地基处理设计毕业论文.docx
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地基处理设计毕业论文
前言
建筑物和构筑物都是由上部结构和下部结构组成,地基是承托建筑物或构筑物基础的这一部分很小的场地.当地基的强度和稳定性不足以支承上部结构的自重和外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏;当地基变形过大时也会影响结构的使用;渗漏、液化都会使地基被破坏从而破坏结构。
所以当天然地基软弱不能满足地基承载力和变形的设计要求时，地基就需要进行加固处理。
针对不同的地基条件，环境，以及结构的性质，工期等采取不同的地基处理方法。
地基的主要处理方法有：
置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和冷热等处理方法。
本方通过对太仓“港城之星”2号山体施工便道地基处理设计，主要是胶结法中的高压喷射注浆法设计，以实际工程检验大学里所学的专业知识，从中总结经验，为以后的参加工作做好铺垫。
第一章地基情况
1.1工程概况
太仓港港城之星位于太仓市港口开发区，占地约1833.9亩。
拟建的太仓港“港城之星”，造型复杂，分布有不同类型的建（构）筑物，并分布有大面积的堆填假山，堆填高度为30m。
本工程设计是针对堆填假山的施工便道，便道底宽40m，高15m，坡度45度，进行高压旋喷桩设计。
填土C=30kPa，
＝28，
KN/
。
施工便道约为10
，以便运土车辆行使，则其在地面上水平投影约为85m。
其形状简图见第二章图2.8。
1.2场地工程地质条件
1.2.1地形地貌
该拟建场地位于长江三角洲前缘，其地貌属于冲积平原类型。
场地分布有较多的河浜，水网密布，水系发达。
1.2.2地基土的构成与特征
根据《岩土工程勘察报告》，根据场地钻探及原位试验资料，结物理力学性质上的差异可划分为8层和分属不同层次的亚层，详见下表1-1所列：
表1-1地基土构成一览表
地质时代
Q43
Q42
Q41
Q32
Q31
成因类型
滨海～河口
滨海～浅海
滨海～沼泽
溺谷
河口～滨海
滨海～浅海
滨海～河口
层号
①
②1、②2、②3
③、④
⑤1
⑤3-1、⑤3-2
⑦
⑧
⑨
各层地基土的特征分别为：
第①层，素填土，杂色，松散，以粉质粘土为主，含碎石、碎砖及植物根茎。
层厚0.50～1.40m。
堆积时间短，土质不均，强度低，力学性质差异性较大，为不良持力层。
第②1层，粉质粘土，褐黄色，可塑，中压缩性，含铁锰质结核及灰色的粘土条纹。
摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等；层厚0.70～1.50m，层底标高为0.64～2.21m。
该层土质均匀，在明浜分布区该土层缺失。
承载力特征值（
）为110kPa，是本场地天然地基的良好持力层。
第②2层，粉质粘土，灰黄色，软塑，高压缩性，夹少量的粉土，含氧化铁斑纹及灰色的粘土条纹，向下逐渐变软。
摇振反应无，光泽反应光滑，干强度高，韧性高；层厚0.60～1.60m，层底标高为-0.55～1.51m。
该层土质不均匀，在明浜分布区该土层缺失。
工程性质一般，承载力特征值（
）为80kPa。
第②3层，粉土，灰色，稍密，中等压缩性，夹薄层粘性土，含云母。
摇振反应迅速，无光泽，干强度低，韧性低；层厚2.00～6.80m，层底标高为-5.65～-2.09m。
该层土质不均匀，仅局部分布。
工程性质较好，承载力特征值（
）为115kPa。
第③层，淤泥质粉质粘土，灰色，饱和，流塑，高压缩性，局部为淤泥，夹薄层粉土，含云母，具有较好的层理。
摇振反应无，光泽反应光滑，干强度高，韧性高；层厚1.30～6.50m，层底标高为-6.25～-3.52m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
工程性质差，承载力特征值（
）为55kPa，为天然地基的主要压缩层。
第④层，淤泥质粘土，灰色，饱和，流塑，高压缩性，夹薄层粉土，含贝壳，含有机质条纹，含云母，具层理。
摇振反应无，光泽反应光滑，干强度高，韧性高；层厚7.70～10.50m，层底标高为-15.45～-12.59m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
工程性质差，承载力特征值（
）为60kPa，为天然地基的主要压缩层。
第⑤1层，粉质粘土，灰色，饱和，流塑，高压缩性，夹薄层粉土，含未腐烂的植物根茎,含云母,具有较好的层理。
摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等；层厚2.00～7.10m，层底标高为-20.95～-16.97m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
工程性质一般，承载力特征值（
）为85kPa。
第⑤2层，粉土，灰色，饱和，流塑，高压缩性，夹少量的粘性土,含云母,具有较好的层理。
摇振反应迅速，无光泽，干强度低，韧性低；层厚1.20～3.00m，层底标高为-20.67～-18.85m。
该层土质不均匀，仅局部分布。
工程性质较好，承载力特征值（
）为125kPa。
第⑤3-1层，粉质粘土，灰色，饱和，软塑，中等压缩性，夹少量的粉土，含云母，具有较好的层理。
摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等；层厚9.30～12.40m，层底标高为-32.04～-28.84m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
平均Ps值为1.29MPa，工程性质较好，承载力特征值（
）为100kPa，可作为以摩擦为主的桩基持力层。
第⑤3-2层，粉质粘土，灰色，饱和，软塑，中等压缩性，夹薄层粉土，含云母，具有较好的层理。
摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等；层厚2.90～12.50m，层底标高为-44.36～-32.47m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
平均Ps值为2.06MPa，工程性质较好，承载力特征值（
）为105kPa，可作为以摩擦为主的桩基持力层。
第⑦层，粉砂，灰色，饱和，中密，中等压缩性，夹薄层粘性土，含云母。
层厚6.80～18.00m，层底标高为-54.13～-50.55m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
工程性质较好，分布稳定，承载力特征值（
）为140kPa，可作为本工程的桩基持力层。
第⑧层，粉质粘土，灰色，饱和，软塑，中等压缩性，局部夹较多粉土，含云母，具有较好的层理。
摇振反应迅速，稍有光泽，干强度中等，韧性低；层厚1.80～5.40m，层底标高为-56.46～-54.68m。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
物理力学性质较好，工程性质较好，承载力特征值（
）为125kPa，均是较好的桩基持力层与压缩层。
第⑨层，粉砂，灰色，饱和，密实，中～低压缩性，含少量的粘性土，局部含少量直径为0.50cm的砾石，含云母。
该层土质不均匀，场地内均有分布。
70m深度内未揭穿。
工程性质较好。
1.2.3地基土的物理力学性质
本次详细勘察物理力学性质指标统计过程中利用了初步勘察阶段的所有资料。
边坡有可能滑动的土层所在的土层物理力学性质参数如下：
表1-2土层物理力学性质参数
地层编号
岩性
压缩性
厚度（m）
重度
（KN/m3）
内聚力C（kPa）
内摩擦角φ（°）
①
素填土
0.6
18.5
15
14
②1
粉质粘土
中
1.0
19.1
12
16
②3
粉土
中
1.1
18.4
3
22
③
淤泥质粉质粘土
高
4.0
18.4
14
13
④
淤泥质粘土
高
6.5
17.3
15
11
⑤1
粉质粘土
高
10.5
16.6
18
20
1.2.4水文地质条件
1、场地地下水类型、水位
根据埋藏条件及水力特征，本场地浅层地下水主要为孔隙潜水，主要赋存于浅层填土与粘性土中，水位的标高为1.02～1.96m。
地下水位年变幅1.00m，主要受大气降水及地表水的补给。
2、地下水的腐蚀性评价
场地环境类型属Ⅱ类，经调查，场地周围无水污染源，根据地下水水试样腐蚀性试验结果表明，地下水对混凝土结构无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水状态下无腐蚀性，干湿交替状态时具弱腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。
1.2.5边坡安全等级
根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）表3.2.1：
本边坡为土质边坡，高度H=15，破坏后果严重，故其安全等级化分为二级。
第二章设计计算
2.1初步验算
为方便假山堆填，在施工过程中需堆填施工便道，设计对其稳定性分析，以保证便道的正常填筑，运土汽车通行不影响便道自身稳定。
对施工便道这个坡体进行稳定分析主要远用了瑞典圆弧条分法。
2.1.1瑞典圆弧条分法
瑞典圆弧条分法是建立在瑞典圆弧滑动法的基础上，将滑动土体划分成一系列铅直土条，假定各土条两侧分界面上作用的合力大小相等、方向相反，且作用线重合，即不计条间相互作用力对平衡条件的影响，计算每一滑动土条上的滑动力矩和土的抗剪强度，然后根据整个滑动土体的力矩平衡条件，求得稳定安全系数。
如图1（a）所示土坡和滑弧，滑坡体分成n个土条，其中第
条宽度为
条底弧线可简化为直线，长为
，重为
，土条底的抗剪强度参数为
，该土条的受力如图1（b）所示，假定有
。
根据第
力对
点力矩的平衡条件，考虑到
通过圆心，不出现在平衡方程中，假设土坡的整体安全系数与土条的安全系数相等，然后由式
对n个土条的力矩平衡方程求和得
（2-1-1）
式中
——土坡抗滑动安全系数。
2秽底部的抗滑动滑力XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX和
之间满足：
（2-1-2）
式中
——第
土条底部的抗滑力；
——第
土条底部的法向力。
图2-1瑞典条分法土坡稳定分析
根据条底法线方向力的平衡条件,考虑到
得
（2-1-3）
将式（2-1-2）和（2-1-3）代入（2-1-1）,得
（2-1-4）
其中
式中，
存在正负问题。
当土条自重沿滑动面产生下滑力时，
为正；当产生抗滑力，
为负。
2.1.2天然地基的稳定分析
利用瑞典圆弧条分法对天然地基进行稳定分析，为确定最危险滑动面，利用VB语言针对此工程编写一个特定的程序，用以确定此次工程中土坡的最危险滑动面。
图2.2最危险滑动面圆心位置的确定
如图2.2所示，A，B为假定滑出点，则滑弧的圆心必定在AB的中垂线上，取一系列圆心
…对应一系列滑动圆弧；随着滑出点A、B的变化，滑动面也在改变。
利用编程，进行计算机电算比较，可得出最危险滑动面，求出其
，判断土坡的稳定性。
计算程序和结果如下：
界面如下图:
图2.3VB编程界面
程序代码如下：
OptionBase1
OptionExplicit
PrivateSubCommand1_Click（）
DimiAsSingle
DimjAsSingle
DimabAsSingle
DimkAsSingle
DimOAsSingle
DimxaAsSingle
DimxbAsSingle
DimFs（50,50）AsSingle
DimFsminAsSingle
DimRm（50,50）AsSingle
DimRmnAsSingle
DimXamAsSingle
DimXbmAsSingle
DimlbAsSingle
DimSnQ1AsSingle
DimCsQ1AsSingle
DimTnQ1AsSingle
DimSnQ2AsSingle
DimCsQ2AsSingle
DimTnQ2AsSingle
DimSnQ12AsSingle
DimCsQ12AsSingle
DimTnQ12AsSingle
DimXzAsSingle
DimXyAsSingle
DimNzAsSingle
DimNyAsSingle
DimizAsSingle
DimiyAsSingle
DimaAsSingle
DimbAsSingle
DimdgAsSingle
DimpjAsSingle
DimhdAsSingle
DimtAsSingle
DimDc（）,Z（）,Zd（）,C（7）,Q（7）
DimsaAsSingle
Forsa=1To7
C（sa）=Val（Text3（sa-1））
Q（sa）=Val（Text4（sa-1））*3.14159265/180
Nextsa
Dc=Array（0.6,1,1.1,4,6.5,10.5）
Z=Array（0.6,1.6,2.7,6.7,13.2,23.7）
Zd=Array（18.5,19.1,18.4,18.4,17.3,16.6,18.5）
a=10
b=10
dg=Val（Text6.Text）
pj=Val（Text7.Text）
hd=pj*3.14159265/180
t=Tan（hd）
Fori=1To50
xa=i*a/50
Forj=1To50
DimFskAsSingle
DimR（）
DimFsm（）
xb=j*b/50
ab=Sqr（dg*dg+（dg/t+xa+xb）*（dg/t+xa+xb））
DimsAsSingle
DimssAsSingle
SnQ1=dg/ab
TnQ1=dg/（xa+xb+dg/t）
CsQ1=SnQ1/TnQ1
ss=ab/（2*TnQ1）
s=Fix（ss）-1
ReDimR（s）
ReDimFsm（s）
Fork=1Tos
Dimsumy1AsSingle
Dimsumy2AsSingle
Dimsumz1AsSingle
Dimsumz2AsSingle
Dimsum1AsSingle
Dimsum2AsSingle
sumy1=0
sumy2=0
R（k）=Sqr（ab*ab/4+k*k）
lb=R（k）/50
SnQ2=k/R（k）
TnQ2=2*k/ab
CsQ2=ab/（2*R（k））
SnQ12=SnQ1*CsQ2+SnQ2*CsQ1
CsQ12=CsQ1*CsQ2-SnQ1*SnQ2
TnQ12=SnQ12/CsQ12
Xz=R（k）*CsQ12
Xy=xa+xb+dg/t-Xz
Nz=CInt（（Xz-lb/2）/lb）
Ny=CInt（（Xy-lb/2）/lb）
DimhzAsSingle
DimxzlAsSingle
DimSna1AsSingle
DimCsa1AsSingle
DimOEAsSingle
DimmzAsSingle
DimhxzAsSingle
DimmaAsSingle
DimmAsSingle
DimWz（）AsSingle
DimWzzAsSingle
DimhzzAsSingle
DimxzbAsSingle
IfNz=0Then
xzb=Xz+lb/2
xzl=Xz/2-lb/4
hzz=0
Ifxzl<=Xz-xaThen
Wzz=Zd（7）*（Xz-xa-xzl）
Else
Wzz=0
EndIf
Sna1=-xzl/R（k）
Csa1=Sqr（1-Sna1*Sna1）
OE=R（k）*SnQ12/Csa1
hxz=（R（k）-OE）*Csa1
Formz=2To6
Ifhxz>Z（mz-1）Andhxz<=Z（mz）Then
ma=mz
ReDimWz（ma）
Form=1Toma-1
Wz（m）=Dc（m）*Zd（m）
Wzz=Wzz+Wz（m）
hzz=hzz+Dc（m）
Nextm
ExitFor
ElseIfhxz<=Z
（1）Then
ma=1
ExitFor
EndIf
Nextmz
Wzz=Wzz+Zd（ma）*（hxz-hzz）
sumz1=Wzz*Sna1
sumz2=Wzz*Csa1*Tan（Q（ma））+C（ma）*xzb
Else
hxz=R（k）*（1-SnQ12）
hzz=0
IfXz>xaThen
Wzz=Zd（7）*（Xz-xa）
Else
Wzz=0
EndIf
Formz=2To6
Ifhxz>Z（mz-1）Andhxz<=Z（mz）Then
ma=mz
ReDimWz（ma）
Form=1Toma-1
Wz（m）=Dc（m）*Zd（m）
Wzz=Wzz+Wz（m）
hzz=hzz+Dc（m）
Nextm
ExitFor
ElseIfhxz<=Z
（1）Then
ma=7
ExitFor
EndIf
Nextmz
hz=hxz+dg*Xz/（xa+xb+dg/t）
Wzz=Wzz+Zd（ma）*（hxz-hzz）
sumz1=0
sumz2=Wzz*Tan（Q（ma））+C（ma）*lb
Foriz=1ToNz
Ifiz=NzThen
xzb=Xz-lb/2-Nz*lb
xzl=Xz-xzb/2
Else
xzb=lb
xzl=iz*lb
EndIf
hzz=0
Ifxzl<=Xz-xaThen
Wzz=Zd（7）*（Xz-xa-xzl）
Else
Wzz=0
EndIf
Sna1=-xzl/R（k）
Csa1=Sqr（1-Sna1*Sna1）
OE=R（k）*SnQ12/Csa1
hxz=（R（k）-OE）*Csa1
Formz=2To6
Ifhxz>Z（mz-1）Andhxz<=Z（mz）Then
ma=mz
ReDimWz（ma）
Form=1Toma-1
Wz（m）=Dc（m）*Zd（m）
Wzz=Wzz+Wz（m）
hzz=hzz+Dc（m）
Nextm
ExitFor
ElseIfhxz<=Z
（1）Then
ma=1
ExitFor
EndIf
Nextmz
Wzz=Wzz+Zd（ma）*（hxz-hzz）
sumz1=sumz1+Wzz*Sna1
sumz2=sumz2+Wzz*Csa1*Tan（Q（ma））+C（ma）*xzb
Nextiz
EndIf
Foriy=1ToNy
DimhyAsSingle
DimxylAsSingle
DimSna2AsSingle
DimCsa2AsSingle
DimODAsSingle
DimnaAsSingle
DimhxyAsSingle
DimnbAsSingle
DimnAsSingle
DimWy（）AsSingle
DimWyyAsSingle
DimhyyAsSingle
DimxybAsSingle
Ifiy=NyThen
xyb=Xy-lb/2-Ny*lb
xyl=Xy-xyb/2
Else
xyb=lb
xyl=iy*lb
EndIf
Sna2=xyl/R（k）
Csa2=Sqr（1-Sna2*Sna2）
Ifxyl<=XzThen
hyy=0
Ifxyl<=Xy-xbThen
Wyy=Zd（7）*（Xz-xa+xyl）
Else
Wyy=Zd（7）*dg
EndIf
OD=R（k）*SnQ12/Csa2
hxy=（R（k）-OD）*Csa2
Forna=2To6
Ifhxy<=Z
（1）Then
nb=1
ExitFor
ElseIfhxy>Z（na-1）Andhxy<=Z（na）Then
nb=na
ReDimWy（nb）
Forn=1Tonb-1
Wy（n）=Dc（n）*Zd（n）
Wyy=Wyy+Wy（n）
hyy=hyy+Dc（n）
Nextn
ExitFor
EndIf
Nextna
Wyy=Wyy+Zd（nb）*（hxy-hyy）
sumy1=sumy1+Wyy*Sna2
sumy2=sumy2+Wyy*Csa2*Tan（Q（nb））+C（nb）*xyb
Else
Ifxyl<=Xy-xbThen
hxy=Xz-xa+xyl-（R（k）*SnQ12-R（k）*Csa2）
Else
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