第四章 碎石桩第一节 概述碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂压入已成的孔中，形成大直径的碎石所构成的密室桩体 适用土层：处理沙土、粉土、粉质粘土、杂填土和素填土等地基第二节 加固原理：一、对松散砂土加固原理1/ 挤密作用2/ 排水减压作用3/ 砂基预震效应 目的：提高地基土承载力、减少变形、增强抗液化性 二、对黏性土加固原理 1、形成复合地基 2、排水加固，形成良好的排水通道，加速骨节 目的：提高承载力、减少沉降量、抗剪强度增加、抗滑稳定性增加。 碎石桩的五种作用：挤密、置换、排水、垫层和加筋第五章 石灰桩 第一节 概述 石灰桩法是采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，活在生石灰块中掺入适量的水硬性掺和料和火山灰，经验比为8/2或7/3 适用土层：饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基，用于地下水位以上的土 第二节 加固机理一、 桩间土1、 成孔挤密2、 膨胀挤密3、 脱水挤密4、 胶凝作用二、 桩身 三、 复合地基第六章 土桩 第一节 概述 土桩是利用沉管、冲击或暴扩等方法在地基中挤土成孔，通过挤压作用，使地基土得到加密，然后在孔中分层填入素土或者灰土，然后夯实呈土桩。该方法主要通过成孔和成桩时对桩周土的挤密，因此称为挤密桩 特点是：就地取材，以土治土，原位处理，深层加密，和费用较低 适用土层：深度在515m、地下水位以上、含水量在14%23%的湿陷性黄土、素填土、杂填土、及其他非饱和黏性土、粉土等土层。 以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土桩 以提高地基承载力或水稳性为主要目的时，宜用灰土桩。第二节 加固机理一、 挤密作用 1土桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压。使桩周一定范围密实度提高。二、 绘图性质作用 、在化学性能上具有气硬性和水硬性，石灰中带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随着灰土龄期增长，土体固化作用提高，使土体增加强度。三、 桩体作用 灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，荷载向桩上产生应力集中，从而降低了基础底面一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素、 土桩挤密地基由桩间机密土和分层填夯的素土桩组成第七章 水泥粉煤灰碎石桩 第一节 概述 水泥粉煤灰碎石桩是在碎石桩的基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合制成的一种具有一定粘结强度的桩。 这种加固方法吸取了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点：1/施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响较小。2/所用材料需要少量水泥，便于就地取材，基础工程不会与上部结构争三材3/受力特性与水泥搅拌桩类似。 碎石桩与CFG桩的对比：1/单桩承载力，碎石桩的承载力主要靠桩顶一下有限场地范围内桩周土的侧向约束，当桩长大于有效桩长时，增加桩长对承载力的提高作用不大。CFG桩的桩的承载力主要来自于桩长的摩阻力及桩端承载力，桩越长承载力越高。2/复合地基承载力。碎石桩加固黏性土复合地基承载力的提高幅度较小，一般为0/51倍；CFG桩承载力提高幅度有很大的可调性，可提高4倍，或者更高。3/变形。碎石桩的减少地基变形的幅度较小，总的变形量交大；CFG桩增加桩长可有效的减少变形，总的变形量小。4/三轴应力应变曲线。应力应变曲线不呈直线关系，增加围压，破坏主应力增大；CFG桩应力应变曲线呈直线关系，围压对应力应变曲线没有多大影响。5，适用范围。碎石桩适用于多层建筑物；CFG桩适用于多层和***建筑物。、 适用土层：黏性土、粉土、淤泥质土、人工填土、松散砂土扥干地质条件，尤其适用于松散的粉土、粉细砂的加固。 第二节 加固机理一、 桩体作用 CFG桩是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给符合地基的附加应力岁随地基的变形逐渐的集中到桩体上，出现应力集中的现象。CFG起到桩体作用。二、 挤密作用 CFG桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密三、 褥垫层作用 有级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫。1、保证桩、***同承担荷载2/减少基础底面的应力集中3/可以调整桩土荷载分担比、4/可以调整桩、土水平荷载分担比。 第九章 灌浆法 第一节 概述 灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透、挤密等方式。赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位子，经人工控制一定时间之后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结呈一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性好和化学稳定性良好的结石体。 加固目的：1) 增加地基土的不透水性。防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水和隧道开挖时涌水，以及改善地下工程的开挖条件；2) 防止桥墩和边坡护岸的冲刷；3) ***坍方滑坡，处理路基病害；4) 提高地基土的承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；5) 进行托换技术，对古建筑的地基加固。加固机理的分类：渗透灌浆；劈裂灌浆；挤密灌浆；电动化学灌浆在岩土工程治理中的应用：1、建筑工程。应用场所：建筑物因地基土强度不足发生不均匀沉降；在摩擦桩侧面或端承桩底。目的：改善图的力学性质，对地基进行加固或纠偏处理。提高桩的周摩阻力和桩端抗压强度，或处理桩底沉渣过厚引起的质量问题。2/坝基工程。应用场所：基础岩溶发育或受构造断裂切割破坏；帷幕灌浆；重力坝灌浆。目的：提高岩土密实度，均匀性，弹性模量和承载力；切断渗流；提高坝体整体性、稳定性。3/地下工程。应用场所：在建筑物基础下面挖地铁、隧道、涵洞、管线路等；洞室围岩；目的：防止地面沉降过大、***地下水活动及制止土***移；提高洞室稳定性，防渗。4/其他。场所：边坡；路基；桥基。目的：维护边坡稳定，防止支挡建筑的涌水和邻近建筑物沉降、桥墩支座加固、处理路基病害。第十章 水泥土搅拌法 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-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水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30(黄土含水量小于25)、大于70或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。水泥加固土的室内试验表明，有些软土的加固效果较好，而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、***化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH值)较低的粘性土的加固效果较差。加固机理1/水泥的水解和水化反应用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中，使水泥颗粒表面重新暴露出来，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后，水分子虽继续深入颗粒内部，但新生成物已不能再溶解，只能以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体。2/土颗粒与水泥水化物的作用当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架/ 有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。(1)离子交换和团粒化作用粘土和水结合时就表现出一种胶体特征，如土中含量最多的二氧化硅遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有***离子Na+或钾离子K+，它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子Ca+进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。(2)硬凝反应随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度3/碳酸化作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种反应也能使水泥土增加强度，但增长的速度较慢，幅度也较小水泥土的力学性质1/无侧限抗压强度及其影响因素水泥土的无侧限抗压强度一般为3004000kPa，即比天然软土大几十倍至数百倍。其变形特征随强度不同而介于脆性体与弹塑体之间。影响水泥土的无侧限抗压强度的因素有：水泥掺入比、水泥标号、龄期、含水量、有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。2/抗拉强度。水泥土的抗拉强度随无侧限抗压强度的增长而提高3/抗剪强度。水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高4/变形模量。垂直应力的50%无侧限抗压强度，水泥土的应力与应变的比值。5/系数与压缩模量第十一章 高压喷射注浆法高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于阻断地下水流和治理流砂。工艺类型：单管法、二重管法、三重管法、多重管法。高压喷射注浆法特征：1、适用范围较广2、施工简便、3、制固结体的形状4、可垂直、倾斜和水平喷射。5、耐久性好。6、材料广阔7、设备简单土质条件适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉性土、砂土、素填土等地基工程使用范围（二）高压喷射注浆法的工程应用范围 1、增加地基强度。 提高地基承载力，***已有建筑物沉降和不均匀沉降的托换工程； 减少建筑物沉降，加固持力层或软弱下卧层； 加强盾构法和顶管法的后座，形成反力后座基础。 2、挡土围堰及地下工程建设。 保护邻近建、构筑物； 保护地下工程建设； 防止基坑底部隆起。3、增大土的摩擦力和黏聚力。 防止小型坍方滑坡； 锚固基础。4、减少振动、防止液化。 减少设备基础振动； 防止砂土地基液化。5、降低土的含水量。 ***路基翻浆冒泥； 防止地基冻隆。 6、防渗帷幕。 河堤水池的防漏及坝基防渗； 帷幕井筒； 防止盾构和地下管道漏水漏气； 地下连续墙补缺； 防止涌砂冒水。三、加固地基的机理(一)高压喷射流对土体的破坏作用破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射动压。射流在终期区域，能量衰减很大，不能直接冲击土体使土颗粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压力，对四周土有压密作用，并使部分浆液进入土粒之间的空隙里，使固结体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。(二)水(浆)、气同轴喷射流对土的破坏作用 单射流虽然具有巨大的能量，但由于压力在土中急剧衰减，因此破坏土的有效射程较短，致使旋喷固结体的直径较小。(三)水泥与土的固结机理水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙，它们可溶于水中，但溶解度不高，很快就达到饱和，这种化学反应连续不断地进行，就析出一种胶质物体。第十二章 土工合成材料土工合成材料是各种由聚合物制成的土工产品的总称，是由煤、石油、天然气等原材料制成的高分子聚合物通过纺丝和后处理制成纤维，再加工而成应用于岩土工程领域的建筑材料。质量轻、强度高、弹性好、耐磨、耐酸碱、不易腐烂、不易虫蛀、吸湿性小等阳光照射下易老化1、物理性质指标（1）比重（2）单位面积质量3）厚度2、力性质指标1）渗透性（2）等效孔径3、性质指标（1）抗拉强度（2）撕裂强度（3）握持拉伸强度（4）摩擦试验强度（5）拉拔试验强度（6）压缩性（7）蠕变性 4、主要功能1、滤层作用2、排水作用3、加筋作用4、隔离作用 5
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