定埋深的确定(Determination of embedded depth)（1）考虑使用要求）考虑使用要求（2）持力层有足够的承载能力）持力层有足够的承载能力（3）必须低于冻结深度必须低于冻结深度0.25m（4）必须低于水流的冲刷线必须低于水流的冲刷线3.基础的平面尺寸基础的平面尺寸Determination of plan size of foundation依据上部结构的布置和尺寸、荷载的大小以及地基的承依据上部结构的布置和尺寸、荷载的大小以及地基的承载能力确定载能力确定二、基础埋深和平面尺寸的确定二、基础埋深和平面尺寸的确定拟定的基础尺寸应满足地基强度要求拟定的基础尺寸应满足地基强度要求为防止产生过大不均匀沉降，最大、最小基底压力还应满足下列条件为防止产生过大不均匀沉降，最大、最小基底压力还应满足下列条件对粘性土地基对粘性土地基对砂性土地基对砂性土地基(12-1，b)(12-1，a)第四节第四节 地基验算地基验算Section 4 Check calculation of foundation一、按稳定性与变形要求校核地基一、按稳定性与变形要求校核地基(一)地基稳定性验算1、水平滑动验算2、深层滑动验算3、抗倾覆稳定性验算 4、渗透稳定验算堤坝或透水地基，需进行渗透稳定验算，满足规范中流土和管涌的判别标准。否则另行设计。1.水平滑动水平滑动（Horizontal slide）（1）沿基础地面的水平滑动验算（图）沿基础地面的水平滑动验算（图12-9）(12-2)（2）挡土墙墙后有填土的水）挡土墙墙后有填土的水平滑动验算平滑动验算（图（图12-10）（3）带裙板或抗滑桩建筑物）带裙板或抗滑桩建筑物的水平滑动验算的水平滑动验算 1）沿沿 abef 滑动时滑动时 （图（图12-11）(12-3)(12-4)PaPp 2）当沿）当沿 abcdef 滑动时（图滑动时（图12-11）3）带抗滑桩的底板（图）带抗滑桩的底板（图12-12）Pa图图12-12(12-5)(12-6)2.2.深层滑动稳定验算深层滑动稳定验算 Check calculation of deep slide 采用圆弧滑动法验算采用圆弧滑动法验算3.3.倾覆稳定性的验算倾覆稳定性的验算 Check calculation of overturning stability4.4.渗透稳定验算渗透稳定验算 Check calculation of seepage stability(12-7)(12-8)图图12-13(二)基础沉降验算1、要求：沉降沉降ss 沉降差沉降差 s s2、几个基础沉降特征值（名词解释或填空）（名词解释或填空）：沉降、沉降差、倾斜、局部倾斜第五节第五节 现场观测现场观测（自学自学）Section 5 Field observationChapter 14 Foundation improvement第十四章第十四章 地基处理地基处理建筑物上部结构基础建筑物上部结构基础地基地基 由于建筑物的修建而引由于建筑物的修建而引起应力状态改变的土层起应力状态改变的土层基础基础是建筑物中连接上部结构是建筑物中连接上部结构和地基的部分，可调整上和地基的部分，可调整上部结构对地基的荷载分布部结构对地基的荷载分布地基设计两大要求：地基设计两大要求：1、控制变形、控制变形 沉降沉降ss 沉降差沉降差 s s2、控制稳定、控制稳定 P计算计算 Pb（地基承载力）（地基承载力）天然地基天然地基人工地基人工地基第一节第一节 概概 述述Section 1 Introduction1.1.地基类型的采用地基类型的采用(Adoption of foundation types)2.2.水工建筑物常用的地基处理方法水工建筑物常用的地基处理方法（P346表表14-1）Common foundation improvement methods used in hydraulic structuresSection 2 Foundation treatment for soft clayey soil一、置换拌入法一、置换拌入法(Replacement methods)1.1.换土垫层法换土垫层法(Exchanged cushion method)（1）适用范围：厚度不大的软弱土层地基适用范围：厚度不大的软弱土层地基适用范围：厚度不大的软弱土层地基适用范围：厚度不大的软弱土层地基（2）施工步骤：挖出施工步骤：挖出施工步骤：挖出施工步骤：挖出换填换填换填换填（3）砂垫层的主要作用）砂垫层的主要作用(Main functions of cushion)提高地基的承载力提高地基的承载力 减小沉降量减小沉降量 加速软弱土层的排水固结加速软弱土层的排水固结 防止冻胀及消除膨胀土地基的胀缩作用防止冻胀及消除膨胀土地基的胀缩作用第二节第二节 软粘土地基处理软粘土地基处理 砂垫层厚度的确定（图砂垫层厚度的确定（图14-1）条形基础条形基础 矩形基础矩形基础 为垫层的压力扩散角，可按为垫层的压力扩散角，可按P348表表14-2选取选取 砂垫层厚度不宜大于砂垫层厚度不宜大于3 m，也不宜小于，也不宜小于0.5 m 砂垫层宽度的确定砂垫层宽度的确定(14-1)（3）砂垫层的设计砂垫层的设计(Design of sand cushion)(14-2)(14-3)(14-4)承载力的确定承载力的确定 变形计算变形计算（4）砂垫层的施工（砂垫层的施工（自学自学）（5）土垫层和灰土垫层（）土垫层和灰土垫层（自学自学）（6）土工布在垫层中的作用）土工布在垫层中的作用 (Vibroflotation replacement method)（1）方法简介）方法简介(Method introduction)原理和应用原理和应用 适用土质：加固软粘土适用土质：加固软粘土 振冲器（图振冲器（图14-2）和制桩步骤（图）和制桩步骤（图14-3）桩的直径和平面布置桩的直径和平面布置 一般桩径一般桩径0.61.0m，孔距，孔距13m2.2.振冲置换法振冲置换法 振冲法施工示意振冲法施工照片振冲法施工振冲法施工 (Vibroflotation replacement method)（1）方法简介）方法简介(Method introduction)原理和应用原理和应用 适用土质：加固软粘土适用土质：加固软粘土 振冲器（图振冲器（图14-2）和制桩步骤（图）和制桩步骤（图14-3）桩的直径和平面布置桩的直径和平面布置 一般桩径一般桩径0.61.0m，孔距，孔距13m2.2.振冲置换法振冲置换法 加固范围加固范围(Improved scope)适当超出基础面积：适当超出基础面积：12排桩，排桩，34排桩排桩 桩位布置（桩位布置（Arrangement of pile location）桩距桩距1.52.5m；正方形或梅花形；正方形或梅花形 桩长的确定（桩长的确定（Determination of pile length）4m；桩长的确定须考虑硬层深度；桩长的确定须考虑硬层深度 承载力计算（承载力计算（Calculation of bearing capacity）承载力由复合地基载荷试验确定，也可按下列计算：承载力由复合地基载荷试验确定，也可按下列计算：对小型工程、初步设计无现场资料时，可按下式计算对小型工程、初步设计无现场资料时，可按下式计算(14-5)（2）设计与计算（）设计与计算（Design and calculation）(14-6)变形计算（图变形计算（图14-4）Deformation calculation （3）振冲置换法施工（自学）振冲置换法施工（自学）(14-7)图图14-4 High pressure jet grouting(Revolve jet method)（1）原理）原理(Principle)（2）施工工序）施工工序(Construction procedure)（图图14-5）（3）分类）分类(Classification)（P353表表14-3）（4）适用范围及优点）适用范围及优点(Applicable scope and merit）水利水电工程中的常用方法，主要用于形成水利水电工程中的常用方法，主要用于形成防渗墙防渗墙和和 对对堤、坝进行防渗加固堤、坝进行防渗加固 用于较软土层，但对砂类土、粘性土、黄土和淤泥均可用于较软土层，但对砂类土、粘性土、黄土和淤泥均可酌情使用酌情使用3.3.高压喷射注浆法（旋喷法）高压喷射注浆法（旋喷法）图图14-5高压喷射注浆高压喷射注浆（1）原理）原理(Principle)（图图14-6）（2）施工工艺）施工工艺(Construction procedure)（图（图14-7）（3）适用土类及优点）适用土类及优点(Applicable soil and merit)4.4.深层搅拌法深层搅拌法(Deep soil mixing)图图14-7深层搅拌机图图14-6二、排水固结法二、排水固结法(P355)(P355)Drained consolidation method1 1、原理、原理2 2、适用范围：透水性低的软粘土。、适用范围：透水性低的软粘土。加压系统加压系统排水系统排水系统3 3、分类、分类堆载预压堆载预压真空预压真空预压砂井预压砂井预压袋装砂井袋装砂井塑料排水板塑料排水板砂井预压法的施工步骤砂井预压法的施工步骤真空预压法真空预压法堆载预压法和真空预压法的区别堆载预压法和真空预压法的区别图图14-12图图14-13三、反压法三、反压法(Loading berm method)1.1.简介简介(Introduction)（图（图14-13）2.2.反压台尺寸的确定反压台尺寸的确定 Determination of size of the loading berm四、土工合成材料的应用四、土工合成材料的应用 Application of geosynthetics1.1.特点特点(Features)（1）轻质、柔性、高强、耐腐蚀）轻质、柔性、高强、耐腐蚀（2）批量生产、成本低、运输和施工方便）批量生产、成本低、运输和施工方便（3）适应性强）适应性强2.2.作用作用(Function)（1）过滤作用）过滤作用(Filtration)（2）加筋作用）加筋作用(Reinforcing)（3）排水作用）排水作用(Drainage)（4）隔离作用）隔离作用(Isolation)（5）防护作用）防护作用(Protection)（6）封闭作用）封闭作用(Closing)Section 3 Foundation treatment for loose soil第三节第三节 松散土地基处理松散土地基处理一、一、重锤夯实法重锤夯实法1 1、原理：利用落锤击实功使基土压密、原理：利用落锤击实功使基土压密2 2、使用范围：透水性较好的基土，、使用范围：透水性较好的基土，浅层加固浅层加固3 3、夯实机具：小型起重机、夯锤重、夯实机具：小型起重机、夯锤重15-30kN15-30kN，落距落距3-4m3-4m二、二、强夯法强夯法1 1、原理：非饱和土与重锤夯实法相同，但饱和、原理：非饱和土与重锤夯实法相同，但饱和土机理完全不同。是利用高冲击功，使基土产土机理完全不同。是利用高冲击功，使基土产生冲击波和很大的动应力，土的结构和应力状生冲击波和很大的动应力，土的结构和应力状态改变，土层液化，土质变密，达到加密和提态改变，土层液化，土质变密，达到加密和提供强度的效果供强度的效果2 2、使用范围：透水性较好的基土，、使用范围：透水性较好的基土，深层加固；深层加固；对加密饱和砂土的效果最显著。对加密饱和砂土的效果最显著。3 3、夯实机具：高吨位起重机、巨锤重、夯实机具：高吨位起重机、巨锤重80-300kN80-300kN，最重达，最重达2000kN2000kN，高落距，高落距8-20m8-20m，也有高达，也有高达40m40m图13-18图图14-145.强夯法与重锤夯实法的区别强夯法与重锤夯实法的区别（P363表表14-4）Difference between dynamic compaction and heavy hammer compaction1.原理原理(Principle)2.适用范围适用范围(Applicable scope)3.振冲孔位的布置振冲孔位的布置 Arrangement of vibroflotation hole三、振冲挤密法三、振冲挤密法(Vibro-compaction)振冲孔间距可按下式计算：振冲孔间距可按下式计算：式中式中V为原地基达到规定密实度单位体积所需的填料量，为原地基达到规定密实度单位体积所需的填料量，可按下式计算：可按下式计算：（4）与碎石桩法的联系和区别）与碎石桩法的联系和区别 Difference between gravel pile and vibro-compaction 四、爆炸挤密法四、爆炸挤密法(Blasting compaction)第四节第四节 特殊土地基处理（自学）特殊土地基处理（自学）(14-15)(14-16)小结：小结：1.1.换土垫层法施工步骤及垫层的作用（换土垫层法施工步骤及垫层的作用（P347)P347)2.2.振冲置换法（碎石桩法）的施工步骤及原理振冲置换法（碎石桩法）的施工步骤及原理 （P349)P349)3.3.砂井预压法的施工步骤及原理砂井预压法的施工步骤及原理(P355)(P355)4.4.重锤夯实法和强夯法的区别重锤夯实法和强夯法的区别 （P363)P363)