软土地基处理技术

软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.12软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.12软土与软土地基软土地基路基设计软土地基处理方法及适用条件常用软土地基处理方法简介软基设计及处理中的几个问题1报告内容软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.12软土的概念软土的成因、分类及分布软土的工程性质软土地基常见工程问题2第一部分：软土与软土地基软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.123软土与软土地基1.1软土的概念软土包括淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等，是一种天然含水量大、压缩性高、天然孔隙比大于等于1、抗剪强度低的细粒土。淤泥类土泥炭类土软土淤泥淤泥质土泥炭泥炭质土以孔隙比划分以有机物含量划分软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.124软土与软土地基1.1软土的概念特征指标名称天然含水量（%）天然孔隙比十字板剪切强度（kPa）指标值≥35（或液限）≥1.035《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中软土的判别标准：《软土地区工程地质勘察规范》规定软土的判别应符合下列要求：1、外观以灰色为主的细粒土；2、天然含水量大于或等于液限；3、天然孔隙比大于或等于1.0。概念上的软土和工程设计中所指的软土？盐渍化的软土？软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.125软土与软土地基1.2软土的成因、分类及分布软土软土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。软土按沉积环境及成因分为四类。滨海相泻湖相湖相河漫滩相溺谷相三角洲相牛轭湖相沼泽相滨海沉积软土湖泊沉积软土河滩沉积软土沼泽沉积软土软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.126软土与软土地基1.2软土的成因、分类及分布滨海相沉积为主的软土:如湛江、香港、厦门、舟山、宁波、连云港、塘沽、大连湾等；泻湖相沉积的软土以温州、宁波为代表；溺谷相软土在福州、泉州一带；三角洲相软土如上海地区、珠江下游的广州地区；河漫滩相沉积软土在长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区；内陆软土主要为湖相沉积，如洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周以及昆明的滇池地区等。沼泽相沉积软土主要分布在内蒙、东北大、小兴安岭、西南森林地区。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.127软土与软土地基1.2软土的成因、分类及分布北部中部南部我国软土的主要分布地区按工程性质结合自然地质地理环境，可划分为北部、中部、南部三个地区。北中部分界线：沿秦岭走向向东至连云港以北的海边；中南部分界线：沿苗岭、南岭走向向东至蒲田的海边。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.128软土与软土地基1.2软土的成因、分类及分布区别海陆别典型地区沉积相土层埋深物理性质指标（平均值）天然含水量容重孔隙比饱和度液限塑限塑限指数液限指数有机质含量m％g/cm3％％％％北部地区沿海天津塘沽、连云港、大连等滨海0～34451.781.23934222191.257.5三角洲5～9401.791.11973519161.35中部地区沿海温州湾、宁波、舟山滨海2～32521.711.4198462424温州、宁波地区泻湖1～35511.671.61984725241.346.5福州、泉州溺谷1~25581.631.74955231261.911长江下游（上海）三角洲2～19431.761.24984023171.11内陆昆明的滇池高原湖泊771.541.9370281.2818.4洞庭湖、洪泽湖、太湖等平原湖泊471.741.314323199.9长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等河漫滩471.751.2239171.44南方地区沿海湛江、香港、厦门滨海0～9611.631.65955327261.94珠江下游（广州）三角洲1～101.581.67543724软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.129软土与软土地基1.3软土的工程性质（1）孔隙比大、含水量高（2）压缩性高（3）强度低（4）变形量大（5）压缩稳定所需时间长（6）侧向变形较大软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1210软土与软土地基1.4软土地基常见工程问题（1）地基承载力和稳定性问题在道路荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1211软土与软土地基1.4软土地基常见工程问题由于软基不稳定导致的破坏软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1212软土与软土地基1.4软土地基常见工程问题（2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当道路沉降、水平位移、或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。道路沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大，不均匀沉降对道路的危害更大。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.12软土地基路基设计原则软土地基勘察要点软土地基路基极限填土高度软土地基路基设计一般步骤软土地基现场观测13第二部分：软土地基路基设计软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1214软土地基路基设计2.1软土地基路基设计原则1、路基在施工期间和完工后使用期间应是稳定的，不因填筑荷载、施工机械和交通荷载的作用而引起破坏，也不应给桥台、涵洞、挡土墙等构筑物及沿线设施带来过大的变形。2、为避免路基沉降给涵洞、挡土墙等构筑物造成变形破坏，应首先考虑提前填筑路堤、在其充分沉降后再修建构筑物的方案。如同时施工，则需设置达到持力层的基础，以防止过大的位移和沉降。3、为避免路面的变形破坏，以及连接桥梁、涵洞等构筑物的引路路堤产生不均匀沉降，应严格控制工后沉降。工后沉降公路工后沉降标准城市道路工后沉降标准软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1215软土地基路基设计2.1软土地基路基设计原则4、在软土厚且长期发生较大沉降的地区及大范围的软土地区，有时候很难使工后沉降控制在要求的标准内，或者虽能控制但极不经济时，应考虑设置桥头搭板、铺筑临时性路面或分期修建路面等方案。5、在没有一定厚度硬壳层的软土地基上，不宜修建填土高度小于2.0～2.5m的低路堤，这种低路堤在交通荷载作用下，可使路面发生较大的不均匀沉降，特别是当软土地基不均匀、重型车辆交通较大时更加明显。硬壳层的作用硬壳层的临界厚度硬壳层与软土层的判别软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1216软土地基路基设计2.1软土地基路基设计原则6、为保证路基稳定或控制工后沉降，需采取相应的处理措施。在选择处理措施时应考虑地基条件、道路条件及施工条件，尤其要考虑处理措施的特点、对地基的适应性和效果，以确定符合要求的处理措施。7、当软土地基比较复杂，或工程规模很大、沉降控制的精度要求较高时，应考虑在正式施工之前，在现场修筑试验段，并对其稳定和沉降进行观测，以便根据观测结果选择适当的处理措施，或对原来的处理方案进行必要的修正。8、经济合理的软土地基路基设计依赖于准确的软土地基勘察。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1217软土地基路基设计2.2软土地基勘察要点一、软土地基勘察应查明下列内容：1、成因类型、成层条件、分布规律、薄层理与夹砂特征、水平向与垂直向的均匀性、地表硬壳层的分布与厚度、地下硬土层或基岩的埋深与起伏。2、固结历史及应力水平、结构破坏对强度和变形的影响。3、微地貌形态、暗埋的塘、浜、沟、坑穴的分布、埋深及其填土的性质。4、开挖、回填、支护、工程降水、打桩、沉井等施工对软土的应力状态、强度和压缩性的影响。5、地区的建筑经验。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1218软土地基路基设计2.2软土地基勘察要点二、软土地基勘察应符合下列要求：1、勘探点布置宜根据成因类型和地基复杂程度确定，当土层变化复杂时，勘探点应予加密。2、钻探取样应与原位测试相结合，取样应采用薄壁取土器；原位测试宜采用静力触探、十字板剪切试验。3、对暗埋的塘、浜、沟、坑穴等宜采用轻型动力触探。三、软土的力学性质参数可采用室内试验和原位测试确定，或根据经验确定。亦可利用堆载、边坡和建筑物的原型监测资料确定。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1219软土地基路基设计2.2软土地基勘察要点四、软土剪切试验应按地基土应力状态变化，加荷、卸荷速率，排水条件等选用相应的方法，并应符合下列要求：1、当土体加荷卸荷速率超过土中孔隙水压力消散的速率时，宜采用自重压力预固结的不固结不排水三轴剪切试验。对渗透性很低的粘性土，可采用无侧限抗压强度试验或十字板剪切试验。2、当土体排水速率快且施工过程较慢时，宜采用固结不排水三轴剪切试验或直剪试验。3、对土体可能发生较大应变的工程，应测定残余抗剪强度，必要时应进行蠕变试验、动扭剪试验、动单剪试验和动三轴试验。五、根据变形计算的要求确定压缩系数、先期固结压力、压缩指数、回弹指数、固结系数时，可采用常规固结试验、快速加荷固结试验、高压固结试验。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1220软土地基路基设计2.2软土地基勘察要点六、软土地基勘察一般应提供以下成果：1、软土地基分层土的物理指标：含水量、容重、孔隙比、液限、塑限、颗粒组成等；2、软土地基分层土的力学指标：如压缩系数、压缩模量、固结系数、渗透系数、e-p曲线、快剪粘聚力及内摩擦角、固结快剪粘聚力及内摩擦角、无侧限抗压强度等；3、分层土的侧壁摩阻力；4、分层土的地基承载力；5、地下水位；6、钻孔柱状图。软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1221软土地基路基设计2.3软土地基路基极限填土高度在天然地基上不作任何处理、快速填筑一般断面的路基所容许填筑的最大高度，称为路基极限填土高度。目前软土地基路基极限填土高度最简单的确定方法主要是从稳定分析出发，假定内摩擦角为0，利用费伦扭斯公式进行计算：CH52.5天然软土地基的快剪粘聚力路基填土容重（1）软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1222软土地基路基设计2.3软土地基路基极限填土高度一、地基处于弹性状态时极限填土高度计算在均布荷载P作用下，地基中一点的应力可表示为：12221122112cos2cos22sin212sin212sin212sin21PPPxzxzBPMXZ12zx软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1223软土地基路基设计2.3软土地基路基极限填土高度一、地基处于弹性状态时极限填土高度计算根据材料力学中的主应力计算公式，可得土中任意一点的主应力：)2sin2(22)2sin2(222321PPxzzxzxxzzxzx212式中：软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1224软土地基路基设计2.3软土地基路基极限填土高度一、地基处于弹性状态时极限填土高度计算进而可得土中任意平面上的应力：]2cos2sin2[2cos)2(22sin2sin2sin)2(313131PP摩尔圆表示一点的应力状态132软土地基处理技术天津市市政工程设计研究院2007.1225软土地基路基设计2.3软土地基路基极限填土高度一、地基处于弹性状态时极限填土高度计算当土中某点处于剪切破坏时，剪切面与大主应力作用面间的夹角满足：245]sin2sin2[cos2sinPP因此：天然软土地基的内摩擦角代入