毕业论文

西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-1-摘要通过介绍黄土、软土、冻土的各项物理参数、结构特征和各种力学性质，来分析黄土、软土、冻土产生导致路基随坏的主要原因，介绍了黄土、软土、冻土的评价方法。分析并总结了处理黄土、软土、冻土的常用方法及不同的处理方法所适应的范围及各自的优缺点。为湿黄土、软土、冻土路基的设计和处理提供参考。关键词：黄土；软土；冻土；处理方法；特殊土的处理方法-2-目录摘要…………………………………………………………………………………1引言…………………………………………………………………………………3一、黄土路基的处理方法…………………………………………………………………41黄土的性质…………………………………………………………………42.黄土路基的处理方法………………………………………………………4二、软土路基的处理方法…………………………………………………………………61.软土特性……………………………………………………………………62.软土路基的处理方法………………………………………………………6三、冻土路基的处理方法…………………………………………………………………71.冻土的概念…………………………………………………………………92.季节性冻土的处理方法……………………………………………………10参考文献………………………………………………………………………………13致谢………………………………………………………………………………14西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-3-引言我国黄土分布面积约为63.5万平方千米，占世界分布总面积的4.9％左右，而湿陷性黄土又占了相当大的比例。湿陷性黄土由于其特殊的物理结构和力学特性，造成其在干燥情况下具有很高的强度；而受水浸湿后土的结构迅速破坏，强度也随之降低，引起路基的破坏。而湿陷性黄土在道路工程中又比较常见，因此本文针对黄土路基湿陷性提出了常用的处理方法，也针对黄土产生湿陷的外因—水，提出了防排水措施，以此来提高路基的稳定性和耐久性。特殊土的处理方法-4-一、黄土路基的处理方法1.黄土的性质1.1黄土的物理力学性质黄土在干燥时具有较高的强度，而遇水后表现出明显的湿陷性，这是由黄土的特殊成分和结构决定的。黄土主要结构特征是具有明显的大孔性，结构疏松，孔隙度大，一般为33～64％。干容重与土的孔隙度有关，土的孔隙度越大，则干容重越小。干容重是评价黄土湿陷性的一个综合性指标，通常认为干容重越大，其湿陷性越小。黄土的抗剪强度c、φ值与黄土的湿度、结构关系密切。其内摩擦角（φ）为5°～31°，内聚力（c）为0～0.42×105pa。黄土的压缩性及抗剪强度受黄土的成因、结构、组成及气候环境等因素的影响，所以不同地区的黄土其压缩性及抗剪强度也有所差别。1.2黄土湿陷性评价1.2.1黄土的湿陷性（1）湿陷系数的确定。（2）湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值来判定。2、黄土路基的处理措施2.1路基处理湿陷性黄土路基处理的原理，主要是破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性，常用的处理黄土路基湿陷性的方法有以下几种：2.1.1浅层换填该方法主要适用于地下水位以上局部或整片处理，一般换填土多为灰土、素土、沙石等。具有施工简单，效果明显的优点。但只能对地基浅表层进行处理，处理深度一般为1m~3m，湿陷黄土路基常采用该方法处理。该法消除湿陷性的原理：换填土用于置换基础以下适当范围内的湿陷性土层，以降低路基的湿陷量，此外，换填土还可视为地基的防水层，以减少下卧层天然黄土层的浸水机率。但还必须考虑设置防排水设施，以防止地表水侧向侵入，危及路基稳定。2.1.2冲击压实该方法类似于强夯法，但基础处理深度相对较小，对于一般路段以及严重湿陷性黄土场地上填土高度3m的路段，使用冲击压实对湿陷性黄土作浅层处理，能有效地减少路基的工后沉降，保证路堤的整体稳定性，提高了路基的整体强度与均匀性，使地基满足承载力与稳定的要求，实践证明冲击压实的效率高，压实效果也较好。2.1.3强夯法强夯法亦称动力固结法，它是通过用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结，以提高其强度，降低压缩性。该法设备简单，原理直观，适用广泛，加固地基速度快，西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-5-效果好，投资省，特别是对非饱和土加固效果显著。该法适用于地下水位以上的湿陷性黄土，尤其适于处理土质结构不均匀、土质情况差异的地基，更为安全可靠。重锤夯击能增加土的密实度，减少或消除地基土的湿陷变形，并可提高地基承载力。一般采用100kn~200kn重锤；10m~20m落距夯击湿陷性黄土，可消除4m~8m深度内黄土的湿陷性。但是其缺点是施工时噪声和振动较大，易对周围建筑产生较大扰动，因此不宜在人口密集的城镇内使用。2.1.4挤密法常用的是灰土挤密桩法，它适用于处理地下水位以上湿陷性黄土，利用打入钢套管、振动沉管等方法成孔，然后在孔内填入一定厚度的灰土分层夯实而成。在成孔过程中将桩孔位置的土体全挤入周围的天然土体中，使桩周围一定范围内的土体在成孔和孔内填土夯密过程中得到挤密，从而消除桩与桩之间土体的湿陷性并提高其承载力。灰土桩在施工过程中应注意成桩顺序，成桩应间隔进行，避免一排一排向前施工，影响桩的挤密效果。2.1.5桩基法较常见的是cfg桩，它是水泥粉煤灰碎石桩的英文简称，桩体材料主要由碎石、砂、粉煤灰，与适量水泥和水拌制而成，桩体与桩间土体共同作用，组成cfg桩复合地基，加上桩顶褥垫层共同承受上部荷载。其加固处理机理主要为:桩体作用、排水固结作用以及垫层作用。这也是当前应用较多的桩基处理方法，如郑西高铁段位于陕西省西安市临潼区新丰镇至零口镇之间这一段就采用了这一方法，并取得了较好的处理效果。2.2防排水措施水是黄土发生湿陷的主要外在因素，因此合理完善的防排水措施也是必不可少的。内外兼治方能防止黄土的湿陷性在路基使用过程中产生各种危害。2.2.1地面排水（1）合理选定各种排水设施类型和出水位置，可利用边沟、截水沟等，将流向路基的坡面水和路基表面水分段截流，引入自然沟谷、荒地或低洼处，排离路基范围。（2）排水系统布置，力求水源就近排出，在尽可能的条件下避免不必要的汇集，力求简单，如受地下水影响，优先考虑地下排水设施，然后配合地面排水设施。（3）认真做好各种排水设施的相互衔接。（4）要特别注意施工阶段的防水，做好临时排水措施，设置相应设施来集水和排水。2.2.2地下排水（1）在基底设置足够的引水渗沟或支撑渗沟，在路堤上游设置截水渗沟，可有效避免病害的发生。（2）侧沟出水口应有足够长度，将水引出路基以外，防止水流冲刷边坡填土。特殊土的处理方法-6-（3）对于路堤基底渗水，利用天然砂砾排除，防止路基病害。二、软土路基的处理方法1、软土特性软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土的成分变化很大，它们不仅含有碎屑物质，而且还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐等)和生物成因物质(腐质泥等)，其物质来源与周围岩性基本一致，在静水或缓慢的流水环境中沉积面成，沉积物常带有粉砂颗粒，呈现明显的层理。因此，软土的地区差异性很大。大量的研究和实践表明，软土具有以下共性：(1)含水量较高、孔隙比较大。其原因是软土的成分主要由粘土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质。粘粒的矿物成分主要为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细，呈薄片状，表面带负电荷，它与周围介质的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地质环境中沉积形成各种絮状结构。(2)具有触变特征。当原状软土受到扰动(搅拌、挤压等)以后，结构连接受到破坏，土的强度显著降低。其灵敏度一般在3-4之间，个别高达8-9。(3)具有明显的流变性。在荷载的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，并在主固结沉降完毕之后还可能产生可观的次固结沉降。(4)高压缩性。软土的压缩模量Es4MPa，大部分压缩变形发生在垂直压力为100kPa左右，作为地基时的沉降量很大。(5)低强度。软土多属近代水下细颗粒沉积土，其天然排水抗剪强度一般小于20kPa，有效内摩擦角仅为几度甚至接近于零。软土抗剪强度试验值与试验方法、排水条件等密切相关，如采用固结快剪，则粘聚力和内摩擦角将比快剪指标大。在荷载作用下，如果软土能够充分排水固结，则其强度将得到明显的改善。(6)渗透性小.一般竖向渗透系数在(10-6～10-8cm/s)之间，但其水平向的渗透系数较大，特别当含有水平夹砂层时更为显著。(7)不均匀性。由于沉积环境的变化，粘性上层中常局部夹有厚薄不等的粉土(砂)，使水平和竖向分布有所差异，作为地基则易产生不容许的差异沉降.近些年来，基建规模不断扩大，在建筑、水利、交通和铁道等土木工程建设中，人们愈来愈多地遇到不良地基问题，特别是高等级公路，通过水网地区时不可避免地会遇到过湿土和软弱地基。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基，它们需要经过处理才能满足建筑构造物的要求。地基处理的目的就是提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱地基的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降等等。2.软土路基的处理方法；1、水泥搅拌桩（1）加固原理水泥搅拌桩是用特制的机械设备把水泥浆送入地下，通过和原位地基土强制搅拌混合，使地基土和加固料之间很快发生一系列物理-化学反应，在短期内，使原来流塑状态的软土变成半固态到固态的桩体，使原来的软土地基变成具有整体性和一定强度的加固土桩复合地基，从而提高地基承载力，减小地基的沉降。（2）适用范围适用于淤泥质土及含水量30～75%的软弱土，加固深度在一般在18米以内。西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-7-（3）优缺点施工速度相对较快，工艺相对简单，处理效果好，但是，该法工程费用较高,施工质量不易控制，15mm以下质量难以保证。CFG桩（1）加固原理用振动沉管打桩机将桩管打入地下，投入碎石（掺石屑）、粉煤灰和水泥的混合料，边振动边起拔桩管，结合反插，达到挤密压实桩体的作用。这种桩骨干材料为碎石，掺入石屑可使级配良好，粉煤灰增加混合料的和易性，并有低标号水泥增加桩体后期强度。这种复合地基称为高粘结强度桩复合地基，桩体模量较大，承载力高。（2）适用范围适用于桥头路基。（3）优缺点施工质量容易控制，处理效果好。施工工艺相对复杂，单桩工程费用较高,由于其现浇施工，所以，成桩质量不如预应力管桩。预应力混凝土管桩（1）加固原理预先在工厂制备好一定规格的预应力管桩，用压桩机在工地采用静压的方法把桩压入地基，形成复合地基，以达到加固地基的目的。预应力管桩复合地基具有较大的承载力。（2）适用范围适用于桥头路基，特别适用于处理深厚软土地基。（3）优缺点施工质量容易控制，处理效果好。但是单桩工程费用较高。真空预压（1）加固原理真空预压技术是用专门的设备，通过抽真空在地基中产生负压，使土体孔隙中的水分排出，从有效应力原理可知，孔隙水排出，孔隙水压力减小后，有效应力就相应增加，在压力差作用下，土体中的水分被排出，抽气过程中，土体得到固结，土体强度得到提高。这种通过抽真空而达到预压效果的方法称为真空预压。（2）适用范围加速地基固结沉降，可用于预压路段或桥头处理。（3）优缺点工期短，效益好，但施工工艺复杂，成本略高。5、EPS路堤（1）加固原理EPS路堤是轻质路堤的一种。EPS材料为硬质、闭孔的泡沫塑料，是一种新的建筑材料，EPS材料具有重量轻、抗压性能好、耐热、抗冻性能均较佳、吸水率低、化学稳定性高且易于加工等优点。EPS材料密度约为土的1/50～1/100，用EPS材料修筑的路堤称为EPS路堤。（2）适用范围适用于桥头路基，特别适用于处理深厚软土地基。（3）优缺点工期短，效益好，但成本高，施工经验相对不足。6、挤密碎石桩特殊土的处理方法-8-（1）加固原理挤密碎石桩一方面通过强力振动使砂土层液化，砂粒重新排列，孔隙减小，另一方面通过回填料使