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1、地 基 处 理,概 述,人工地基:土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基。地基处理目的:是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。主要包括提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，防止剪切破坏或减轻土压力；改善地基土压缩特性，减少沉降和不均匀沉降：改善其渗透性，加速固结沉降过程；改善土的动力特性防止液化，减轻振动；消除或减少特殊土的不良工程特性。,地基处理方法的分类,地基处理的主要方法、适用范围和加固原理,地基处理的主要方法、适用
2、范围和加固原理（续）,地基处理的主要方法、适用范围和加固原理（续）,地基处理的主要方法、适用范围和加固原理（续）,地基处理的主要方法、适用范围和加固原理（续）,换土垫层法,换填垫层法：在冲刷较小的软土地基上，地基的承载力和变形达不到基础设计要求，且当软土层不太厚(如不超过3m)时，可采用较经济、简便的换土垫层法进行浅层处理。即将软土部分或全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实。目的：垫层处治应达到增加地基持力层承载力，防止地基浅层剪切变形。,换土垫层法,换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。当软土层部分换填时，地
3、基便由垫层及(软弱)下卧层组成如图所示，足够厚度的垫层置换可能被剪切破坏的软土层，以使垫层底部的软弱下卧层满足承载力的要求，而达到加固地基的目的。按垫层回填材料的不同，可分别称为砂垫层、碎石垫层等。,砂垫层的设计计算,换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设计。,砂垫层厚度的确定,一种方法是按弹性理论的土中应力分布公式计算。即将砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加应力作用下，计算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自重应力，同时以第二章所介绍的“规范”方法计算地基土层随深度变化的容许承载力，并以此确定砂垫层的设计厚度，如
4、图所示。也可将加固后地基视为上层坚硬、下层软弱的双层地基，用弹性力学公式计算。,另一种是我国目前常用的近似按应力扩散角进行计算的方法。即认为砂垫层以“”角向下扩散基底附加压力，到砂垫层底面(下卧层顶面)处的土中附加压应力与土中自重应力之和不超过该处下卧层顶面地基深度修正后的容许承载力，即：,砂垫层厚度的确定,具体计算见P188,砂垫层平面尺寸的确定,基础最终沉降量的计算 砂垫层上基础的最终沉降量是由垫层本身的压缩量Ss与软弱下卧层的沉降量Sl所组成,挤(压)密法,在不发生冲刷或冲刷深度不大的松散土地基(包括松散中、细、粉砂土，粉土，松散细粒炉渣，杂填土以及IL1、孔隙比接近或大于1的含砂量较多
5、的松软粘性土)，如其厚度较大，用砂垫层处理施工困难时，可考虑采用砂桩深层挤密法，以提高地基承载力，减少沉降量和增强抗液化能力。对于厚度大的饱和软粘土地基，由于土的渗透性小，此法加固不易将土挤密实，还会破坏土的结构强度，主要起到置换作用，加固效果不大，宜考虑采用其他加固方法如砂井预压、高压喷射、深层搅拌法等。,挤密砂桩法,挤密砂（或砂石）桩法是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔(孔径一段为300mm600mm)然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、细砂料应同时掺入25%35%碎石或卵石，再加以夯挤密实形成土中桩体从而加固地基的方法。对松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压
6、作用和砂土地基预振作用，对于松软粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。对于砂土与粘性土互层的地基及冲填土，砂桩也能起到一定的挤实加固作用。,砂土加固范围的确定,砂桩加固的范围A(m2)必需稍大于基础的面积（图），一般应自基础向外加大不少于0.5m或0.1b(b为基础短边的宽度，以m计)。一般认为砂（石）桩挤密地基的宽度应超出基础宽度，每边宽度不少于13排；用于防止砂土液化时，每边放宽不宜少于处理深度的1/2，且不小于5m；当可液化层上覆盖有厚度大于3m的非液化土层时，每边放宽不应小于液化层厚度的1/2，并
7、不应小于3m。,所需砂桩的面积A1,砂桩根数,砂桩的布置及其间距,为了使挤密作用比较均匀，砂桩的可按正方形、梅花形布置或等边三角形，也可以为其他形式，如放射形等。,砂桩长度 如软弱土层不很厚，砂桩一般应穿透软土层，如软弱土层很厚，砂桩长度可按桩底承载力和沉降量的要求，根据地基的稳定性和变形验算确定。,砂桩的灌砂量,砂桩施工可采用振动式或锤击式成孔。振动式是靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩靴或底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振动密实成桩(一面振动一面拔出套管)；锤击式是将钢套管打入土中，其他工艺与振动式基本相同，但灌砂成桩和扩大是用内管向下冲击而成。筑成的砂桩必须保证质量要求：砂桩必须上下连
8、续，确保设计长度；每单位长度砂桩投砂量应保证；砂桩位置的允许偏差不大于一个砂桩直径，垂直度允许偏差不大于1.5%；加固后地基承载力可用静载试验确定，桩及桩间土的挤密质量可采用标准贯入法、动力触探法、静力触探法等进行检测。除用砂作为挤密填料外，还可用碎石、石灰、二灰(石灰、粉煤灰)、素土等填实桩孔。石灰、二灰还有吸水膨胀及化学反应而挤密软弱土层的作用。这类桩的加固原理与设计方法与砂桩挤密法相同。,夯 实 法,夯（压）实法对砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土可提高其密实度和强度，减少沉降量。此法也适用于加固杂填土和黄土等。按采用夯实手段的不同可对浅层或深层土起加固作用，浅层处理的换土垫层法（
9、第二节）需要分层压实填土，常用的压实方法是碾压法、夯实法和振动压实法。还有浅层处理的重锤夯实法和深层处理的强夯法(也称动力固结法）。,重锤夯实法,重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于15kN)提到一定高度(34m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层(在一定深度内)夯击密实而提高强度。它适用于砂土、稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基加固方法。,强夯法,强夯法，亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(一般约为80400kN，最重达2000kN)从620m高处(最高达40m)自由落下，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。,振冲法,振冲法主要的施工机具是振冲器、
10、吊机和水泵。振冲器是一个类似插入式混凝土振捣器的机具，其外壳直径为0.2m0.45m，长25m，重约2050kN，筒内主要由一组偏心块、潜水电机和通水管三部分组成如图所示。,搅拌桩法与灌浆胶结法,在软土地基土中掺入水泥、石灰等，用喷射、搅拌等方法使与土体充分混合固化；或把一些能固化的化学浆液(水泥浆、水玻璃、氯化钙溶液等)注入地基土孔隙，以改善地基土的物理力学性质，达到加固目的。按加固材料的状态可分为粉体类(水泥、石灰粉末)和浆液类(水泥浆及其他化学浆液)。按施工工艺可分为低压搅拌法(粉体喷射搅拌桩、水泥浆搅拌桩)、高压喷射注浆法（高压旋喷桩等）和胶结法(灌浆法、硅化法)三类。,粉体喷射搅拌(
11、桩)法和水泥浆搅拌(桩)法,深层搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是通过深层搅拌机械，在地基深处就地，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土固化成具有整体性、水稳性和一定强度的桩体，其与桩间土组成复合地基。固化剂主要采用水泥、石灰等材料，与砂类土或粘性土搅拌均匀，在土中形成竖向加固体。它对提高软土地基承载能力，减小地基的沉降量有明显效果。当采用的固化剂形态为浆液固化剂时，常称为水泥浆搅拌桩法，当采用粉状固化剂时，常称粉体喷射搅拌（桩）法。这两者的加固原理、设计计算方法和质量检验方法基本一致，但施工工艺有所不同。,粉体喷射搅拌法(粉喷桩法),粉体喷射搅拌法是通过专用
12、的施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空气将固化剂（生石灰或水泥粉体材料）以雾状喷入加固部位的地基土，凭借钻头和叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混合，自下而上边搅拌边喷粉，直到设计停灰标高。为保证质量，可再次将搅拌头下沉至孔底，重复搅拌。,粉体喷射搅拌法(粉喷桩法),粉体喷射搅拌法的加固机理因加固材料的不同而稍有不同，当采用石灰粉体喷搅加固软粘土，其原理与公路常用的石灰加固土基本相同。当采用水泥作为固化剂材料时其加固软粘土的原理是在加固过程中发生水泥的水解和水化反应（水泥水化成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙、及含水铁铝酸钙等化合物，在水中合空气中逐渐硬化）、粘土颗粒与水泥水化物的相
13、互作用（水泥水化生成钙离子与土粒的钠、钾离子交换使土粒形成较大团粒的硬凝反应）和碳酸化作用（水泥水化物中游离的氢氧化钙吸收二氧化碳生成不溶于水的碳酸钙）三个过程。这些反应使土颗粒形成凝胶体和较大颗粒；颗粒间形成蜂窝状结构；生成稳定的不溶于水的结晶化合物，从而提高软土强度。,粉体喷射搅拌法(粉喷桩法),粉体喷射搅拌法的优点是以粉体作为主要加固料，不需向地基注入水分，因此加固后地基土初期强度高，可以根据不同土的特性、含水量、设计要求合理选择加固材料及配合比，对于含水量较大的软土，加固效果更为显著；施工时不需高压设备，安全可靠，如严格遵守操作规程，可避免对周围环境产生污染、振动等不良影响。缺点是由于
14、目前施工工艺的限制，加固深度不能过深，一般为815m。,粉体喷射搅拌法(粉喷桩法),水泥浆搅拌法（深搅桩法）,水泥浆搅拌法是用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。水泥浆搅拌法加固原理基本和水泥粉喷搅拌桩相同，与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：1.加固深度加深；2.由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度利用了原土；3.搅拌时不会侧向挤土，环境效应较小；,高压喷射注浆法,高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以20MPa左右的高压将加固用浆液(一般为水泥浆)从喷嘴喷射出冲击土层，土层在高压喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下；与浆
15、液搅拌混合，浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。,高压喷射注浆法,高压喷射注浆法按喷射方向和形成固体的形状可分为旋转喷射、定向喷射和摆动喷射三种。旋转喷射时喷嘴边喷边旋转和提升，固结体呈圆柱状，称为旋喷法，主要用于加固地基；定向喷射喷嘴边喷边提升，喷射定向的固结体呈壁状；摆动喷射固结体呈扇状墙，此两方式常用于基坑防渗和边坡稳定等工程。按注浆的基本工艺可分为单管法（浆液管）、二重管法（浆液管和气管）、三重管法（浆液管、气管和水管）和多重管法（水管、气管、浆液管和抽泥浆管等）。,高压喷射注浆法,高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥和人工填土等多种土类，加固直径(厚度)为0.5m1.
16、5m，固结体抗压强度(325号水泥三个月龄期)加固软土为(510)MPa，加固砂类土为(1020)MPa。对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。,高压喷射注浆法,灌浆胶结法,灌浆法，亦称注浆法，利用压力或电化学原理通过注浆管将加固浆液注入地层中，以浆液掺入土粒间或岩石裂隙中的水分和气体，经一定时间后，浆液将松散的土体或缝隙岩体胶结成整体，形成强度大、防水防渗性能好的人工地基。灌浆法可分为压力灌浆和电动灌浆两类。压力灌浆是常用的方法，是在各种大小压力下使水泥浆液或化学浆液挤压充填土的孔隙或岩层缝隙。电动化学灌浆是在施工中以注浆管为阳极
17、，滤水管为阴极，通过直流电电渗作用下孔隙水由阳极流向阴极，在土中形成渗浆通道，化学浆液随之渗入孔隙而使土体结硬。,灌浆法,灌浆胶结法所用浆液材料有粒状浆液（纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆等或统称为水泥基浆液）和化学浆液（环氧树脂类、甲基丙烯酸脂类和聚氨脂等）两大类。粒状浆液中常用的水泥浆液水泥一般为400号以上的普通硅酸盐水泥，由于含有水泥颗粒属粒状浆液，故对孔隙小的土层虽在压力下也难于压进，只适用粗砂、砾砂、大裂隙岩石等孔隙直径大于0.2mm的地基加固。如获得超细水泥，则可适用于细砂等地基。水泥浆液有取材容易、价格便宜、操作方便、不污染环境等优点，是国内外常用的压力灌浆材料。,灌浆法,化学浆
18、液中常用的是以水玻璃(Na2OnSiO2)为主剂的浆液，由于它无毒、价廉，流动性好等优点，在化学浆材中应用最多，约占90%。其它还有以丙烯酰胺为主剂和以纸浆废液木质素为主剂的化学浆液，它们性能较好，粘滞度低，能注入细砂等土中。但有的价格较高，有的虽价廉源广，但有含毒的缺点，用于加固地基受到一定限制。,硅化法,利用硅酸钠(水玻璃)为主剂的化学浆液加固方法称为硅化法硅化法按浆液成分可分为单液法和双液法。单液法使用单一的水玻璃溶液，它较适用于渗透系数位0.10.2m/d的湿陷性黄土等地基的加固。此时，水玻璃较易渗透入土孔隙，与土中的钙质相互作用形成凝胶，而使土颗粒胶结成整体双液法常用的有水玻璃-氯化
19、钙溶液、水玻璃-水泥浆液或水玻璃-铝酸钠溶液等，可适用于渗透系数K2.0md的砂类土。在土中凝成硅酸胶凝体，而使土粒胶结成一定强度的土体。无侧限抗压强度可达1500kPa以上。,硅化法,浆液灌注有打管入土、冲洗管、试水、注浆及拔管等工序。,土工合成材料加筋法,工合成新材料中，具有代表性的有土工格栅、土工网等及其组合产品。在近二十年中，这类材料相继在岩土工程中应用获得成功，成为建材领域中继木材、钢材和水泥之后的第四大类材料，目前已成为土工加筋法中最具代表性加筋材料，并被誉为岩土工程领域的一次“革命”。已成为岩土工程学科中的一个重要的分支。,土工合成材料一般具有多功能，在实际应用中，往往是一种功能
20、起主导作用，而其它功能则不同程度地发挥作用。土工合成材料的功能包括隔离、加筋、反滤、排水、防渗和防护六大类。各类土工合成材料应用中的主要功能见下表。,各类土工合成材料的主要 注：P表示主要功能，S表示辅助功能。,土工合成材料加筋法,土工合成材料的排水反滤作用,排水作用:具有一定厚度的土工合成材料具有良好的三维透水特性，利用这一特性可以使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，也可和其他排水材料（如塑料排水扳等）共同构成排水系统或深层排水井。反滤作用 在渗流出口铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可以提高被保护土的抗渗强度。,土工合成材料的加筋作用,当土工合成材料用作土体
21、加筋时，其基本作用是给土体提供抗拉强度。其应用范围有：土坡和堤坝，地基，挡土墙。用于加固土坡和堤坝:高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋用途：可使边坡变陡，节省占地面积；防止滑动圆弧通过路堤和地基土；防止路堤下面发生因承载力不足而破坏；跨越可能的沉陷区等。由于土工合成材料“包裹”作用阻止土体的变形，从而增强土体内部的强度以及土坡的稳定性。,用于加固地基,由于土工合成材料有较高的强度和韧性等力学性能，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工合成材料将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。当受集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高模
22、量的土工合成材料受力后将产生一垂直分力，抵消部分荷载。根据国内新港筑防波堤的经验，沉入软土中的体积竟等于防波堤的原设计断面，由于软土地基的扭性流动，铺垫土周围的地基即向侧面隆起。如将土工合成材料铺没在软土地基的表面，由于其承受拉力和土的摩擦作用而增大侧向限制，阻止侧向挤出，从而减小变形和增大地基的稳定性。在沼泽地，泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最重要的用途之一。,用于加筋土挡墙,在挡土结构的土体中，每隔一定距离铺设加固作用的土工合成材料时可作为拉筋起到加筋作用。作为短期或临时性的挡墙，可只用土工合成材料包裹着土、砂来填筑，但这种包裹式墙面的形状常常是畸形的，外观难看。为此，有时采用
23、砖面的土工合成材料加筋土挡墙，可取得令人满意的外观。对于长期使用的挡墙，往往采用混凝土面板。,复合地基,复合地基是指由两种不同刚度的材料所组成,两者共同分担上部荷载并协调变形的地基.复合地基设计与计算,适用于地基中加固桩柱体为非刚性体,也适用于由非松散材料构成的桩.,几种特殊地基上的基础工程,软土地基,软土是指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（a1-20.5MPa-1）和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。主要包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。,软
24、土的成因及划分,软土按沉积环境分类主要有下列几种类型：滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积、沼泽沉积,软土的成因及划分,滨海沉积 1.滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。2.泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.32.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。3.溺谷相：孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。4.三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分
25、选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。,软土的成因及划分,湖泊沉积：湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。河滩沉积：主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于l0m。沼泽沉积：分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤
26、泥层或底部与泥炭互层。,软土的工程特性,含水量较高孔隙比较大抗剪强度低压缩性较高渗透性很小结构性明显流变性显著,软土地基的承载力,软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定：软土成层条件、应力历史、力学特性及排水条件；上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性；基础的类型、尺寸、埋深、刚度等；施工方法和程序；采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。,软土地基的承载力,根据极限承载力理论公式确定,公桥基规提出软土地基容许承载力为,软土地基的承载力,根据土的物理性质指标确定,软土大多是饱和的，天然含水基本反映了的孔隙比的大小，一般情况，地基承载力
27、是与其天然含水量密切相关的，根据统计资料含水量与软土容许承载力关系如下表,在基础埋深度为h(m)的软土地基修正后的容许承载力可按式计算：,软土地基的承载力,按临塑荷载估算,条形基础临塑荷载pcr(kPa)计算式为,饱和土,时，Nq=1Nc=,则,软土地基的承载力,用原位测试方法确定 软土地基常用的原位测试方法有：根据载荷试验、旁压试验确定地基承载力，以十字板剪切试验测定软粘土不排水抗剪强度换算地基承载力值，按标准贯入试验和静力触探结果用经验公式计算地基承载力等。,软土地基的沉降计算,软土地基在荷载下沉降变形的主要部分为 固结沉降Sc，此外还包括瞬时沉降Sd与次固结沉降Ss,软土地基的稳定性分析
28、,软土地基基础工程应注意的事项,要取得代表性很好的地质资料软土地基路堤处治设计应注意的事项有：1软土路堤的稳定性分析 2软土路堤的变形分析 3软土地基处理方案的合理选择 4观测和试验,软土地基基础工程应注意的事项,软土地区的桥涵基础设计应注意的事项 1全面掌握相关资料合理布设桥涵 2软土地基桥梁基础设计应注意事项（1）刚性扩大浅基础（2）桩基础（3）沉井基础,软土地基基础工程应注意的事项,软土地基桥台及桥头路堤的稳定设计应注意的事项,湿陷性黄土地基,湿陷性黄土的定义：凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。湿陷性黄土分为自
29、重湿陷性和非自重湿陷性两种。黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷的称自重湿陷性黄土；若在自重应力作用下不发生湿陷，而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。,湿陷性黄土的分布：在我国，它占黄土地区总面积的60%以上，约为40万km2，而且又多出现在地表浅层，如晚更新世（Q3）及全新世（Q4）新黄土或新堆积黄土是湿陷性黄土主要土层，主要分布在黄河中游山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部，其次是宁夏、青海、河北的一部分地区，新疆、山东、辽宁等地局部也有发现。,黄土湿陷发生的原因和影响因素,（一）水的浸湿:受水浸湿只是湿陷发生所必需的外界条件,而黄土的结构特征及其物质
30、成分是产生湿陷性的内在原因。（二）黄土的结构特征：黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间。于是，结合水联结消失，盐类溶于水中，骨架强度随着降低，土体在上覆土层的自重应力或在附加应力与自重应力综合作用下，其结构迅速破坏，土粒滑向大孔，粒间孔隙减少。这就是黄土湿陷现象的内在过程。（三）物质成分：此外，黄土的湿陷性还与孔隙比、含水量以及所受压力的大小有关。天然孔隙比愈大，或天然含水量愈小则湿陷性愈强。在天然孔隙比和含水量不变的情况下，随着压力的增大，黄土的湿陷量增加，但当压力超过某一数值后，再增加压力，湿陷量反而减少。,黄土湿陷性的判定和地基的评价,黄土湿陷性在国内外都采用湿陷系数s值来判定，湿陷
31、系数s为单位厚度的土层，由于浸水在规定压力下产生的湿陷量，它表示了土样所代表黄土层的湿陷程度。,湿陷性黄土地基湿陷类型的划分,定义：黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷的称自重湿陷性黄土；若在自重应力作用下不发生湿陷，而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。,湿陷性黄土地基湿陷等级的判定,定义：湿陷性黄土地基的湿陷等级，即地基土受水浸湿，发生湿陷的程度，可以用地基内各土层湿陷下沉稳定后所发生湿陷量的总和（总湿陷量）来衡量。,湿陷性黄土地基的处理,目的：改善土的性质和结构，减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。在明确地基湿陷性黄土层
32、的厚度、湿陷性类型、等级等后，应结合建筑物的工程性质，施工条件和材料来源等，采取必要的措施，对地基进行处理，满足建筑物在安全、使用方面的要求。,常用的处理湿陷性黄土地基的方法,（一）灰土或素土垫层（二）重锤夯实及强夯法（三）石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩（四）预浸水处理,湿陷性黄土地基的容许承载力,可根据地基载荷试验、规范提出数据及当地经验数据确定。当地基土在水平方向物理力学性质较均匀，基础底面下5m深度内土的压缩性变化不显著时，可根据我国公桥基规确定其容许承载力。经灰土垫层（或素土垫层）、重锤夯实处理后地基土承载力应通过现场测试或根据当地建筑经验确定，其容许承载力一般不宜超过250kPa
33、（素土垫层为200kPa）。垫层下如有软弱下卧层，也需验算其强度。对各种深层挤密桩、强夯等处理的地基，其承载力也应作静载荷试验来确定。,湿陷性黄土地基的沉降计算,应结合地基的各种具体情况进行，除考虑土层的压缩变形外，对进行消除全部湿陷性处理的地基，可不再计算湿陷量（但仍应计算下卧层的压缩变形）；对进行消除部分湿陷性处理的地基，应计算地基在处理后的剩余湿陷量；对仅进行结构处理或防水处理的湿陷性黄土地基应计算其全部湿陷量。压缩沉降及湿陷量之和如超过沉降容许值时，必须采取减少沉降量、湿陷量措施。,冻土地区基础工程,冻土的定义：温度为0或负温，含有冰且与土颗粒呈胶结状态的土称为冻土。冻土的分类：根据冻
34、土冻结延续时间可分为季节性冻土和多年冻土两大类，土层冬季冻结，夏季全部融化，冻结延续时间一般不超过一个季节，称为季节性冻土层，其下边界线称为冻深线或冻结线；土层冻结延续时间在三年或三年以上称为多年冻土。冻土的分布：季节性冻土在我国分布很广，东北、华北、西北是季节性冻结层厚0.5m以上的主要分布地区；多年冻土主要分布在黑龙江的大小兴安岭一带、内蒙古纬度较大地区，青藏高原部分地区与甘肃、新疆的高山区，其厚度从不足一米到几十米。,季节性冻土按冻胀性的分类,类不冻胀土：Kd1%，冻结时基本无水分迁移，冻胀变形很小，对各种浅埋基础无任何危害。类弱冻胀土：1%Kd3.5%，冻结时水分迁移很少，地表无明显冻
35、胀隆起，对一般浅埋基础也无危害。类冻胀土：3.5%Kd6%，冻结时水分有较多迁移，形成冰夹层，如建筑物自重轻、基础埋置过浅，会产生较大的冻胀变形，冻深大时会由于切向冻胀力而使基础上拔。类强冻胀土，6%Kd13，冻结时水分大量迁移，形成较厚冰夹层，冻胀严重，即使基础埋深超过冻结线，也可能由于切向冻胀力而上拔。类特强冻胀土Kd13，冻胀量很大，是使桥梁基础冻胀上拔破坏的主要原因。,考虑地基土冻胀影响桥涵基础最小理置深度的确定,基底最小埋置深度h(m)可用下式表达 上部结构为超静定结构时，除类不冻胀土外，基底埋深应在冻结线以下不小于0.25m。当建筑物基底设置在不冻胀土层中时，基底埋深可不考虑冻结问
36、题。,刚性扩大基础及桩基础抗冻拔稳定性的验算,在冻结深度较大地区，小桥涵扩大基础或桩基础的地基土为类冻胀性土时，由于上部恒重较小，当基础较浅时常会因周围土冻胀而被上拔，使桥涵遭到破坏。基桩的入土长度往往由在冻结线以下抗冻拔需要的锚固长度控制。为了保证安全，以上计算中基础重力在冻土和暖土部分均不再考虑。,基础薄弱截面的强度验算,防冻胀措施,1基础四侧换土，采用较纯净的砂、砂砾石等粗颗粒土换填基础四周冻土，填土夯实；2改善基础侧表面平滑度，基础必须浇筑密实，具有平滑表面。基础侧面在冻土范围内还可用工业凡土林、渣油等涂刷以减少切向冻胀力。对桩基础也可用混凝土套管来减除切向冻胀力。3选用抗冻胀性基础改
37、变基础断面形状，利用冻胀反力的自锚作用增加基础抗冻拔的能力。,地震区的基础工程,地基与基础的震害地基土的液化地基基础的其他震害与基础的震沉，边坡的滑坍以及地裂,地基土的液化,地震时地基土的液化是指地面以下，一定深度范围内（一般指20m）的饱和粉细砂土、亚砂土层，在地震过程中出现软化、稀释、失去承载力而形成类似液体性状的现象。它使地面下沉，土坡滑坍，地基失效、失稳，天然地基和摩擦桩上的建筑物大量下沉、倾斜、水平位移等损害。,地基与基础的震沉，边坡的滑坍以及地裂,软弱粘性土和松散砂土地基，在地震作用下，结构被扰动，强度降低，产生附加的沉陷（土层的液化也会引起地基的沉陷），且往往是不均匀的沉陷，使建
38、筑物遭到破坏；陡峻山区土坡，层理倾斜或有软弱夹层等不稳定的边坡、岸坡等，在地震时由于附加水平力的作用或土层强度的降低而发生滑动（有时规模较大），会导致修筑在其上或邻近的建筑物遭到损坏；构造地震发生时地面常出现与地下断裂带走向基本一致的呈带状的地裂带。地裂带一般在土质松软区、故河道、河堤岸边、陡坡、半填半挖处较易出现，它大小不一，有时长达几十公里，对建筑物常造成破坏和患害。,基础的其他震害,在较大的地震作用下，基础也常因其本身强度、稳定性不足抗衡附加的地震作用力而发生断裂、折损，倾斜等损坏。刚性扩大基础如埋置深度较浅时，会在地震水平力作用下发生移动或倾覆。基础、承台与墩、台身联结处也是抗震的薄弱
39、处，由于断面改变、应力集中使混凝土发生断裂。,基础工程抗震设计,基础工程抗震设计的基本要求选择对抗震有利的场地和地基地基、基础抗震强度和稳定性的验算,基础工程的抗震措施,对松软地基及可液化土地基对地震时不稳定（可能滑动）的河岸地段基础本身的抗震措施,膨胀土地基,膨胀土的定义：按照我国膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）中的定义，膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。膨胀土的分布范围：据现有的资料，广西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山东等20多个省、自治区、市均有膨胀土。国外也一样，如美国，50个州中有膨胀土的占40个州，此外在印度、澳大利亚、南美洲、非洲和中东广大地区，也都有不同程度的分布。目前膨胀土的工程问题，已成为世界性的研究课题。,膨胀土的危害：使大量的轻型房屋发生开裂、倾斜，公路路基发生破坏，堤岸、路堑产生滑坡；在我国，据不完全统计，在膨胀土地区修建的各类工业与民用建筑物，因地基土胀缩变形而导致损坏或破坏的有1000万m2；我国过去修建的公路一般等级较低，膨胀土引起的工程问题不太突出，所以尚未引起广泛关注。然而，近年来由于高等级公路的兴建，在膨胀土地区新建的高等级公路，也出现了严重的病害，已引起了公路交通部门的重视。,
