岩土工程师岩体工程与基础工程考试(编辑修改稿)

岩土工程师岩体工程与基础工程考试(编辑修改稿)内容摘要：

而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。 为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。 如粘土 层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。 适用于软粘土地基。 (2)砂井法 (包括袋装砂井、塑料排水带等 )在软粘土地基中，设置一系列砂井 ，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。 砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。 适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。 (3)真空预压法在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。 适用于能在加固区形成 (包括采取措施后形成 )稳定负压边界条件的软土地基。 (4)真空一堆载联合预压法当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载 预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。 适用于软粘土地基。 (5)降低地下水位法通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。 适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和粉、细砂地基。 (6)电渗排水法在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。 在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。 适用于饱和软粘土地基。 4．置换法其原 理是以砂、碎石等材料置换软土，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基强度的目的。 (1)振冲置换法 (或称碎石桩法 ) 碎石桩法是利用一种单向或双向振动的冲头，边喷高压水流边下沉成孔，然后边填入碎石边振实，形成碎石桩。 桩体和原来的粘性土构成复合地基，以提高地基承载力和减小沉降。 适用于地基土的不排水抗剪强度大于 20kPa的淤泥、淤泥质土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。 对不排水抗剪强度小于 20kPa的软土地基，采用碎石桩时须慎重。 (2)石灰桩法在软弱地基中用机械成孔，填入作为固化剂的生石灰并压实形成桩体 ，利用生石灰的吸水、膨胀、放热作用以及土与石灰的物理化学作用，改善桩体周围土体的物理力学性质，同时桩与土形成复合地基，达到地基加固的目的。 适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。 (3)强夯置换法对厚度小于 6m的软弱土层，边夯边填碎石，形成深度 3— 6m、直径为 2m左右的碎石柱体，与周围土体形成复合地基。 适用于高饱和度的粉土与软塑一流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。 (4)水泥粉煤灰碎石桩 (CFG 桩 ) 是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打 桩机或其他成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。 桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。 适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。 (5)柱锤冲扩法柱锤冲扩法是利用直径为 300— 500mm、长度为 2— 6m、质量为 1— 8t 的柱状锤冲扩成孔，填入碎砖三合土等材料，夯实成桩，桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。 适用于处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基。 6)EPS超轻质料填土法发泡聚苯乙烯 (EPS)的重度只有土的 1/50— 1/100，并具有较好的强度和压缩性能，用于填土料，可有效减少作用在地 基上的荷载，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效果。 适用于软弱地基上的填方工程。 5．加筋法通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持建筑物稳定。 (1)土工聚合物利用土工聚合物的高强度、韧性等力学性能，扩散土中应力，增大土体的抗拉强度，改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。 适用于砂土、粘性土和软土，或用作反滤、排水和隔离材料。 (2)加筋土把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中，通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体，用以提高土体的稳定性。 适用于人工填 土的路堤和挡墙结构。 (3)土层锚杆土层锚杆是依赖于土层与锚固体之间的粘结强度来提供承载力的，它使用在一切需要将拉应力传递到稳定土体中去的工程结构，如边坡稳定、基坑围护结构的支护、地下结构抗浮、高耸结构抗倾覆等。 适用于一切需要将拉应力传递到稳定土体中去的工程。 (4)土钉土钉技术是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体，与土共同作用，用以弥补土体自身强度的不足。 不仅提高了土体整体刚度，又弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点，显著提高了整体稳定性。 适用于开挖支护和天然边坡的加固。 (5)树根桩法在地基中沿不 同方向，设置直径为 75～ 250mm 的细桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群桩，以支撑结构物，或用以挡土，稳定边坡。 适用于软弱粘性土和杂填土地基。 6．胶结法在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆以及石灰等物，形成加固体，与未加固部分形成复合地基，以提高地基承载力和减小沉降。 (1)注浆法其原理是用压力泵把水泥或其他化学浆液注入土体，以达到提高地基承载力、减小沉降、防渗、堵漏等目的。 适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗浜和使用在托换工程中。 (2)高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入要处理土层的预定深度，然后将水泥浆液以高压冲切土体，在喷射浆液的同时，以一定速度旋转、提升，形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升而不旋转，则形成墙状固结体。 可以提高地基承载力、减少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。 适用于淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、黄土、砂土、素填土和碎石土等地基。 对既有建筑物可进行托换加固。 (3)水泥土搅拌法利用水泥、石灰或其他材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂 (水泥或石灰的浆液或粉体 )强制搅拌，形成坚硬的拌和柱体，与原地层共同形成复合地基。 适用于正常固结的淤泥、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。 7．冷热处理法 (1)冻结法通过人工冷却，使地基温度低到孔隙水的冰点以下，使之冷却，从而具有理想的截水性能和较高的承载力。 适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时措施。 (2)烧结法通过渗入压缩的热空气和燃烧物，并依靠热传导，而将细颗粒土加热到 1000C以上，从而增加土的强度，减小变形。 适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土。 8．其他 (1)锚杆静压桩是结合锚杆和静压桩技术而发展起来的，它是利用建筑物的自重作为反力架的支承，用千斤顶把小直径的预制桩逐段压入地基，在将桩顶和基础紧固成一体后卸荷，以达到减少建筑物沉降的目的。 主要适用于加固处理淤泥质土、粘性土、人工填土和松散粉土。 (2)沉降控制复合桩基是指桩与承台共同承担外荷载，按沉降要求确定用桩数量的低承台摩擦桩基。 目前上海地区沉降控制复合桩基中的桩，宜采用桩身截面边长 250mm、长细比在 80 左右 的预制混凝土小桩，同时工程中实际应用的平均桩距一般在 5～ 6倍桩径以上。 主要适用于较深厚软弱地基上，以沉降控制为主的八层以下多层建筑物。 (三 )地基处理的方案选择 地基处理的核心是处理方法的正确选择与实施。 而对某一具体工程来讲，在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，如建筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求，荷载大小、分布和种类，基础类型、布置和埋深，基底压力、天然地基承载力、稳定安全系数、变形容许值；地基土的类别、加固深度、上部结构要求、周围环境条件、材料来源、施工工期、施工队伍技术素 质与施工技术条件、设备状况和经济指标等。 对地基条件复杂、需要应用多种处理方法的重大项目还要详细调查施工区内地形及地质成因、地基成层状况、软弱土层厚度、不均匀性和分布范围、持力层位置及状况、地下水情况及地基土的物理和力学性质；施工中需考虑对场地及邻近建筑物可能产生的影响、占地大小、工期及用料等。 只有综合分析上述因素，坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则拟定处理方案，才能获得最佳的处理效果。 地基处理方案的确定可按下列步骤进行： (1)搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。 (2)根据结 构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。 另外，在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用；也可选用加强结构措施 (如设置圈梁和沉降缝等 )和处理地基相结合的方案。 (3)对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比，根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，从而因地制宜地选择最佳的处理方法。 值得注意的是，每一种处理方法 都有一定的适用范围、局限性和优缺点。 没有一种处理方法是万能的。 必要时也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合方案。 (4)对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工，并进行必要的测试以验算设计参数和检验处理效果。 如达不到设计要求时，应查找原因采取措施或修改设计。 二、换填 二、换填 当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂 (碎石、素 土、灰土、高炉干渣、粉煤灰 )或其他性能稳定、无侵蚀性等材料，并压 (夯、振 )实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法。 它还包括低洼地域筑高 (平整场地 )或堆填筑高 (道路路基 )。 机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压 (夯、振 )实垫层的不同机具对待，这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。 按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。 《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79— 20xx)中规定：换填法适用于浅层软弱地基及不均匀地基 的处理。 垫层的作用主要有： (1)提高地基承载力； (2)减少沉降量； (3)加速软弱土层的排水固结；(4)防止冻胀； (5)消除膨胀土的胀缩作用； 【例题 5】在下列各项中不属于垫层的作用的是（）。 A. 提高地基承载力 B. 减少沉降量 C. 消除膨胀土的胀缩作用 D. 提高软弱下卧层的承载力 答案 :D 【例题 6】在下列各种垫层中，适合用于消除膨胀土的胀缩作用的是（）。 A. 灰土执层 B. 素土垫层 C. 素砼垫层 D. 级配砂石垫层 答案 :D 对砂垫层的设计，即要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软 弱土层，又要求有足够大宽度以防止砂垫层向两侧挤出。 1．垫层厚度的确定垫层厚度 z应根据需置换软弱土的深度或垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要求： pz+pcz≤f az (1751) 具体计算时，一般可根据垫层的承载力确 定出基础宽度，再根据下卧土层的承载力确定出垫层的厚度。 可先假设一个垫层的厚度，然后按式 (1751)进行验算，直至满足要求为止。 【例题 7】当确定采用垫层法对地基行处理时，其垫层的厚度应根据（）进行确定。 A. 软弱下卧层的底板埋深 B. 软弱下卧层的顶板埋深 C. 垫层材料的强度 D. 需置换软弱土的深度或垫层底部下卧土层的承载力 答案 :D 2．垫层宽度的确定垫层的底面宽度应以满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出为原则进行设计。 关于宽度计算，目前还缺乏可靠的方法。 一般可按下式计算或根据当地经验确 定。 b/≥b+2178。 ztgθ (1754) 垫层顶面每边宜比基础底面大 ，或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放坡，整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。 【例题 8】垫层底面宽度的确定为（）。 A. 每边宜比基础底面大 B. 每边宜比基础底面大 C. b/≥b+2178。 ztgθ D. b/≥+b 答案 :C 3．垫层承载力的确定垫层的承载力宜 通过现场试验确定，当无试验资料时，可按经验取值，并应验算下卧层的承载力。 4．沉降计算对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还应进行地基变形计算。 建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量 s1与下卧土层的变形量 s2之和。 垫层施工方法有： 1．机械碾压法； 2．重锤夯实法； 3．平板振动法。 工程实践中，对垫层碾压质量的检验，要求获得填土最大干密度。 其关键在于施工时控制每层的铺设厚度和最优含水量，其最大干密度和最优含水量宜采用击实试验确定。 三、强夯 三、强夯 (一 )加固机理 强夯是通过。