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  • 论文开题报告-中高压缩性土地基沉降规律及加固技术研究

    发布时间:2019-12-09 来源:https://www.boshuolunwen123.com  作者:博硕论文辅导网

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    XXXX大学
    论文开题报告

    论 文  题  目  中高压缩性土地基沉降规律及加固技术研究
    ——以肃宁北乘务员公寓楼为例           
    学        院                    大学                  
    学科 、专业                                           
    导        师                                                                      
    研   究   生                                                                       
    入 学 时  间                                                                      
                           

    一、课题研究的目的和意义
    (一)课题研究的目的
    在这个人类文明飞速发展的今天,建筑业的发展趋向于平面的节约和空间的最大化利用,因此各国的建筑师们在不断的刷新人类建筑高度的极限。随之而来的就是地基要求的不断深化,同时也促进了岩土专业的发展。作为中高压缩性土地基这样一个在建筑领域常常会面临的一种情况,则对于其地基处理有其研究的意义与价值。
       为解决这一问题,重要工作之一是弄清楚什么是地基,什么是软土地基,什么是中高压缩性土地基。然而仅仅讨论在建设初期,也就是基坑开挖阶段对中高压缩性土的地基处理还远远不够,尤其是现代的建筑理念不断发展,地下建筑物不断的修筑,故另一个更为重要的工作还必须得做,刻不容缓,那就是坚强对已有建筑物沉降量的观测,尤其是要针对原来勘察就有下卧软土或者周边有新的建筑物,制定新施工方案以不就沉降量超过标准的已建房屋的安全问题。
      (二)研究的意义
    在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土,而这些地区一般又是经济发达地区,对房屋工程需要迫切,尤其要发展大型工程。因而在各方面处软土都给它们带来不同程度的危害。如地基基的滑移,开裂,基础起伏不平……而使这些地区的工程建设者感到十分棘手,而且要花费大量的人力物力。当天然地基不能满足建筑物要求时,需要采用各种地基处理措施,形成人工地基以满足建筑物对地基的各种要求,保证其安全与正常使用。结合实际工程地质等条件,选出最优的地基处理方案。地基处理的恰当与否,不仅影响工程的造价,而且影响工程的安危,它关系到整个工程的质量、投资和进度,其重要性己愈来愈多地被人们所认识。尤其在软土地区,基处理是非常关键的环节。
     二、国内外软土地基处理方法现状(文献综述)
        地基通常是指的承受上部建筑物结构荷载影响的那一部分土体。地基虽然不属于建筑的组成部分,但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。地基通常分为两类,一类是天然地基,这类地基不需要经过人工处理便可以在上面构建建筑物,这种地基一般适用于多层建筑或地下土层坚硬的地区。另一类是人工地基,这类地基要经过人工的处理后才可以在上面构建建筑物。人工地基的处理方法主要有三类。分别是密实法、换土法和加固法三类。所谓密实法处理,有可以分为碾压夯实法、重锤夯实法、机械碾压法、震动压实法、强夯法、堆载预压法以及砂井堆载预压法。如果遇到地基持力层软弱,密实法不能满足建筑物荷载要求是换土法就可以很好的处理土层。此办法是先将基础底下一定深度的软土层玩挖出,回填砂、碎石、素土或灰土等,逐层夯实,便成为承载能力较高的垫层。加固法处理地基一般可以分为化学加固法、高压旋喷法、硅化加固法等常用处理方法。合理的运用地基处理办法可以很好的提高地基的坚实程度,以便与能够承载更多的力,达到地面建筑物对地基的荷载要求。
    人工地基主要指的是软弱土层,由于软弱土层自身不能满足上层建筑物的承载力要求,因此就要进行人工处理以便满足要求。根据《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011)7.1.1规定,软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。当地基压缩层主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成时应按软弱地基进行设计。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时,亦应按局部软弱土层考虑。
    土压缩性是指土受压时体积压缩变小的性质。一般认为,这主要是由于土中孔隙体积被压缩而引起的。常用压缩系数来反映土压缩性的大小。土的压缩性直接影响地基的变形值。对于土的压缩性,通常用压缩系数a和压缩模量Es判定。压缩系数 a 值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用 100 ~ 200 kPa 压力区间内对应的压缩系数 来评价土的压缩性。即<0.1属低压缩性土;0.1  ≤ <0.5 属中压缩性土;≥ 0.5属高压缩性土。
    压缩模量Es越小,土的压缩性越高。<4为高压缩性土,4<<20
    为中等压缩性土,20< 为低压缩性土 。
     对于中高压缩性土,通常还伴随着透水性弱,抗剪强度低,灵敏度高等特点。由于透水性却很小,渗透系数K≤1(mm/d)。因此,土体受到荷载作用后,呈现很高的孔隙水压,影响地基的压密固结。一经扰动,抗剪强度将显著降低。其灵敏度一般在3~4之间,有的甚至更高。因此,中高压缩性土地基是一种典型的软土地基。
    高压缩性土地基的性质因地而异,不可预见性较大。因此再设计、施工过程中,稍有疏忽便可能出现不可挽回的质量事故。常见的事故可分为以下几种:
    1、勘察设计不详细或者不准确,导致对应该软基处理的地段未做处理,这样的工程实例有很多。
    2、已知是高压缩性土,但是却未做软土地基的设计,造成建筑物在建设的过程中出现问题。以至于建筑不能按时完工或完工后质检不合格。
    3、虽然做了地基处理,但是处理不到位,以至于完工的建筑物在日后的使用过程中出现问题。本文就是针对这一类型的问题为实例来进行研究的。
      (一)国内软基处理方法现状
    目前, 国内常见的软土地基处理方法各种各样,包括以下几种:排水固结法、注浆加固法、加筋法、置换法、挤密法以及强夯法等[1]。另外还有一些不常见的方法如热加固法、冻结法、爆破法等。
    1.排水固结法
    在我国沿海地区和内陆谷地分布着大量的软基,其特点为含水量大、压缩型高、透水性差和强度低,而排水固结法则是一种有效的处理方法。
    排水固结法是指在地基中打入沙井或塑料排水板,然后在上部采用堆载预压或真空预压,使黏土中的水排出,从而提高土质的固结度及地基承载力。根据排水和加压系统的不同排水固结法具体又可分为:堆载法、砂井法、袋装砂井法、电渗法、超载预压法、真空堆载联合预压法及真空预压法等。
    排水固结法通常适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基,对于厚的泥炭层则要慎重对待。
    2.注浆加固法
    所谓注浆就是用压送设备将具有冲填和胶结性能的浆液材料注入地层中土颗粒的间隙、土层的界面或岩层的裂隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增强地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行托换技术的地基处理技术。
    3 .加筋法
    加筋法是指在地基土体中设置水平向筋体,通过土体与筋体间的摩擦作用,使筋体承受拉力,而筋间土体则承受压力及剪应力,进而使加筋土中筋体和土体都能较好发挥自己的潜能,达到提高地基稳定性、减小沉降目的的一种软基处理方法。
    加筋法使用的材料可分为典型不可伸长材料(如金属、塑料条、格栅等)和典型可伸长材料(如天然或合成纤维、土工织物布等二类,从处理方法上来又可分为加筋土、土锚、锚定板,土工合成材料,树根桩等。
    4 .置换法
    由于地域不同、历史成因不同、地质年代不同和上部荷载历史不同等情况而造成浅埋土层呈现极其复杂的特性,如局部性、不均匀性等,因此置换法是行之有效的一种方法。
    置换法又称换填法或换填土层法,是以优质土置换软弱土或不良土,分层碾压或夯实。该方法具体包括机械碾压、重锤夯实、平板震动、强夯挤淤以及爆破等不同原理。通常在港口工程中常用的方法有换填砂垫层、土工织物垫层法、爆破排淤填石法、抛石挤淤等。
    5. 挤密法
    挤密法是通过振密、挤密进行土质改良,使土体密实,从而达到提高抗剪强度和减小压缩性目的的一种方法。挤密法又可分为两种情况:一种是不加填料;另一种是加填料如碎石桩挤密法等。从严格意义上说,碎石桩挤密法的作用原理是置换不良的地基土来达到处理的效果的,而不是通过碎石桩使地基挤密的。所以通常挤密法也是结合其他方法一起使用的。
    6. 强夯法
    强夯法又称动力固结法,是通过反复利用落锤产生的巨大夯击能(一般为600kN·m~10000kN·m),在地基中产生冲击波和动应力,对地基土进行挤密,以达到减小土的压缩性、提高土的强度、消除湿陷性黄土的湿陷性,从而提高砂土地基抗液化的能力的一种方法。主要适用于碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土等地基,也可用来处理可液化砂
    (二)国外软基处理现状
    这里,只介绍日本和美国的软基处理方法。
    日本国土约70%是山区丘陵,平原仅占30%,大城市大多在平原上,而城市周围河流多,软土地基处理多。由于日本建设速度快,建设规模大,在建设中碰到各种不同的地基处理问题,因此其地基处理方法的研究、开发、鉴定、制定标准也发展很快。
    1 .日本地基处理
    日本为一岛国,其陆地资源十分有限,而日本的填海造陆工程也为其地基处理的发展提供了广阔的空间。日本的常见地基处理方法有深层搅拌法、化学灌浆法、加筋土法、地基锚杆法、轻型填土法等。
    深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土间产生的一系列物理一化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的处理方法。具体可分为机械搅拌式(包括稀浆系列和粉体系列)和高压喷射式(包括灌浆喷射系列、气泡灌浆喷射系列和水气泡灌浆喷射系列)两类。
    化学灌浆法是用气压、液压或电化学原理,把某些能固化的浆液注入土颗粒中,以减小地基的透水性,提高地基强度的处理方法。根据使用地质情况的不同施工方法可分为二重管滤网法(单一型)、二重管滤网法(复合型)、二重管双填塞器法三种。
    加筋土法其原理及工艺与我国基本相同,具体参照前文所述。
    地基锚杆法的分类:
    1)根据支承机构可分为摩擦型锚杆、支压型锚杆和复合型锚杆。
    2)根据构成锚杆的材料可分为水泥地层锚杆、机械锚杆(板、土等)。
    3)根据施工方式可分为地层加压型锚杆、无压型锚杆、管式加压型锚杆、扩孔型锚杆与打入型锚杆。
    4)根据使用时间可分为永久型锚杆、临时型锚杆和去掉型锚杆。
    5)根据固定方式可分为USL 工法、高强螺栓法、SEEE 工法、迪维达克工法与弗莱西奈工法。
    自使用泡沫聚苯乙烯超轻质填土材料以来,轻型填土工法在日本研究开发很快,使用轻型填土工法,能减轻软土地基的荷载,从而改善地基条件。其具有的优点:
    1)使用轻型填土材料,填土荷载对地基影响小。
    2)根据轻型材料、发生材料与胶凝材料的混合,可配置适合现场的密度、强度与控制条件要求的填土材料。
    3)具有自承性与自硬性,从而减轻了墙壁的土压力。
    4)流动化处理土与轻型材料,混合成具有流动性的材料,对地基影响小,在压实填土材料时,可加入回填材料。
    适用范围:①用来防止软土地基填土而引起的下沉;②用于构筑物下的空洞充填;③在滑坡区采用此方法防止滑坡;④用于档土结构中,减轻土对墙面的水平压力;⑤用来减轻埋入式结构物的垂直压力与防止不均匀沉陷;⑥用来防止构筑物连接部分的高低差;⑦发生崩塌等灾害时,紧急使用此填土方法。目前,在日本使用较多的有泡沫聚苯乙烯填土法(简称EPS 法)。
    2. 美国地基处理
    美国地基处理的方法很多,地基处理方法可分为:土稳定性处理法、浅基础处理法、深基础处理法、灌浆法、土工织物法、粒状土的现场加密法、黏性土的现场加密法以及废料处理的回填与护面方法等。
    土稳定性处理法具体包括无支撑开挖、有支撑开挖、永久性建筑墙、锚杆、加筋土、基础托换等几个方面。具体内容与我国地基处理类似。
    1)悬液型灌浆
    悬液型灌浆是将固体颗粒(土、水泥、石灰、乳化沥青等)溶于水中形成悬液,将悬液注入地基的土颗粒中。以充满土颗粒的空隙。
    2)溶液型灌浆
    溶液型灌浆溶液包括:水溶液:包括硅酸盐衍生物、其它矿物凝胶、木质亚硫酸盐衍生物、其它植物衍生物、聚丙烯酞胺、酚醛塑料、聚酞胺塑料和上述化合物的混合物。胶质溶液包括有机溶液和矿物溶液。非水性溶液包括合成树脂、硫化油、沥青和其它
    加热材料、溶剂类。浮浊液:包括沥青类和其它类等。与地基起反应的制品:包括与地基或地下水起反应的盐和与地下水起反应的制品。
    土工织物是由合成材料制成的多孔织物,合成材料有聚丙烯、聚脂、聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、玻璃和其混合物。土工织物的厚度为10μm~300μm,最宽为9m,最长达到610m,从粗砾到细石都可用土工织物作反滤材料。
    根据加工制造方法的不同,土工织物包括纺成型织物、非织型织物、格栅型织物和复合土工织物。土工织物主要有6 方面用途:隔离作用、加固作用、反滤作用、排水作用、防止雨水冲蚀作用以及作柔性模板。
    三、论文框架
    第一章 绪论
    1.1研究背景及目的
      1.1.1研究的背景
      1.1.2研究的目的
    1.2 研究的意义
      1. 3 研究的内容及路线
    1.3.1研究的内容
    1.3.2 研究的路线
      1.4研究创新点
    第二章 国内外软土地基基础加固处理现状综述
    2.1国外现状
      2.1.1日本软土地基基础加固处理技术现状
      2.1.2美国软土地基基础加固处理技术现状
    2.2国内现状
      2.1.1国内软土地基基础加固处理现状
      2.1.2存在问题
    第三章 地基基础加固的研究
      3.1 地基基础概述
    3.1.1地基与基础的意义
    3.1.2地基与基础的分类
      3.2中高压缩土地基的判断
       3.3地基基础缺陷处理
         3.3.1地基基础缺陷处理的一般原则
         3.3.2 地基基础加固的常用方法
         第四章 地基基础沉降量检测技术
      4.1沉降量检测的仪器
    4.2沉降量检测的意义
     4.2.1沉降量产生的原因
     4.2.2不均匀沉降量的危害
    4.3沉降量检测的方法
    4.4检测数据分析
    第五章 肃宁北乘务员公寓楼地基基础加固实例
    5.1工程概况
    5.2沉降量观测数据及其分析结果
    5.3加固方案的选择
    第六章 结论与展望
    6.1结论
    6.2展望
       四、技术方案
                
     
    五、研究方案及进度安排、预期效果
    第一阶段   年  月——   年   月 
    收集、查询相关文献资料,整理相关资料,确定选题、确定论文提纲和方法、步骤;完成选题报告
    第二阶段    年   月——   年    月中旬 
    强化相关概念,对系统进行分析研究整理归纳所收集的资料,进行实际调研,完善论文结构体系;进行思想和理论的总结,系统模块划分,对每个子模块进行分析和研究,完成论文初稿;
    第三阶段   年   月中旬~   年    月底
    对整个系统进行总体分析,根据分析进行结构调整和修改,并进行中期检查,进行论文初稿的审查和整理,形成论文修改稿
    第四阶段    年   月
    对论文进行最后的修改,定稿,打印完成论文。
    第五阶段 论文答辩
    五、主要参考文献
    [1] 杜志刚.水泥土搅拌桩复合地基加固软土的作用机理及其应用研究.工程硕士学位论文[D].上海:同济大学.2005:6~11
    [2] 刘和元,刘松玉. 超长水泥土搅拌桩复合地基性状研究[J]. 东南大学学报. 2003,29(2):63~69

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