8 加筋土技术.ppt

地基处理湖南科技大学第 8 章 加筋土技术 8.1 概述 8.2 土工合成材料分类与性能指标 8.3 土工合成材料主要功能 8.4 加筋土的加固机理 8.5 加筋地基设计 8.6 加筋地基施工要点主要内容地基处理湖南科技大学第8章 加筋土技术 8.1 概 述 加筋土技术：是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层作为地基持力层，通过筋材与土体之间的摩擦作用可以改善土体抗拉、抗剪性能，提高地基承载力，减小沉降的一种地基处理方法地基处理湖南科技大学加筋土垫层地基处理湖南科技大学加筋土挡墙地基处理湖南科技大学单面式加筋土挡墙双面式加筋土挡墙地基处理湖南科技大学包裹式加筋土挡墙条带式加筋土挡土墙地基处理湖南科技大学第第四四节节 加筋土挡土墙的构造加筋土挡土墙的构造地基处理湖南科技大学地基处理湖南科技大学8.2 土工合成材料分类与性能指标8.2.1 土工合成材料分类 地基处理湖南科技大学 (1) 土工格栅: 是一种以塑料（高密度聚乙烯或聚丙烯）为原料加工形成的开口的、类似格栅状的产品，具有较大的网孔，可以在一个方向或两个方向上进行定向拉伸以提高力学性能，多用于加筋。

地基处理湖南科技大学 (2) 土工格室: 一般用长12.5m，宽75-200mm、厚1.2mm的高密度聚乙烯条制成，条间沿宽度方向用超声波焊接，焊缝间距约300mm在加筋地基现场像手风琴一样展开，展开的面积大10m5m，每块面积中含有数百个独立的格室，每格直径约200mm在格室中充填砂砾料，振动压实后构成加筋垫层 与土工格室垫层相比，用土工格栅可连接成平面上呈方形或三角形的空格，填充粗粒料形成更厚的垫层地基处理湖南科技大学地基处理湖南科技大学8.2.2 土工合成材料的性能指标 土工合成材料的性能指标应包括下列内容，并应按工程设计需要确定试验项目： (1)物理性能：单位面积质量、厚度、材料比重、孔径等； (2)力学性能：条带拉伸、握持拉伸、撕裂、顶破、CBR顶破、刺破、直剪摩擦、拉拔摩擦、蠕变等； (3)水力学性能：垂直渗透系数、平面渗透系数、淤堵、防水性等； (4)耐久性能：抗紫外线能力、化学稳定性、生物稳定性等地基处理湖南科技大学8.2.3 土工合成材料的容许抗拉强度 土工合成材料的容许抗拉强度是加筋地基设计中的一个重要参数土工合成材料的设计容许抗拉强度可按下式计算： FiD机械破坏影响系数、FcR材料蠕变影响系数、FcD化学剂破坏影响系数、FbD生物破坏影响系数应按实际经验确定；无经验时，其乘积宜采用2.55.0；当施工条件差、材料蠕变性大时，其乘积应采用大值。

地基处理湖南科技大学8.3 土工合成材料主要功能 加筋、过滤、排水、隔离、防渗和防护等六种 8.3.1 加筋功能 加筋是土工合成材料在地基处理中的最主要功能在土中加拉筋材料可以改变土中的应力分布状况，约束土体的侧向变形，从而提高土体结构的稳定性用于加筋的土工合成材料要求具有较高的抗拉强度和刚度，并且与填土之间的咬合力强，对于永久性结构还要求蠕变小，耐久性好 8.3.2 过滤和排水功能 很多土工合成材料具有良好的过滤性、透水性和导水性，因而，在土体中需要设置过滤或排水的地方都可以采用土工合成材料 地基处理湖南科技大学土工织物土工织物土工织物土工织物塑料排水带（a）（b）（c）（d）图8-2 土工合成材料用于过滤与排水a）排水棱形滤层 b）塑料排水带和土工织物水平排水层 c）排水盲沟滤层 d）挡土墙背排水层地基处理湖南科技大学 8.3.3 隔离功能 利用土工合成材料把两种不同粒径的土、砂子、石料或把土、砂子、石料和其它结构隔离开来，以免相互混杂，造成土料污染、流失，或其它不良效果，当放置在建筑物和软弱地基之间时，发挥隔离功能的同时亦起到加筋作用 路基土侵入基层基层压入土基隔离作用地基处理湖南科技大学 8.3.4 防渗功能 土工合成材料如土工膜和复合土工膜，可以制成不透水的或极不透水的土工膜以及各种复合不透水的土工合成材料。

这些土工合成材料可以用在各种需要防水、防气以及防有害物质的地方 8.3.5 防护功能 如防冲、防沙、防震、保温、植生绿化、环境保护等 土工膜（主衬垫）土工网（检漏和集液）土工膜（第二层复合衬垫）滤层土砾石粘土垫层多孔管天然地基土废弃物地基处理湖南科技大学8.4 加筋土的加固机理 8.4.1 加筋土的摩擦原理解释 在加筋土结构中，填土自重和外部荷载等作用下，将在填料和筋材之间产生摩擦力，筋材的存在将阻止填土的侧向位移当筋材具有足够的抗拉强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋土体就可保持稳定地基处理湖南科技大学 筋带中的拉力是由其接触的土颗粒传递给没有直接接触的土颗粒 上下间隔的两道筋材之间的土体，由于筋材对土体的法向反力和摩擦阻力在土颗粒间的传递而形成与土压力平衡的承压拱，除了筋材端部的土体不稳定外，上下筋材之间的土体将形成一个稳定的整体，在满足上述只产生摩擦力而不产生滑移的条件下，筋带改良和提高了砂的力学特性，成为能够支承外力和自重的结构体加筋土体的承压拱效应 筋材之间土体的稳定 地基处理湖南科技大学 8.4.2 加筋土准粘聚力原理解释 由于外部荷载作用下，水平筋材与土体之间产生摩擦作用，将引起侧向变形的拉力传递给拉筋，使得土体侧向变形受到约束，加筋土的强度有所增加。

土中加筋土与未加筋土的强度曲线基本平行，说明值在加筋后基本不变，加筋土的力学性能的改善是由于加筋复合体具有“粘聚力”，它是由于加筋引起的，所以称为“准粘聚力” 13ocr有筋带无筋带3地基处理湖南科技大学 按照三轴试验条件，加筋土试件达到新的极限平衡时应满足的条件为： 若筋带所增加的强度以粘聚力cr加到土体内来表示则加筋土达到极限平衡状态时应满足的条件为： 由于筋带作用产生的“准粘聚力”为： 地基处理湖南科技大学 对于低弹性模量、延伸率较大的土工合成材料，为了考虑拉筋的变形特性，设筋材横截面积为As、强度为s，水平间距为Sx，垂直间距为Sy，则根据极限静力平衡条件，可得到侧向“约束应力”的表达式为： 3+3SxSy1Ass13+322地基处理湖南科技大学8.5 加筋地基设计 8.5.1 加筋地基简述 加筋地基是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层当筋材埋设方式和数量得当时，就可以极大地改善地基的承载力地基处理湖南科技大学 8.5.2 加筋地基设计原则 (1) 设计应从工程整体出发，合理确定材料的铺放位置、范围和与其它部件的连接等； (2) 土工合成材料性状受荷载、加荷速率、使用时间、温度和试样尺寸等因素影响，应按有关标准的规定进行测试，对重要工程尚应进行现场试验； (3) 应按土工合成材料多种功能中的主要功能设计； (4) 设计安全系数应根据工程应用条件确定； (5) 设计中应提出土工合成材料施工需要采取的防护措施； (6) 设计中应根据工程需要确定原位观测项目； (7) 采用土工合成材料可能对整体工程产生负作用，设计时应进行验算，并应提出相应的预防措施。

地基处理湖南科技大学8.5.3 条形浅基础加筋土地基1. 筋材布置基础两侧完整滑动面总水平长度Lu为 滑动面最大深度Du 地基处理湖南科技大学按基础两侧压力扩散线外侧筋材的抗拉极限状态来确定筋材长度，要求筋材容许拉力不大于压力扩散线外侧筋材的抗拔力，并且在计算筋材锚固段长度时，忽略基底压力在筋材上附加应力引起的摩擦力 地基处理湖南科技大学 在实践中要求筋材的布置范围应符合： 最上层筋材距基底 : 最下层筋材距基底: 筋材层数N为3-6，且长度L足够 第i层筋材的水平总长度: 用上式计算得各层筋材长度后，可取最大值，按各层等长布置，一般长度不超过2.5b 地基处理湖南科技大学 2. 地基承载力设计公式 筋材提高的地基承载力可用下式表示： 考虑因埋深修正提高的承载力和垫层压力扩散提高的承载力，则加筋地基增加的地基承载力设计值: 加筋土（砂）垫层地基承载力设计公式为： 地基处理湖南科技大学 4. 加筋地基设计步骤 初步选定筋材并确定计算参数; 承载力计算; 承载力校核; 沉降变形验算; 确定筋材布置参数 5. 加筋地基构造要求 在软土上宜先铺砂垫层，再覆盖筋材砂垫层厚度在陆上施工时不应小于200mm，水下施工时，不应小于500mm。

垫层料宜采用中、粗砂，含泥量不应大于5% 筋材上直接抛石时应先铺一层保护土工网地基处理湖南科技大学8.5.4 土堤的加筋土地基 位于软土地基上的土堤，包括堤坝和路堤，其加筋土地基有两种结构形式：一是平铺的土工织物或土工格栅，又分为在地基表面平铺一层，或挖除部分软土，分层平铺数层筋材，各层筋材间铺设砂砾料构成加筋土垫层，或在堤身内部由底向上平铺数层加筋材料；二是土工格栅框格垫层 土堤的加筋土地基可能产生的破坏形式有：a. 堤和地基整体滑动破坏；b. 土堤的堤坡部分沿着筋材表面水平滑动；c. 基土挤出破坏；d. 地基承载力不足产生过大的沉降变形 地基处理湖南科技大学1. 整体滑动 楔体分析法地基处理湖南科技大学1. 整体滑动 圆弧滑动分析法 圆弧滑动分析法是规范推荐的设计分析方法当堤基下软弱土层较深时，滑动面可能贯穿基土和堤身，设计采用修正的圆弧滑动分析法地基处理湖南科技大学2. 堤坡滑动滑动力为: 抗滑动力为: 考虑两者的平衡，并取抗滑安全系数为2.0 地基处理湖南科技大学3. 基土挤出地基处理湖南科技大学4. 土堤加筋地基的设计步骤 根据现场情况，初步拟定加筋地基和路堤边坡比例、加筋材料铺设方式和铺设长度； 初步确定加筋材料以及加筋层间距和层数； 计算加筋土堤整体稳定性，求得稳定性系数最小值；如满足，继续下一步，否则调整设计参数，直到稳定系数最小值满足规范要求； 校核锚固长度； 验算平面滑动稳定性； 完善边坡防护、排水等有关设计内容。

地基处理湖南科技大学8.6 加筋地基施工要点 1）筋材的铺设宽度应符合设计要求，施工时筋材应垂直于地基轴线方向铺设，需要接长时，连接强度不应低于原筋材强度，叠合长度不应小于15cm； 2）土工合成材料的铺设不允许出现褶皱，应用人工拉紧，必要时可采用插钉等措施固定土工合成材料于填土层表面；水下铺设土工织物筋材时，应采用工作船或工作平台，并应及时定位或压重； 3）铺设土工合成材料的土层表面应平整，表面严禁有碎石、块石等坚硬凸出物；在距离土工合成材料层8cm以内的最大粒径不得大于6cm；地基处理湖南科技大学8.6 加筋地基施工要点 4）土工合成材料铺设以后应及时填筑填料，以避免其受到阳光长时间的直接暴晒，通常情况下间隔时间不宜超过48小时； 5）填料应分层铺设、分层碾压，并应控制施工速率，所选填料机器压实度应满足相关设计和施工规范规定的要求； 6）应按设计要求进行施工监测 地基处理湖南科技大学本章结束谢谢！。