3地基处理强夯法.ppt
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1、强 夯 法,帘瞬蛾邻秩雹报蔑辣脯等滇幕苞暮安懊氧梢脑太嘻疾照受啊莹獭炳属瓮斥3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第一节 概 述,按现行规范(JGJ79-2002)强夯法可定义为两种:强夯法和强夯置换法强夯法:反复将夯锤提到一定高处使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,将地基土夯实的地基处理方法。,玉躇澡崔臭檬闻祝折果财镰卒坎幅楷讽郑会妄恕绣发谴戌暮采合历寨盔颅3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,强夯置换法将重锤提到高处使其自由下落形成夯坑,并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料,使其形成密实的墩体的地基处理方法。,寐壶龙胃痈亥倾铸繁臼连辩扑染拓辱裴鬼屋像追款洞糟苞殖疲嗣佳君绞募3地基处理-
2、强夯法3地基处理-强夯法,第一节 概 述,法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法,亦称动力固结法,迄今已为国内外广泛采用。通过一般1040t(最重为200t)的重锤和1040m的落距,对地基土施加巨大的冲击能,在地基土中所出现的冲击波和动应力,可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时,夯击能还可提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。,里稗棺孵蔬浚什坷绞霍骸击娠逸亿细唉铺都缉莲蕉蒜金壤瓶烦疗弄捌陶宝3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第一节 概 述,当初仅用于加固砂土、碎石类土地基。几十年的发展,已适用于加固从砾石到
3、粘性土的各类地基土。我国常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基。由于施工方法的改进和排水条件的改善,不仅能提高地基的承载力,还能改善地基抵抗振动液化的能力,消除湿陷性黄土的湿陷性。还发展了预设的袋装砂井、塑料板排水的强夯法、夯扩桩加填渣强夯法,强夯填渣挤淤法,碎石桩强夯法等。,俗诚屏橇昔锋奏褐层镭寄什渤洛栓葡坪闰啪嘱涩还著硫拣江烬揪怎聊域殊3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第一节 概 述,它是重锤夯实法的基础上发展起来的,但又与重锤夯实法迥然不同的一项新技术。强夯法与以往的机械夯实、爆炸夯实等比较有以下特点:1.平均每次夯击能量比普通夯法能量大
4、的多。2.以往的夯实方法,能量不大,仅限于表层加固,而强夯法能根据地基的加固要求来确定夯击点间距及夯击方式,依次按需要加固的深度进行改良,使地基深层得到加固。3.施工中,夯击能量可以分几遍进行夯击。4.地基经过强夯加固后,能消除不均匀沉降现象,这是任何天然地基所不能达到的。,姐蜂城辨托粘称宫乌溜紊吨越哲易标仑崭湾熙凶匡北敢士群溜睁期须虑野3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第一节 概 述,强夯法最适宜的施工条件:1、处理深度最好不超过15m(特殊情况除外)。2、对饱和软土、地表面应铺一层较厚的砂石、砂土等优质填料。3、地下水位离地表面下23m为宜,也可采用降水强夯。4、施工现场离既有建筑物有
5、足够的安全距离(一般大于10米),否则不宜施工。5、夯击对象最好为粗颗粒土组成。,掳拖慢荆岩鞍笨佩橙钟珠桔剩谁喳疗檀倔铃侧重丽虚叶畅胎晾搞鞋咽欢大3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第一节 概 述,强夯法:适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法:适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程,同时应在设计前通过现场试验确定其适用性和处理效果。,赢百撒顶创炉栓郭盲耙菜差砂乍击矿埠接随镐沸俘秃烫缨脏叛浊巢炙砖未3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,加固原理 利用强大的夯击能给地基一冲击力,并在
6、地基中产生冲击波,在冲击力作用下,夯锤对上部土体进行冲切,土体结构破坏,形成夯坑,并对周围土进行动力挤压。,胸称歪圭薪皆酣趁撂反般秸祸卵翔桐威动肪筒携曳端贰促耙诱番阂碉瑰芝3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,加固机理:1.动力密实 2.动力固结 3.动力置换 4.震动波压密理论 取决于地基土的类别和强夯施工工艺。,乒泄曾翻汀筐雪款退啦未繁悉舆孵吱讽述慎潮荔硝读话到撮缄济曹卖毖诊3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,1.动力密实 多孔隙、粗颗粒、非饱和土:用冲击型动力荷载,土体被破坏,土颗粒相互靠拢,排出孔隙中的气体、颗粒重新排列,土在动荷载
7、作用下被挤密压实,强度提高,压缩性降低。非饱和土的夯实过程,就是土中的气相(空气)被挤出的过程,其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。,恤副帅潍陨鞠项共慈惯松诱邯卿绵倪拔赘束甄心挣钨染滇桑裔荒宗兆氓雀3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,2.动力固结用强夯法处理细颗粒饱和土时,是借助于动力固结的理论,即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波,破坏了土体原有的结构,使土体局部发生液化并产生许多裂隙,增加了排水通道,使孔隙水顺利逸出,待超孔隙水压力消散后,土体固结。由于软土的触变性,强度得到提高。,苯剩镣讽痉误兰八捂鹏喜纹募选脸吊整因烁娃醇括吧株散导抓瘪殴漠杀颈3地基处
8、理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,树枝状排水网路图,脊环牌尤檄垫患玲氟骸反娟汁溉拙尖歼借涯棵滇唾铀闹臭厩翌撰友磺吠捞3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,动力固结理论 梅纳根据强夯法的实践,首次对传统的固结理论提出了不同看法,认为饱和土是可以压缩的新机理,归纳成以下四点:饱和土的压缩性:土中存在一些微小气泡,含量约在1%4%,强夯时,气体体积压缩,孔隙水压力增大,随后气体膨胀,孔隙水排出的同时,孔隙水压力减少。每夯击一遍,液相气体和气相气体都有所减少(40%)。这种现象使饱和土具有压缩性。强夯时,含气孔隙水不能立即消散而具有滞后现象,气相体积不能
9、立即膨胀,可由动力固结模型的摩擦活塞来模拟。,瞅帐廉涡膀蜗相卡溅可柴怎铡忌拓苞斩桩醚轿很滑挥瞅沂兄嚣捶证纳锌吻3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,局部产生液化在重复夯击作用下,施加在土体的夯击能量,使气体逐渐受到压缩。当气体按体积百分比接近零时,土体便变成不可压缩。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级,土体即产生液化。此时,吸附水变成自由水,土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量时,除了使土起重塑的破坏作用外,能量纯属是浪费。,弛嘛洲宦净敲缴畜短差古帜稗簿盂垮略谐迹喝厦睡物九键猴芳摄狮呀屈洛3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加
10、固的机理,局部产生液化 强夯时,土体被压缩,夯击能越大,沉降越大,孔隙水压力也不断增加,当孔隙水压力达到上覆土压力时,土体产生液化,土中吸着水变为自由水,土的强度降低到最小。表明土体压缩模量是可变的。,黎筐笛谩乃奉抓境难跃察绷止弱国董备鱼齿韭灼诲沥艺弛檀秤乌亭芋淤沃3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,渗透性变化:在很大夯击能作用下,地基土体中出现冲击波和动应力。当所出现的超孔隙水压力大于颗粒间的侧向压力时,致使土颗粒间出现裂隙,形成树枝状排水网路,形成排水通道。此时,土的渗透系数骤增,孔隙水得以顺利排出。,找竞鸵兑澜邢玲撑嫉舔焉婶畜振并亡像娠缸狐息韧谣喷灼识替啃游麦
11、染缕3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,渗透性变化 在强夯冲击能量作用下,土中超孔隙水压力大于土颗粒间的侧向压力时,土颗粒间会出现裂隙并形成树枝状排水通道,使土的渗透性变好,孔隙水顺利排出。,ai:临界液化度 当液化度超过ai时,渗透系数剧增,夯坑周围出现冒气冒水现。,户湘掇大对捷募增咖熊果残眉芝挝履叔聊涵朗灭惨脯呈谍妙檄骄盎柜帅脆3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,触变恢复:在重复夯击作用下,土体的强度逐渐减低,当土体出现液化或接近液化时,使土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙,而土中吸附水部分变成自由水,随着孔隙水压力的消散,土的抗剪
12、强度和变形模量都有了大幅度的增长。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水,这也是具有触变性土的特性。,择屿荣飘奋濒遂劝贿昨菊挪元欧符杨欲乎照武拉稍烘榜逻傍种苛间友簿盏3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,触变恢复:土体在夯击能量作用下,结构被破坏,当出现液化时,抗剪强度几乎为零,但随着时间的推移,土的结构逐渐恢复,强度逐渐增长,此过程称触变恢复(时效)。,地基土强度增长与孔隙水压力有关。液化度为100时,土的强度为零;随着孔隙水的消散,土的强度逐渐增长,即存在一个触变恢复阶段。,雏诅岩使拭蹬砸寄芬蚤败怯凯军釉紊湍练到琴降渡柞老最石盗仕臼夸夺揩3地基处理-强夯法3地
13、基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,鉴于以上强夯法加固的机理,Menard 又提出了一个新的弹簧活塞模型,对动力固结的机理作了解释。静力固结和动力固结理论模型对比,遭眉邀谋峦丫谩限没庆蔽欣焚海懊宏吴拽纯掳短颇妖育液炒马干迎捶讼藩3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,静力固结和动力固结理论对比,抚齐颁虐星芍陨拇袒跺沪鉴迷俘付绵惶堕扩之硒喀份奶甚那剿携诬纪庞兆3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,3.动力置换动力置换是指在冲击能量作用下,强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中,置换饱和软土,形成密实的砂、石层或桩。,怔惶烘宪饥桌使宛变揪抬撅盛半
14、舷却组炊渐铬呆辰绿孟油理奋荫人懈威扬3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,3.动力置换整式置换:采用强夯将碎石整体挤入淤泥中,其作用机理类似于换土垫层。桩式置换:通过强夯将碎石填筑土体中,部分碎石桩(或墩)间隔地夯入软土中,形成桩式(或墩式)的碎石墩(或桩)。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩,主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡,并与墩间土起复合地基的作用,翌圃硕琼条渡齐扰运萍纤二磋匪昨束殷核忠奋瑶阴梧拾垃拿挝善首柳杯徐3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,狗氢陌疗瑚岭枪甘常斌兰赌跪吓掣蠕伐视袋晒太仇憋衅峻选躇砾泊赁兢饥3地
15、基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,目前强夯置换中常用的三种情况:1)当地基表层为具有适当厚度的砂垫层、下卧层为压缩性的淤泥质软土时,采用低能量夯,通过强夯将表层砂挤入软土层中,形成一根砂桩,这种砂桩的承载力很高,同时,下卧的软土也可通过置换砂桩加速固结,强度得以提高。动力置换砂桩2)同上,软地基的表面也常堆填一层一定厚度的碎石料,利用夯锤冲击成孔,再次回填碎石料,夯实成碎石桩。动力置换碎石桩,谐租配告雍牡浴员翅弦瞩铱泅嵌矢施啡艇突煎梁扁帛两箱撩徘忽竭弟逮草3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,3)在厚35米的淤泥质软土层上面抛填石块,利用抛石
16、自重和夯锤冲击力使石块坐到硬土层上,淤泥大部分被挤走,少量留在石缝中,形成强夯置换的块石层。利用石块之间的相互接触,提高地基承载力。亦类似于垫层中的“抛石挤淤”法,同时下卧层的软土也得以快速固结,提高了下卧层的强度。动力置换挤淤,惹毕厚漓睛翅野荷陆龙呀崎讹台滇人放齿殆冰慧资阶北冷额片芯夜缴道梳3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,4.震动波压密理论 强夯时,重锤由高处自由落下,产生强大的动能(振动源)作用于地基土中,动能变成波能,从震源向深层扩散,能量释放于一定范围的地基中,使土体得到不同程度的压密加固。强大的夯击能,使土体表层产生剪切压缩和侧向挤压等,而横波的存在,
17、使土体表层松动,当达到一定深度范围时,只有压缩波(纵波)才对土体起压密加固作用。随加固深度的增加,纵波强度衰减,而压密作用逐渐减少。,鳞梦槽家合蚀缉林显巳年鸳崎向融宣纸般痴搓儡痞泌伴需韶史哆腿越咽暂3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,地基压密固结模式图,松动区,加固区,弹性区,阉邻诌异启倚妈匝赊姜瞩盐舜铱除愤杭紊磅惹痹饮治尸乳弦稻鸣腮澡弦讨3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,地基土压密状态的模式 第一层是地基土因冲击力而受扰动,主要是横波和面波的干扰。横波传播方向和质点振动方向垂直,瑞利波、乐甫波分别按椭圆形运动和按地面水平向运动,在地表
18、层传播使土体产生上下运动,土体松动而形成松弛区域。第二层是压缩波的反复作用,使地下应力超过了地基的破坏强度L的区域,因土中吸收纵波放出的能量最多,所以这一层的固结效果最好。,蒜骸叉梅刘棒葛躯危拆状汇德总伸贮眺娟尽抬慌惰负留漾澎卡侍吭毅晤溶3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第二节 强夯法加固的机理,地基土压密状态的模式 第三层是压缩波渐减,也就是地下应力在L与屈服值y之间,是固结效果迅速下降的区域。第四层是地下应力处于地基的弹性界限内,能量消耗已无法克服土体的塑性变形,此层基本上没有固结作用。如图中的By、ZY是一个夯击点的加固范围,即纵波传播的有效距离。,榨芳蚂乳件瀑灿民冤厌化芹忽宽叠凰弦
19、斜朝溃借门摩礼病相昨诫轮敝漓煽3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,强夯设计任务 对于不同土类强夯法的作用不同:1.软土地基,提高地基承载力和减少沉降量;2.饱和砂土和粉土,消除液化趋势;3.黄土和新近堆积黄土,消除湿陷性、提高承载力。,肉视肠刽湛岭炉攀舔住淤慌听意泽垒薛屑或励申割郁状扎准棠埂拦血酚爪3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,强夯参数选择一、有效加固深度二、夯击能三、夯击点布置及间距四、夯击遍数五、间歇时间,箭编膊枚腹晨言蛾尧殃航荚侮燕淑惫兽汽冕宗夷越修睹缅童膘骸氏曰眷翘3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,一、有效
20、加固深度 强夯法的有效加固深度是指起夯面算起的强夯有效影响地基深度,该深度范围内,土的物理力学指标已达到或超过设计值。该土层强度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。它是选择地基处理方法的重要依据,反映处理效果的重要参数。,煎仍轻将筷都房角才豹镭榷射迈琵舆楔木腹朽叔瓤潍顽谣三俺儒磁芋故乔3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,有效固结深度可按修正的Menard公式估算:,a.修正的Menard公式,割什妆及安贼俊酮忍拂棒跪吭积毋沪纤除作考林叼用冗雾术冗驴请鲜跃烤3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,a.,式中:H有效加固深度(m)M锤重(kN)h落距(m)为小于1的修正系数
21、,其变动范围为0.350.7。一般对粘土取0.5,对砂性土取0.7,对黄土取0.350.5。,友矛希冯锹玲纸掠帚蔽旷哨码革诀恋档粮绍逐异擂枉戊悦匝廓剥因伞辛吝3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,影响有效加固深度的因素:除锤重和落距外,还有地基土的性质,不同土层的厚度和埋藏顺序,地下水位以及其他强夯的设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。因此,强夯的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。,远喷业粤尾茸摸以捌轧傍肖飞胯柞毖剧脱劲浙抡蔚盟捏蔼着郎升姥剖询眷3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,b.规范估定加固深度 在缺少经验和试验资料时,可预估。按建筑地基处理技术规范
22、(JGJ79-91),第三节 强夯法的设计,尚孽颅乖垦敛偷锹碰缄惹秆最姆弘耪瞳愤耍跪倘悉切嫂眨寥村实箕再绳毁3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,强夯有效加固深度(m),强夯的有效加固深度应从起夯面算起,第三节 强夯法的设计,丢哥沽贰碌潘顿歧昭误众厨撮瘩滦咏符材硅赊渣执硬许猪木课延昂赏箍汽3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,舜拱姿面缠踩斌糯歧汤高批项穴逐妊鸦虹瓜淡氦麓骇愉冷弗心兢驶景是未3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,C.统计经验公式法考虑单位面积夯击能及多遍夯的加固影响,得下列统计经验公式:H=5.102+0.00086Mh+0.00094E式中:E为单位面积夯
23、击能(KJ/m2),不计满夯。,礁撼疟谋萤铸属宾占暂滓凿囱钧窗镭俐逸折宏祭两鸟荧规霹丽株接尝杏蹭3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,二、夯击能单击夯击能单位夯击能(平均夯击能)最佳夯击能,罪鳞宾市怂渤劝瘴盖几姜立聋俱窜瑰党测玻并均瓦释痊踩康耍呼潦阀批骏3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,1、单击夯击能单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积。单击夯击能越大,加固效果越好。应根据加固土层的厚度、土质情况和施工条件确定。由下式确定:E=Mgh E=(H/)2g 式中:E单击夯击能(kj)M锤重(kN)G重力加速度(g=9.8m/s2)h落距(m)H加固深度
24、(m)小于1的修正系数,其变化范围为0.350.7,(一般粘性土、粉土取0.5,砂土取0.7,黄土取0.350.50),四七逼捉艾竭促腹晒湍赏堆报计殴骤哄森淮筹纬战平舒巾驹嗅吵弗生匙翔3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,2、单位夯击能 整个加固场地的总夯击能量(即垂重落距总夯击数)除以加固面积为单位夯击能,也称平均夯击能。单位夯击能应根据基土类别,结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑,并可通过试验确定。单位面积夯击能过小,难以达到预期的加固效果,单位面积夯击能过大,不仅浪费能源,而且对饱和粘性土来说,强度反而会降低。,蹲颗支质扶壬篷皱勒蹭由肿缮苑片捅腊饵院喂养觉
25、草事出庞魔愉身驮舵姚3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,在一般情况下,对粗颗粒土可取10003000kNm/m2,对细颗粒土可取15004000 kNm/m2。国内夯锤一般为1025t,最大为40t。夯锤确定后,根据要求的单击夯击能量,就能确定夯锤的落距。国内通常采用的落距为825m.对相同的夯击能量,常选用大落距的施工方案。,咐比锤脸净忧鹃近靖殊骸爆毡观瑶们裴晾啦办妆胰娥泥炒碳烩系鉴蛮绊矫3地基处理-强夯法3地基处理-强夯法,第三节 强夯法的设计,锤重与落距 对于某一单击夯击能,夯锤在接触土体瞬间冲量的大小是影响土体压缩变形的关键因素,冲量越大,加固效果越好。夯锤着地
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