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注册岩土工程师考试重点知识点总结 完整井当井底钻到不透水层时 (1)K Q为抽水流量 ,分别为两个观测井水位降深 (2)K, Q为抽水流量; 为水位高度 (3)完整井dupuit公式Q R为影响半径 r 为抽水井半径 S为抽水井水位降深 非完整井当未钻到不透水层时 非完整井土层渗透系数k K q 为抽水量 R为影响半径 r 为钻井半径 H为不受降水影响自然水位面到不透水层的距离 为非完整井井底到不透水层高度 为抽水井水位深 流量公式qkiA 水力梯度i水头差/两水头之间距离 土的临界水力梯度与土的物理特征指标ds与n(或e) 渗流力Ji*,临界渗透力J * 多层土求土层的渗透系数平均值 竖直渗透系数平均值 水平渗透系数平均值 土变形计算 , 公式中为第i层土的附加应力 流土,管涌判别 流土 管涌 为细颗粒含量 n 为孔隙率 2 完整井 非完整井 两个观测井K K, K 无观测井Q 常用抽水公式 先期固结压力对沉降的影响 超固结土(为压缩试验施加的附加应力) 当时 欠固结土 十字板剪切试验公式 软土用十字板剪切仪抗剪强度 ; K为板头系数,C为钢环系数 灵敏度 取土器计算 面积比 颗粒分析不均匀系数 曲率系数 当5,在13之间时,为级配良好的砾土 试验数据的统计分析 平均值 标准差 变异系数 修正系数 裘布依方程 抽水工程各点水位降深 r 为该点到各抽水口的距离。 压缩前后土粒体积近似不变 压缩模量公式 岩土工程勘察规范 场地类别是根据场地覆盖层厚度和场地土刚度等因素,按有关规定对建设场地所做的分类。用以反映不同场地条件对基岩地震震动的综合放大效应。 荷载分项系数 对由永久荷载效应控制的组合,取1.35。当验算倾覆、滑移或漂浮时,取0.9; 三轴试验 UU不固结不排水 CU固结不排水 (饱和粘性土) CD固结排水 在不排水条件下,试样在试验过程中的含水量和体积均保持不变,改变只能引起孔隙水压力的同等数值变化,试样受剪前的有效固结应力却不发生改变,因而抗剪强度也就始终不变,无论是超固结土还是正常固结土,UU试样的抗剪强度包线均是一条水平线,即0 天然土层中的土或多或少受到上覆土作用而固结。 三轴中通常用围压来代替和模拟历史上曾对试样施加的先期固结压力 为正常固结 ) 在排水剪切的条件下,孔隙水压力始终为0, 在试验过程中不产生孔隙水压力,所以,。 由于CU前期在围压的作用下对土进行固结,故剪前,土中孔隙水压力为0,剪切过程中由于试样不排水,孔隙水压力越来越大,直到剪切破坏。 10 剪切强度包线和摩尔应力圆 为剪切破坏面与大主应力作用面的夹角。 ,为土的内摩擦角。 相关公式 荷载效应组合 ★按地基承载力确定基础面积,基础埋深,按单桩承载力来确定桩的数量时,传至基础或承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合()。 ★计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合 ★确定基础或桩台高度,支挡结构截面,计算基础和支挡结构内力,以及确定配筋和验算材料强度时,上部传来的荷载效应和相应的基地反力,按承载力极限状态下荷载效应的基本组合 通常取1.35 砂土液化判别 为判别液化击数基准值,对应烈度7,8,9度,考虑近震采用6,10,16(击数取值),考虑远震采用8,12(远震无9度)为标贯深度,为水位深度,为土的粘粒含量百分数,小于3时取3 含水量 2060 土粒比重 密度 , g/cm3 干密度 g/cm3 1.31.8 饱和密度 孔隙比 e , 孔隙率 n 饱和度 土的物理性质(三相比例)指 土的分类中一些细节 1.碎石土中,漂石块石粒径大于200mm含量大于50,卵石碎石粒径大于20mm含量大于50,圆砾角砾粒径大于2mm含量大于50。 2.砂土(粒径大于2mm含量不大于50且粒径大于0.075mm含量大于50的土) 砂土中细分为砾砂(粒径大于2mm含量占全重2550) 粗砂(粒径大于0.5mm含量超过全重50) 中砂(粒径大于0.25mm含量超过全重50) 细砂(粒径大于0.075mm含量超过全重85 粉砂(粒径大于0.075mm含量超过全重50) 3. 粉土和粘性土(粒径小于0.075mm含量大于50的土) Ip小于等于10的土为粉土 Ip在1017或等于17之间的为粉质粘土 Ip大于17的土为粘土 土的密实程度或坚硬程度 碎石土用动探击数划分松散;稍密;中密;密实 砂土用标贯击数划分松散;稍密;中密;密实 粉土用孔隙比划分稍密;中密;密实 粉土的湿度分类稍湿;湿;很湿 粘性土用液性指数划分 坚硬;硬塑;可塑;软塑;流塑; 土的压缩系数划分低,中,高压缩土 低压缩性土 中压缩性土 高压缩性土 。 基底压力 轴心荷载作用 (其中,一般取20KN/m3) 偏心荷载作用 当时应力重新分布, ,其中 用地基承载力特征值及上部荷载情况,确定基础面积 轴心荷载有 (相应于荷载效应标准组合时基底平均压力值) 偏心荷载作用时 不仅满足,还应满足 关于地基承载力的修正 用剪切强度指标按规范方法计算得到的地基承载力不需要修正。 用原位测试,荷载试验及其他经验方法得到的地基承载力特征值尚需宽深修正 基础宽度修正系数,按土的类别查表得; 基础深度修正系数,按土的类别查表得; 地基底面下的土的重度 地基底面以上的土加权平均重度,水位下取浮重度 基底面积的确定 轴心荷载作用下 , 就是,或者; 一般取, 确定基础尺寸后,把按所得尺寸对进行修正验算该地基承载力是否满足。 偏心荷载作用下 先不考虑偏心作用,用轴心荷载的方法,计算出基底面积,按偏心程度预估将基底面积扩大1040,再取,最后计算基底平均压力和基底最大压力是否满足及 ◆可知 由得 浅基础软弱下卧层地基承载力验算 当时,计算基底下卧层顶面附加应力 矩形基础, 条形基础,,为应力扩散角,根据压缩模量比与z/b查表得。 地基基础稳定性验算 地基表层滑动稳定安全系数Ks,用基础底面与土之间的摩阻力的合力与作用于基底的水平力的合力之比来表示,为基底摩擦系数查表得(p699) 地基深层整体滑动稳定性验算 作用于最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗力距与滑动力矩的比值 稳定边坡上建筑物稳定性当垂直于坡顶边缘线的基础底边边长小于或等于3m时,基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合下列要求,且不得小于2.5m 条形基础, 矩形基础,;为基础埋深,为边坡的坡角。 ◆刚性扩展基础设计 刚性材料要满足刚性材料的刚性角(允许的宽高比) 只规定宽高比,有 ◆钢筋混凝土扩展基础设计(基础底板高度,基础底板配筋) 钢筋混凝土条形基础 条基地基净反力,(偏心矩方向在条基宽度方向,取长度为1) 地基净反力 是扣除了基础自身重力后的基地压力 基础底板的高度要满足净反力对材料的剪力作用要求而不被破坏。 剪切力最大的截面在基础底板悬臂根部 有公式 ,为混凝土轴心抗拉强度。 基础底板配筋 弯矩计算在1-1截面或条基,条基墙体材料为混凝土则,墙体材料为砖墙且放角不大于1/4砖长时取 受力钢筋面积 钢混柱下独立扩展基础 竖向轴心荷载作用;,有 ,为冲切锥面以外范围的基底面积 对矩形截面柱的矩形基础,应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力 偏心荷载作用与轴心作用不同点在于,存在冲切破坏锥体最不利的一侧。 ,相应的也发生改变,值考虑冲切锥体最不利的一侧以外范围的基底面积。 基础底板配筋(基础底板的配筋,应按抗击弯计算确定), 柱下独立扩展基础为长宽两方向受力钢筋配置。 MⅠ1/12a21[2lapmaxp-2G/Apmax-pl] MⅡ1/48l-a22bbpmaxpmin-2G/A 故得基础底板受力钢筋面积 , 钢筋混凝土扩展基础构造要求 锥形基础的边缘高度,不宜小于200mm;阶梯形基础的每阶高度宜为300500mm。 垫层的厚度不宜小于70mm;垫层混凝土等级应为c10. 扩展基础底板受力钢板的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm,也不宜小于100mm 墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm;间距不大于300mm;每平方米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1/10,当有垫层时钢筋保护层的厚度不宜小于40mm,无垫层时不小于70mm。 混凝土强度等级不应低于c20。 柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时,板底受力钢筋的长度可以去边长或宽度的0.9倍,并宜交错布置。 钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处,底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置,另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处;在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。 建筑地基基础设计规范对承载力的规定 按土的剪切强度指标计算地基承载力 根据地基土的内摩擦角查表得; 为基底土重度 基底以上土的重度,若在水位线下取有效重度。 地基承载力特征值深宽修正 根据土的性质查表得; 求地基沉降时用的附加应力系数(或平均附加应力系数)只与基础尺寸和层面深度z有关角点法 验算软弱下卧层时,软弱下卧层顶面的附加应力(即基底附加应力扩散到软弱下卧层顶面产生的附加应力)不只与基础尺寸,下卧层埋深有关,还与持力层和下卧层的压缩模量即应力扩散角有关 为什么呢 桩长对荷载传递也有很重要的影响当桩长较大L/d25时,因桩身压缩变形大,桩端反力尚未发挥,桩顶位移已经超过所要求的范围,此时传递到桩端的荷载还很小,因此,很长的桩实际上总是摩擦桩,用扩大桩端直径来提高承载力也是无用的,只能通过减小长径比,即扩大桩身直径,来提高桩端阻力。 单桩破坏模式 屈曲破坏,由于桩身周边不能提供足够的侧向弯曲阻力,桩身在受到桩顶荷载时,向侧向绕曲破坏,屈曲破坏单桩承载力主要取决于桩身自身强度(或取决于桩身材料强度) 整体剪切破坏,桩有足够的自身强度,桩长较短,穿过强度低的土,达到强度较大的土层,在桩端形成滑动土锲的,主要是端阻力承受荷载,而桩端下土出现滑动破坏,主要由桩端地基土强度控制的 刺入破坏,桩长较长,且荷载主要由摩擦阻力承受。摩擦型桩,或桩端入土较深时,桩的破坏模式就是刺入破坏,主要由沉降变形控制的 单桩承载力 静载试验确定单桩承载力(q-s,s-lgt,相对变形标准,) 原位试验确定单桩承载力 单桥静探 双桥静探 经验方法确定单桩承载力 经验方法确定大直径单桩承载力 管桩,嵌岩桩,后灌注桩 单桩承载力的统计 建筑桩基技术规范单桩承载力 单桩极限状态承载能力极限状态和正常使用极限状态 承载能力极限状态1.桩基达到最大承载力(急进破坏和渐进破坏) 2.桩基发生不适合继续承载的变形 3.桩基发生整体失稳,主要位于岸边,斜坡的桩基,浅埋桩基存在软弱下卧层的基桩。 正常使用极限状态对应于建筑正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值 (1, 桩基的变形,2,桩身和承台的耐久性) 单桩竖向极限承载力确定 1, 根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力对于陡降型Q-s曲线,取该曲线发生明显陡降的起点。 2, 根据沉降量确定极限承载力对于缓变型Q-s曲线一般可取s4060mm对应的荷载,对于大直径桩可取s0.03D0.06D(D为桩端直径,大桩径取低值,小桩径取高值)所对应的荷载值;对细长桩(L/d80)可取s6080mm对应的荷载。 3, 根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力,取s-lgt曲线尾部出现明显下弯的前一级荷载值。 单桩竖向极限承载力标准值确定(实测承载力数据统计) 实测值, 平均值 标准差 当时, 当时,,为折减系数。 建筑桩基技术规范JGJ94-2008 规定设计等级为甲级,应通过单桩静载试验确定单桩承载力 乙级,当地质条件简单时,可参照地质条件相同的试桩资料,结合静探和经验参数综合确定,其余的应通过单桩静载试验确定。 丙级,可根据静探等原位测试和经验参数确定。 原位测试法混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值 单桥 为桩端阻力修正系数,由桩长L查表得; 为桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值; 为桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值; 当时; 当时,; 为折减系数,有比值查表得; 由曲线关系式确定; 双桥 第i层土的探头平均侧阻力; 为取桩端平面以上4d范围内探头阻力的土层厚度加权平均值与桩端平面下1d范围内探头阻力的平均值 为桩端阻力修正系数,对于粘性土,粉土取2/3,饱和砂土取1/2. 为第i层土桩侧阻力综合修正系数,粘性土粉土为, 砂土 经验系数法 为第i层土的极限侧阻力标准值,可查表得; 为极限端阻力标准值,可查表得, 按照土的物理性质和桩的类型查表得桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值。 大直径桩经验参数法 对于扩底桩,桩变截面以上2d长度范围不计侧阻力; 为大直径桩侧阻力,端阻力尺寸效应系数, 钢管桩(根据经验参数关系确定钢管桩单桩竖向极限承载力标准值) 为桩端土塞效应系数 当时, 当时, (为桩端进入持力层深度,d为钢管桩外径,对于带隔板的钢管桩用代替d,n为隔板分隔数。) 混凝土空心桩 为空心桩端净面积;管桩,空心方桩 为空心桩敞口面积 嵌岩桩 为桩嵌岩段侧阻和端阻的综合系数,与嵌岩深径比,岩石软硬程度和成桩工艺有关,查表得; 后注浆灌注桩单桩竖向极限承载力应通过静载试验确定 液化效应对单桩竖向承载力的影响在计算液化土层的桩极限侧阻力时应乘以土层液化影响折减系数。 桩基的认识 桩长的参考标准决定桩长应该根据土层的竖向分布特征,选择地基土持力层(摩擦持力层和桩端持力层) 一些规定 1.一般选择较硬土层作为桩端持力层,桩全断面进入持力层深度粘性土不小于2d,砂土不小于1.5d,碎石类(包括强风化岩)土不小于1d; 2.当存在软弱下卧层时,桩端下硬土层厚度不小于4d; 3.当硬土层较厚,且施工许可时,桩的全断面进入持力层深度宜达到桩端阻力的临界深度(即再深,桩端阻力也不增加了)。临界深度砂与碎石类土的临界深度为310d,随密度提高而增大,粉土和粘性土的临界深度为26d随土的空隙比减小而增大。 4.岩溶地区灌注桩基,岩面平整且上覆层较厚时,嵌入微风化或中风化岩体的深度宜为2d或不小于0.2m;嵌岩灌注桩周边嵌入完整或较完整的未风化,微风化中风化硬质岩体的最小深度不小于0.5m。 5.承受水平荷载的桩,其入土长度应大于有效桩长,即对水平荷载发挥有效抗力的长度 桩径的参考标准首先考虑各种成桩的最小直径要求 打入预制桩不小于25cm;干作业钻孔桩不小于30cm;泥浆护壁钻孔桩冲孔桩不小于50cm;人工挖孔桩不小于80cm。 要考虑桩身强度来确定桩截面 桩长径比的参考标准根据施工因素适当考虑桩身失稳,来确定桩长径比。 对于摩擦桩或端承摩擦桩,桩身压力由桩侧摩阻力传递到桩周土中,轴向压力是随深度减小的,事实上不存在桩身压屈失稳的问题;而对于端承桩或摩擦端承桩,桩端持力层强度低于桩身强度时,优先考虑采用扩底灌注桩。 当高承台桩露出地面的长度较大,或桩侧土为可液化土,超软土的情况才考虑压屈失稳的问题 按施工垂直度偏差控制长径比,如设计最小中心距一般为2.5d,桩的允许水平偏差为d/4,垂直度允许偏差为1,由此得以保证相邻桩端不交汇的条件是桩长径比小于等于60. 桩的中心距的确定需要考虑的因素 考虑剂土桩成桩过程中的剂土效应 考虑群桩效应p748 考虑邻桩干扰效应 地基变形与沉降 计算地基沉降量 1.分层总和法(假设地基土压缩变形不允许侧向膨胀,完全采用侧限条件下的压缩性指标) 有,为第i层上的平均附加应力(i-1层底附加应力-i层底附加应力)/2。 或, 为第i层的压缩系数,为在自重压力下的孔隙比,为第i层土上的平均自重压力,在施工加压后第i层土上层顶压力(平均附加应力平均自重压力) 或, 为施加附加应力后,地基压缩变形后第i层土的孔隙比。 分层厚度不大于0.4b,遇水位面,分层面的需要分层。 2. 建筑地基基础设计规范方法 引入平均附加应力系数,是分层总和法的简化 为沉降计算经验系数,按与关系,压缩模量当量值查表得; 压缩模量当量, 基底附加应力 为基础底面至第i层土底面范围内的平均附加应力系数,按l/b和z/b查表得 为角点下平均竖向附加应力系数,中心点下沉降计算需要采用角点法计算中心点竖向平均附加应力系数。 地基沉降计算深度 当无相邻荷载影响,基础宽度在130米范围内时,基础中心点的地基沉降计算深度, 有 关于地基承载力 临塑荷载,(塑性变形区取) 为基底标高以上土的重度;为内摩擦角(弧度) 当,有,为基底内土的重度; 当,有,为基底内土的重度 桩顶作用效应 竖向力 轴心竖向力作用下; 偏心竖向力作用下 水平力 荷载效应标准组合作用下,竖向力要满足以下公式; 轴心竖向力作用下 偏心竖向力作用下 考虑承台效应的复合桩基竖向承载力特征值 不考虑地震作用时 考虑地震作用时; 负摩擦力桩基竖向承载力的影响 对于摩擦型桩,由于持力层的压缩性大,负摩擦力引起下拉荷载,桩基随之下沉,负摩擦力减小,达到平衡,一般近似中性点以上侧阻力为0;、 对于端承桩,由于负摩擦力引起下拉荷载不至于桩基下沉,桩端土压缩性小,所以中性点以上负摩擦力长期作用,应计算中性点以上负摩擦力引起的长期下拉荷载,下拉荷载作为外荷载的一部分验算桩的承载力; 负摩擦力引起的下拉荷载必然引起桩基沉降,当桩周土沉降均匀,建筑对不均与沉降不敏感时,负摩擦力引起的沉降不至于危害建筑的正常使用,因此不必验算沉降。但当各桩基周围受到不均匀堆载,不均匀降水,或土层自身不均匀时,将出现不均匀沉降,各桩因负摩擦力引起的下拉荷载和沉降也是不均匀的,因此要考虑负摩擦力验算桩基沉降。 中性点深度计算一般存在的关系查表得,为可压缩层下限深度 中性点以上负摩擦力标准值的计算 ;为负摩擦力系数 当由于土的自重引起的负摩擦力 当由于地面大面积堆载引出的负摩擦力 考虑群桩效应的下拉荷载计算 为负摩擦力群桩效应系数;; 分别为纵横方向中心距; 为中性点以上土层厚度加权平均负摩擦力标准值; 为中性点以上土层厚度加权平均重度。 承受拔力的桩基,验算群桩抗拔承载力; 两种破坏模式整体破坏和非整体破坏; 整体破坏时 非整体破坏时 为整体破坏时基桩抗拔承载力 为非整体破坏时基桩抗拔承载力;为抗拔系数 群桩基础所包围的体积的桩土总自重除以总桩数; 桩基自重,地下水位以下取浮重度。 对于季节性冻土的抗冻稳定性验算;对于季节性冻土上轻型建筑的短桩基础 整体破坏; 非整体破坏 为冻深影响系数,由标准冻深查表得; 为切向冻胀力; 为标准冻深; 为基桩承受的承台底面以上的建筑自重,承台,土的自重标准值 对于膨胀土上轻型建筑的短桩基础,验算其抗拔稳定性 呈整体破坏 呈非整体破坏 为大气影响急剧层中第i层土的极限胀切力,由现场浸水试验确定; 对于桩距不超过6d的群桩基础,持力层下存在承载力低于持力层承载力1/3的软弱下卧层时,应验算软弱下卧层的承载力 ;是经过深度修正的软弱下卧层地基承载力特征值 上式是按实体基础考虑,验算下卧层地基承载力 桩基水平承载力和水平位移 水平静载试验 成果曲线(水平力-时间-位移);(水平力-位移梯度) (水平力-最大弯矩截面钢筋应力) 单桩水平承载力 有静载试验资料时 对于预制桩,钢桩,配筋率不小于0.65的灌注桩,单桩水平承载力可根据水平静载试验地面处桩身水平位移为10mm(对水平位移敏感的建筑取6mm)所对应水平荷载的75作为水平承载力特征值。 对于配筋率小于0.65的灌注桩,取水平静载试验临界荷载的75作为水平承载力特征值。 无静载试验资料时 桩身配筋率小于0.65的灌注桩水平承载力估算 为桩的水平变形系数; 根据桩顶竖向力性质决定,压力取正,拉力取负; 桩截面模量,圆形截面取2,矩形截面取1.75; 桩身混凝土抗拉强度设计值;为桩身最大弯距系数;桩身配筋率 为桩顶竖向力影响系数,竖向压力取0.5,竖向拉力取1.0; 为荷载标准组合下桩顶竖向力; 换算截面面积;圆形截面, 方形截面 桩身换算截面受拉边缘的截面模量; 圆形截面; 方形截面; 为扣除保护层后圆形直径,方形截面的边长; 钢筋弹性模量和混凝土弹性模量的比值; 桩的水平承载力由水平位移控制(即桩身强度很大,不作考虑),无水平静载资料时,预制桩,钢桩配筋不小于0.65的灌注桩的水平承载力特征值估算 为水平变形系数; 为水平位移系数 EI为桩身抗弯刚度; 对于钢筋混凝土桩,为混凝土的弹性模量,为桩身换算截面惯性距; 圆形截面;方形截面 群桩基础水平承载力 群桩效应综合系数 所谓复合地基 1,加固区由基体和增强体两部分组成; 2.在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载作用。 竖向增强体复合地基承载力的计算 为复合地基极限承载力; 为桩体极限承载力; 天然地基极限承载力; 分别为在复合地基中,桩,桩间土的实际极限承载力修正系数; 分别为复合地基破坏时,桩体发挥极限强度的比例(发挥度),桩间土发挥极限强度的比例(发挥度) m为复合地基置换率,有 对于刚性桩和柔性桩复合地基,桩体极限承载力 1,, 2,;q为桩体极限强度 上两式中取小值; 对于散体材料复合地基,桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的最大侧限力 ; 为桩周土体能提供的侧向极限应力; 桩体材料的被动土压力系数。 关于有几种计算方法 1. brauns计算式 为桩体滑动面与水平面夹角; 为桩侧土的滑动面与水平面夹角,由 当时, 由试算; 2. 圆筒形孔扩张理论计算式 p29 3. hughes和withers计算式 同时认为 所以有即 4. 被动土压力法 ; 为桩周土的被动土压力系数 5. wongH.Y计算式,与被动土压力系数原来相同; 水平向增强体复合地基承载力计算 复合地基的沉降计算方法 复合地基沉降分两个部分加固区沉降和下卧层沉降 1. 加固区沉降规范推荐复合模量法 ; 式中; ,分别为桩体压缩模量和土体压缩模量 2. 加固区下卧层沉降 A. 应力扩散法(主要计算下卧层顶面的附加压力) ,为应力扩散角,与双层地基中的应力扩散角不等; 条形基础; B.等效实体法即扣除加固区侧向摩阻力的荷载均布 地基处理技术 1.换填法; 直接在基底一定范围内将软弱土层挖除,换填其他无侵蚀性的低压缩性的散体材料,经过夯实,作为地基持力层。 垫层的作用是提高持力层的承载力,并通过垫层的应力扩散作用,减小地层下的天然土层所承受的压力,这样可以减小基础的沉降量。另外用透水性大的材料作为垫层时,软土中的水分可以部分的排出,加速软土的固结,同时能防止土的冻胀作用。 垫层厚度设计主要是以应力扩散为控制来满足垫层底天然地基的软弱验算。 垫层下天然土层顶面有;的计算可根据软弱下卧层验算方法计算; 垫层厚度不宜大于3m; 垫层的应力扩散角,宜通过实验确定,也可以查表得,主要与基础底面宽度和垫层厚度有关; 垫层承载力宜通过现场试验确定,也可以根据,垫层的土的类型和压实系数(控制干密度和最大干密度之比)查表得 垫层宽度垫层底面的宽度应满足应力扩散的要求,即大于应力扩散角的范围,同时,考虑垫层侧面的侧向支承力; 垫层底面宽度公式 整片垫层的宽度可根据施工要求适当加宽。垫层顶面每边宜超出基础底面不小于300mm,或按垫层底面按开挖基坑经验向上放坡。 垫层施工 垫层材料1砂石,级配良好,不含植物残体,垃圾等杂质。当使用细粉砂时,应掺入不小于总质量30的碎石或卵石,最大粒径不大于50mm,失陷性黄土不能选用砂石等渗水材料。 2.粉质粘土,土中有机质含量不超过5,不得含冻土和膨胀土,当有碎石时,碎石粒径不大于50mm,用于失陷性黄土和膨胀土地基处理时的粉质粘土垫层,垫层中不应夹有砖,瓦,石块 3.灰土,体积配比28或37,土料为粒径不大于15mm的颗粒,不得含有杂质,土料应过筛,灰土用新鲜的消石灰,粒径不大于5mm; 4.粉煤灰,用于道路,堆场和小型建筑物得换垫层,粉煤灰垫层上应上覆0.30.5m的土。 5.矿渣,矿渣松散重度不小于11kn/m3,有机质和含泥量不超过5 6.其他工业废渣,主要考虑质地坚硬,性能稳定,无腐蚀性和发射性危害的工业废渣。 7.土工合成材料。 垫层夯实 粉质粘土采用平碾和羊足碾;砂石采用振动碾和振动压实机 当有效夯实深度内土的饱和度小于0.6时,可采用重锤夯实; 粉质粘土和灰土垫层的含水量宜控制在最优含水量的正负2范围内 质量检验 粉质粘土,灰土,粉煤灰,砂石垫层可用贯入仪检验垫层质量;对砂石,矿渣垫层也可使用轻便触探检验,且均应通过现场试验控制压实系数所对应的贯入度为合格标准; 垫层质量检验必须逐层检验,并检验该层的平均压实系数,取土检验每一垫层的质量时,取土点位于每层2/3深度处; 用贯入仪检验垫层的承载力时,检查点间距不大于4m,对取样的平面间距,大基坑每50-100平方一个检测点,基槽没10-20m一个检测点,每个独立柱基不少于1个。 2.预压法 建筑施工前,用堆土或其他荷载的方法,对地基进行预压,使地基土压密,从而提高承载力和减小沉降量。 预压分几种堆载、真空预压、堆载加真空联合预压、降水预压; 砂井堆载预压法单纯堆载预压需要很长时间,因为软土的渗透性低,排水时间长,所以使用上一般要设置砂井,缩短排水距离,加快软土排水固结; 预压的荷载一般接近设计荷载,必要时可以超出设计荷载1020,一些对沉降要求不严的,可以设置砂井,通过建筑自身重量使地基固结; 施加的荷载在任何时候都不能超过地基的承载能力,以免地基失稳破坏。应逐级加载,前一荷载使地基承载力提升后,再加载下一荷载。即控制加载速度,通过原位测试来进行控制,一般有这几种方法地面沉降速率、边桩水平位移、地基孔隙水压力来检测,地基固结是否达到稳定。因为地基固结相对稳定后才能加载下一级荷载。(知识点地面沉降速率排水砂垫层上设置地基竖向沉降观测点,堆载中心地表沉降每天不超过15mm,对天然地基最大沉降每天不超过10mm;边桩水平位移离预压土体边缘约1m处,打一排边桩,长1.52.0m,打入土中1m,边桩水平位移,每天不超过5mm;地基孔隙水压力地基不同深度埋深孔隙水压力计,控制孔隙水压力不超过预压荷载产生应力的5060即可继续下一级加载;)加载在60kp前的加载速率一般不受制约。 砂井设计一般砂井直径200-300mm,袋装砂井直径一般70-100mm;塑料排水带或袋装沙井的间距取井径的1522倍,一般砂井间距取桩径的68倍(塑料排水带的当量换算直径) 砂井地基固结计算 固结分为竖向固结和径向固结, 竖向固结按照以前学习的固结理论计算 ;; 径向固结 砂井影响范围;砂井等边三角形布置;砂井正方形布置 径向固结有公式 ;; ; 砂井地基平均固结度 建筑地基处理规范建议砂井地基平均固结度计算方法略 地基土抗剪强度 由于固结增加的强度 地基沉降计算 3强夯法 夯击能量大小查表求夯击影响深度, 强夯置换法主要是在夯击后夯坑内田碎石,再用夯锤夯实,形成碎石墩,构成符复合地基或不计桩间土作用的单墩通常软土地基夯实后,置换形成碎石墩地基,不考虑桩间土承载力,按单墩承载力计算 强夯的施工顺序由内而外,隔行跳打, 强夯法施工质量检验 强夯施工结束后应间隔一段时间方能对地基质量进行检验。对碎石,砂土地基间隔12周,对低饱和度粉土和粘性土地基可间隔24周。检验方法宜根据土性选用载荷试验、标准贯入试验等原位测试和室内土工试验,对一般工程采用两种或两种以上的方法进行检验,对重要工程应增加检验项目。饱和粉土地基可用单墩复合地基荷载试验代替单墩荷载试验。 检验点数量,一般建筑,每个建筑物地基的荷载试验检验点不少于3个;强夯置换法地基荷载检验点和置换墩底情况检验数量均不少于墩点数的1,不少于3个。 4.振冲法 何为振冲法;以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心快,使振动器产生高频振动,同时开动水泵,由喷嘴喷射高压水流,在边震边冲联合作用下,将振动器沉入土中预定深度,清空后向孔内追段填入碎石,在振动的影响下被震密挤实,达到要求的密实度,从而形成大直径的密实桩体。 振冲法可分为震冲置换法和震冲密实法;粘性土中通常是震冲置换法;砂土中主要是振动挤密法或振动液化法;当软弱地基或不良地基的不排水抗剪强度小于20kp,土的侧向不能提供最够的侧向约束力,始终不能形成桩体,所以不适合采用震冲置换法。 桩孔布置与加固范围;处理的范围一般大于基底面积,对一般的地基,在基础外边缘应扩大12排桩,对可液化地基,在基底外边缘扩大的范围不小于基底下可液化土层厚度的1/2. 桩间距根据上部荷载大小和场地土层情况,并结合振冲器的功率大小考虑; 桩长的确定当相对硬层埋藏深度不大时,应按相对硬层埋深确定;相对硬层埋深较大时,按建筑物地基的变形允许值确定;桩长不宜小于4m。可液化地基中,桩长应按要求的抗震处理深度确定,桩顶铺设300500mm厚的碎石垫层。 填料的选择桩体材料的含泥量不大于5的碎石、卵石、矿渣或其他性能稳定的硬质材料,不宜使用风化易碎的石料,对应振冲器功率选择填料粒径;30kw----2080mm ;55kw------30100mm;75kw-------40150mm; 承载力计算 根据复合地基原理;初步设计用单桩承载力特征值和桩间土荷载试验得到的处理后的桩间土承载力特征值(无经验值时可取天然地基土的承载力特征值); ;为面积置换率,; 为等效影响直径;与布桩形式和桩间距有关; 等边三角形布桩1.05S; 正方形布置1.13S 矩形布桩; S分布为桩间距,矩形布桩时的长桩间距、短桩间距; 简化计算无荷载试验的小型工程;复合地基承载力特征值可用 ; n为桩土应力比,无实测资料时取24; 沉降计算 复合土层的压缩模量理论;有 质量检验振冲施工结束后,取除砂土地基外,应间隔一定时间后方可进行质量检验,对粉质粘土地基振冲施工后2128天,对粉土地基可取1421天。 单桩荷载试验数量为桩数的0.5,且不少于3个; 对碎石桩检验可采用动探进行随机检查;对桩间土的检验在处理深度内用标贯和静探进行; 不加填料的砂土地基,承载力检查采用标贯,动探,荷载试验和其他方法。检验点数量为振冲点数量的1,不少于5个; 复合地基荷载试验数量不应少于总桩数的0.5,且单个工程不少于3个点; 5砂石桩 为了挤密加大深度范围内的松软土,常用挤密桩的方法。先打人桩管,拔出桩管后向孔内填入砂或其他材料并加以捣实而成; 作用是挤密桩周的松软土层,使桩和挤密后的土共同组成基础下的复合土层,作为持力层,从而提高承载力和减小地基变形;砂桩能有效防止松砂地基的地震液化。 主要学习砂桩,砂桩的作用挤密、排水。前者是以挤密松散土层为主,后者在于加速饱和软土排水固结。 砂桩桩径与桩距砂石桩直径可采用300800mm,可根据地基土质情况和成桩设备等因素确定;对饱和粘性土地基宜采用较大的直径。砂桩的平面布置可采用等边三角形或正方形,对于松散地基,采用等边三角形布置可使地基挤土较为均匀; 桩距的确定尽可能采用原位测试的方法,对粉土和砂土地基,不宜大于砂石桩直径的4.5倍,对粘性土地基不宜大于砂石桩直径的3倍。 桩距的确定也可以按公式计算的方式确定 松散粉土和松散砂土地基 等边三角形布置;为修正系数,考虑振动下沉密实作用时取1.11.2;不考虑振动下沉密实作用取1.0; 正方形布置 对于粘性土地基等边三角形布置;正方形布置 复合地基承载力同振冲法章节 施工材料选用桩孔内填料宜用砾砂,粗砂,中砂,圆砾,角砾,卵石或石屑等硬质材料。填料中含泥量不得大于5,并不得含有大于50mm的颗粒。 砂石桩施工一般采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩方法;当为消除粉细砂和粉土的液化时,宜用振动沉管成桩法; 砂石桩的施工顺序对砂土地基应从外围或两侧向中间;对于粘性土宜从中间向外围或隔排施工,在既有建筑临近施工时,应背离建筑物方向进行。 施工质量检测施工后应隔一定时间进行质量检测,对饱和粘性土应等到超孔隙水压力基本消散后进行检测,一般间隔不宜小于4周,大于砂土,粉土,杂填土地基不宜少于1周。 质量检验可采用单桩荷载试验,对桩体可采用动力触探检验,对桩间土可采用标贯,静探,动探和其他原位测试的方法,检测数量不少于桩孔数量的2。竣工验收质量检验应采用单桩复合地基和多桩风和地基荷载试验,试验数量不少于总桩数的0.5,且每一单体建筑不少于3个; 6水泥土搅拌法 水泥土搅拌法是利用水泥,石灰等材料的固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和浆液或粉末的固化剂强制搅拌,经拌合后的混合物发生一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性,水稳定性和一定强度的加固体; 一般处理深厚软土而荷载又比较大的地基 水泥土中土与固化剂的配比和预期水泥土达到的强度值宜