地基处理教学教案.docx

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1、地基处理课程教学教案课程名称地基处理章节、专题第1章绪论教学目标及基本要求了解地基处理的对象、目的、常用方法以及设计的一般流程教学重点绪论重点放在开拓视野、结合事例来介绍本课程的内容、性质和特点，了解地基处理的对象、目的、常用方法。教学难点本课程的内容、性质、特点教学内容与时间分配教学内容：一、先提出12个与地基有关的工程问题。引起学生学习兴趣，再介绍本课程学习目的、要求和内容、参考书。二、地基处理的目的与对象建（构）筑物地基一般存在以下四个方面的问题：（1）强度和稳定性问题（2）沉降变形问题（3）渗透性问题（4）液化问题。地基处理的目的：（1）提高地基的抗剪强度，增加其稳定性（2）降低地基土

2、的压缩性，减少地基的沉降变形（3）改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定（4）改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能，（5）改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求地基处理的对象是具有不良工程特性的岩土地基，主要包括软弱地基和特殊土地基。三、本学科发展况四、地基处理设计的一般流程五、本课程的特点和学习要求五、教材及参考书课后五分钟学生提出问题，老师解答。课时分配：2学时习题搜集与土体变形、强度以及渗透有关的工程问题，地基处理的施工视频。课程名称地基处理章节、专题第2章换填垫层法教学目标及基本要求了解换填垫层法的基本原理、作用机理，掌握换填垫层法的结构与组成，熟练掌握换填垫层法的

3、厚度计算方法，熟练掌握换填垫层法的施工方法与质量检测要求教学重点换填垫层法的作用机理、设计计算教学难点垫层厚度设计教学内容与时间分配教学内容一、概述换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层(或局部岩石)，全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。垫层法又称开挖置换法、换土垫层法，简称换土法。垫层的作用包括以下几个方面：(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)消除地基的湿陷性和胀缩性垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗

4、塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。褥垫法是将基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。二换填垫层设计2.2.1砂(砂石、碎石、粉煤灰、矿渣)垫层设计1.垫层厚度的确定垫层底面处的附加压力值可分别按下式计算：:bE-P)条形基础2)+2Ztane_bl(Pk-P)矩形基础：S+2ztan)(+2ztan6)换填垫层的厚度不宜小于0.5m,也不宜大于3m。2 .垫层宽度的确定垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。b,b+2zlan3 .垫层的压实标准4 .整层承载力的

5、确定经换填处理后的地基，由于理论计算方法尚不够完善，垫层的承载力宜通过现场试验确定。5 .沉降计算垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。2.2.2素土和灰土垫层设计素士垫层(简称土垫层)和灰土垫层(石灰与土的体积配合比一般为2:8或3:7)在湿陷性黄土地区使用较广泛，处理厚度一般为13m通过处理基底下的部分湿陷性土层，可达到减小地基的总湿陷量，并控制未处理土层湿陷量的处理效果。素土垫层或灰土垫层可分局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；除上述要求外，还要求提高士的承载力或水稳性时，宜采用灰土垫层。局部垫层的平面处

6、理范围，每边超出基础底边的宽度不应小于其厚度的一半，整片垫层一般设置在整个建(构)筑物(跨度大的工业厂房除外)的平面范围内，每边超出建筑物墙基础外缘的宽度不应小于垫层的厚度，并不得小于2m。素土垫层或灰土垫层厚度的确定方法同砂垫层，垫层宽度按以下方法确定：(1)局部垫层的平面处理范围，每边超出基础底边的宽度，可按下式计算确定，并不应小于垫层厚度的一半，即8=0+2zia11e+c地基压力扩散线与垂直线的夹角，宜为2230,用素土处理宜取小值，用灰土处理宜取大值。(2)整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，并不应小于2m。素土垫层或灰土垫层的承载力特征值，

7、宜通过现场载荷试脸确定。当无试脸资料时，土垫层承载力特征值不宜超过18OkPa；灰土垫层承载力特征值不宜超过25OkPa。其沉降计算方法同砂垫层。2. 2.3褥垫层设计褥垫的作用是调整地基的压缩性，用褥垫改造压缩性低的地基，使之与压缩性较高的地基相适应，从而调整岩土交界部位地基的相对变形，以避免该处由于应力集中而使墙体出现裂缝。褥垫的设计主要是根据地基变形的要求确定其厚度。褥垫的厚度是按照地基所需调整的沉降量的大小确定的，通常褥垫的厚度Z可按下述方式进行计算。1 .确定要求褥垫的沉降量&褥垫的沉降量G可用下式计算Sl=S1-s计算与值时，应控制$24，以避免褥垫的变形过大。2 .褥垫的厚度Z褥

8、垫的厚度Z可用下式计算Z=9O,也可查根据褥垫材料的侧限压缩试验得出的ps曲线，按下式计算_SJlZ=8对于要求褥垫调整地基的沉降量不大时，褥垫的厚度可不进行计算，一般按其构造厚度取300500mm但需注意地基的过大变形。2.2.4垫层材料选用1 .砂石2 .粉质粘土3 .灰土4 .粉煤灰5 .矿渣6 .其他工业废渣7 .土工合成材料8 .聚苯乙烯板快（EPS）三、施工四、质量检脸时间分配：4学时习题27、1-2.2-6课程名称地基处理章节、专题第3章预压法教学目标及基本要求掌握预压法的加固机理、设计计算方法，会计算不同条件下土体的固结度，能进行加荷计划制定，了解预压法的施工方法与质量检验要求

9、教学重点预压法的加固机理、预压法的固结度计算、加载计划制定方法教学难点分级加载时的固结度计算与加载计划制定教学内容与时间分配教学内容：一、概述预压法又称排水固结法，指直接在天然地基或在设置有袋装砂井、塑料排水带等竖向排水体的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。预压法适用于处理淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基。二、预压法加固机理预压法就是利用排水固结规律，通过加压系统和排水系统改变地基应力场中的总应力Cr和孔隙水压力为来达到增大有效应力、压缩土层的目的。三、预压法的设计与

10、计算(一)堆载预压法设计计算1.竖向排水体设计(1)竖向排水体材料选择竖向排水体可采用普通砂井、袋装砂井和塑料排水带，若竖向排水体深度超过20m,建议采用袋装砂井和塑料排水带。砂井的砂料应选用中粗砂，其粘粒含量不应大于3%。(2)竖向排水体平面布置1)竖向排水体直径和间距。一般地，普通砂井直径为30Omnr500mm,袋装砂井直径为70m120io塑料排水带的当量换算直径可按下式进行计算,2S+b)4=兀2)竖向排水体排列。竖向排水体在平面上可布置成正三角形或正方形，其相应的有效排水范围分别为正六边形和正方形。竖井的有效排水直径4和竖井间距I的关系为：Jc=/=1.05/等边三角形排列时V不=

11、J-=1.13正方形排列时V/r(3)竖向排水体深度和布置范围，一般为IOnl25m。1)软土层不厚、底部有透水层时，竖向排水体应尽可能穿透软土层。2)当深厚的高压缩土层间有砂层或砂透镜体时，竖向排水体应尽可能打至砂层或砂透镜体，而采用真空预压时应尽量避免竖向排水体与砂层相连，以免影响真空效果。3)对于无砂层的深厚地基则可根据其稳定性及建筑物在地基中造成的附加应力与自重应力之比值确定(一般为0.10.2)。4)对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖向排水体深度通过稳定性分析来确定，且至少应超过最危险滑动面2m。5)对以变形控制的工程，竖向排水体深度应根据在限定的预压时间内需完成的变形量来确定。竖向排

12、水体宜穿透受压土层。竖向排水体的布置范围一般比建筑物基础范围稍大为好。扩大的范围可由基础的轮廓线向外增大约2m4m02 .地表砂垫层设计在竖向排水体顶部应铺设排水砂垫层，以保证地基固结过程排出的水能够顺利地通过砂垫层迅速排出，使受压土层的固结能够正常进行，以利于提高地基处理效果，缩短固结时间。(1)垫层材料垫层材料宜采用透水性良好的中粗砂，(2)垫层厚度排水砂垫层的厚度首先应满足地基对其排水能力的要求；其次，承担施工机械荷载。陆上施工时，砂垫层厚度不应小于O.5m；水下施工时，一般为1m。砂垫层的宽度应大于堆载宽度或建筑物底宽。并伸出竖向排水体外边线2倍竖向排水体直径。在砂料贫乏地区，可采用连

13、通竖向排水体的纵、横砂沟代替整片砂垫层。3 .预压荷载确定(1)制订加荷计划：1）利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p10一般可根据斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初步估算，即Pl啜（1+0.29（1+0.23+加对饱和软粘土，可采用下式估算对长条形填土，可根据FeIIeniUS公式估算K2）计算第一级荷载Pl作用下地基强度增长值。在Pl荷载作用下经过一段时间预压，地基强度逐渐提高，地基强度为：%=（,+M）3）计算Pl作用下达到所定的固结度（一般取70%）所需要的时间，目的在于确定第一级荷载停歇的时间，或第二级荷载开始施加的时间。4）根据第二步所得到的地基强度%确定第二级所

14、能施加的荷载p2,p2可按下式近似估算：PLK同样，求出在p2作用下地基固结度达70%的强度及所需要的时间，然后计算第三级所施加的荷载。依次按上述步骤计算出每级荷载和每一级荷载的停歇时间，直至达到设计荷载。5）按上述加荷计划进行每一级荷载下的地基稳定性计算。如果稳定性不满足要求，需调整加荷计划。6）计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量，以确定预压荷载卸除的时间。如果预压工作期内，地基沉降量不满足设计要求,则应采用超载预压，需调整加荷计划。（2）地基固结度计算固结度计算是堆载预压设计中制订加荷计划的一个重要环节，根据每级荷载下不同时间的固结度，可推算地基强度的增长值，分析地基的稳定性

15、，确定相应的加荷计划，估算加荷期间地基的沉降量，确定预压荷载的期限等。1）瞬时加荷条件下的固结度计算a.竖向排水平均固结度上。某一时间，时的竖向排水平均固结度S可按下式计算：当3o%时，可采用下式计算：8T.b.径向排水平均固结度Ur。某一时间，时的径向排水平均固结度Ur计算公式为Ur=-efTTt1.n2/、32-1P=-rrln()一-n-4/T计算出时间因素Th、井径比，可查曲线图或直接计算可得到径向排水平均固结度Ur。当竖向排水体采用挤压方式施工时，应考虑涂抹对土体固结的影响。当竖向排水体的纵向通水量qw与天然土层水平向渗透系数kh的比值较小，且长度又较长时，尚应考虑井阻影响。瞬时加载条件下，考虑涂抹和井阻影响时，竖向排水体地基径向排水平均固结度Ur可按下式计算：U,=l-e盘F=Fn+FFr3Fa=l