工程巖土學_巖土工程地質性質人工改良的基本原.ppt

1,第9章 巖土工程地質性質的 人工改良的基本原理 教師：韓文喜 Email： Tel:工 程 巖 土 學,2,第9章 巖土工程地質性質的 人工改良的基本原理 1. 概述 2. 土體人工改良的基本原理 3. 巖體性質人工改良的基本原理,工 程 巖 土 學,3,Vibroflotation,From Das, 1998,Vibroflotation is a technique for in situ densification of thick layers of loose granular soil deposits. It was developed in Germany in the 1930s.,4,振沖碎石樁,Stage1: The jet at the bottom of the Vibroflot is turned on and lowered into the ground Stage2: The water jet creates a quick condition in the soil. It allows the vibrating unit to sink into the ground Stage 3: Granular material is poured from the top of the hole. The water from the lower jet is transferred to he jet at the top of the vibrating unit. This water carries the granular material down the hole Stage 4: The vibrating unit is gradually raised in about 0.3-m lifts and held vibrating for about 30 seconds at each lift. This process compacts the soil to the desired unit weight.,From Das, 1998,5,6,7,振動壓縮,8,六、射水成孔袋裝碎石樁 射水成孔袋裝碎石柱是指采用高壓射水成孔，然后向孔中置入袋裝碎石而成的樁。該法避免了碎石樁在軟土中由于側向約束小，而在垂直荷載作用下變形大的特點，因此，袋裝碎石柱復合地基比一般碎石樁復合地基承載力高。,CFG樁,五、水泥粉煤灰碎石樁(CFG) 這種工藝是通過在碎石樁體中添加以水泥為主的膠結材料(添加粉煤灰是為了增加混合料的和易性并有低標號水泥的作用同時還添加適量的石膏以改善級配)，使樁體獲得膠結強度并從散體材料樁轉換為柔性樁。 機具和施工工藝與振擠碎石樁大體相同，但也可采用錘擊碎石樁的機具和工藝制樁，近年來還有用長螺旋成樁機具和工藝的工程實例。 樁體的配合料可根據(jù)地層的工程地質情況和加固要求通過試驗確定 成樁。詳細內容見CFG轉有關內容。,9,1 土體人工改良的基本原理,隨著工程建設的發(fā)展，由于經濟、國防方面的需要，有些建筑物不得不在不良的地質條件下進行修建；或者建筑物場地雖無特殊不利的地質情況，但因建筑物規(guī)模巨大，場地地質條件不能滿足建筑物要求。這時，除在工程設計方面采取措施，如調整上部結構以適應不利地質條件外，還需要采取工程地質措施以改變不良的地質條件。這些措施主要是改變土體的不良性質，一股稱為土體人工改良或簡稱土質改良。土體性質不符合建筑物要求，可能是土體物質、土體結構或地質環(huán)境的某些缺陷不能保證建筑物地基、邊坡或地下工程的穩(wěn)定性。人工改良必須針對有關改造的對象對癥下藥。土體人工改良的任務和目的，主要是提高土體的力學強度，減少其變形量，提高抗水穩(wěn)定性，降低透水性；或增強土體結構的完整性，增強其聯(lián)結強度，減弱滲透途徑及滲透量；或改善地質環(huán)境，主要是改變土中的應力狀態(tài)和地下水存在條件，以增強土體的力學強度，提高建筑物地基、邊被或圍巖的穩(wěn)定性以保證建筑物的安全穩(wěn)定和正常使用。,10,1 土體人工改良的基本原理,當土體性質不良，不能滿足建筑物的要求時，需要人工改良的具體情況主要有： (1)修筑道路、飛機場、運動場等，把表層土作為建筑材料鋪路面或作為地基時，需要人工改變土的密實度、透水性或抗水性，以增強土的強度和穩(wěn)定性； (2)修筑工業(yè)與民用建筑、橋梁、水工建筑，將土體作為地基時，由于土體承載能力不夠或地下水滲漏過甚而影響施工或土體不穩(wěn)定，需要加固地基或設置防滲帳幕，提高土體強度和降低其透水性； (3)水工、道路等建筑物的邊坡不穩(wěn)定時，需要加固土坡，可采用消除水的危害，改變邊坡力學平衡條件，增強結構面強度等措施； (4)地下建筑或開挖(隧道、礦井、坑道等)，需要提高土體強度，降低進水性，須采用噴漿護面或設置阻水帳幕。為了防止涌水或坍塌，保證正常工作，錨筋加固，灌漿膠結等措施加固圍巖,11,目的土質改良的方法，大致可以歸納為四類： 第一類是加進某種材料以改變土的成分，使土體連結能力加強，充填孔隙、裂隙，以提高上體強度，降低土體適水性。根據(jù)加進材料的方式。又可分三大類：拌和法、換(填)墊層法、化學加固法。 拌和法是將某些材料拌混于土中，并加以壓實，使土膠結，提高土的強度或抗水穩(wěn)定性；根據(jù)使用的材料不同，有最優(yōu)土法、膠結材料膠結法和吸溫鹽法等。 換(填)墊層法是將基底下一定深度的軟弱土層挖除，然后回填較好的土、砂、碎石料，或在天然地層上鋪設土、砂、碎石料，作為人工填筑的持力層，提高地基承載力，減少地基沉降量。 化學加固法是通過注入水泥或化學漿液等材料，膠結土粒，填塞孔隙、裂隙，從而提高土體強度，降低土體透水性，提高地基、邊坡或地下洞室圍巖的穩(wěn)定性。根據(jù)施工方法不同，有灌漿法、高壓噴射注漿法、探層攪拌法等。,12,第二類是通過某種技術方法，改變土體的松散狀態(tài)，使土體孔隙或裂隙減少，密實度增大，強度提高，透水性降低，抗水穩(wěn)定性增強改善土體抗振動能力。根據(jù)處理土體部位和采用手段不同，可分為表層壓實法和探層擠密法。 表層壓實法有機械碾壓法、振動壓實法和重錘夯實法之分； 深層擠密法有強夯法、爆破擠密法、振沖法、擠密法等方法。 第三類是改變地下水條件，降低土體水分。通過布置排水并、排水溝和排水墊層，改善土體排水條件，并采取加壓、抽水、電滲等措施，以加速土體的固結，提高土體強度，增強土體穩(wěn)定性。此法一般稱排水固結法或預壓法，包括砂井堆載預壓法、真空預壓法、抽降水法、電滲法等。 第四類是改善土體結構完整性的加筋法，增強土體結構的完整，除采用化學加固法以增強聯(lián)結外，還可以在土體中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件及各種不同材料的校體，以提高建筑物地基、邊按或地下圍巖的穩(wěn)定性，提高承載力，減少變形量。這類方法可統(tǒng)稱加筋法，包括多種方法。,13,1拌和法 將某些材料拌入土中，加固地表l一2m厚的土層 (1)最優(yōu)土法：根據(jù)各種粒組在土中所起的不同作用，可按一定比例將不同粒組加以人工配合，使這種土在不同含水情況具有一定的強度，這種土就稱為最優(yōu)土(或稱最佳級配土)。最優(yōu)土中各粒組含量的多少，取決于當?shù)氐那闆r、氣候條件和建筑物的要求。在般最優(yōu)土小，將大量粗粒組(0.255mm)作為基本骨架(占25一50)。加適量的粘粒起膠結作用(占6一12)。在過濕地區(qū)，粘粒廢少些，粗粒應多些。此法就地取材，技術簡單，費用很低，適用于各種土類，修筑一般公路，廣泛應用。 (2)膠結材料膠結法：膠結材料很多，主要有瀝青、柏油、水泥和石灰等。經過膠結材料處理后，土的強度增大，抗水性提高。 此外，還可以6n入爐碴、碎磚、石粉、煤碴等工業(yè)廢料，以減少粘性土的粘性；加入少量的泥炭，以增加砂土的連結力。將這些摻臺擲與最優(yōu)土相互配合，效果更好。,1 土體人工改良的基本原理,14,(3)吸濕鹽法：要使土路面保持良好的狀況，應保持一定的水量。摻入少量吸濕鹽類(CaCl2，NaCl)可使土保持一定水分，使土粒有較好的連結，干燥時無塵，潮濕時穩(wěn)定。此法主要適用于粉質細粒土路面。用食鹽1一3%的氯針漬土，摻入土中，也能達到一定的效果。在海濱，常用海水或鹵水灑路面，也能起到很好的作用。 也有用食鹽撤于水渠邊坡，使Na4代替黃土中的Ca2，Na在土粒表面形成很厚的擴散水膜，因此土膨脹而減低透水性。,1 土體人工改良的基本原理,15,2換(填)墊層法 此法實質是設置墊層方法，有兩種情況： 一種是在天然地層上鋪設墊層，作為人工填筑的待力層； 一種是將表層一定深度的軟弱層挖除，然后置換回填較好的墊層。 按填的材料命名墊層，如砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、二灰墊層等。墊層可提高持力層的承載力，減少地基沉降量，部分消除土的濕陷性和脹縮性，防止土的凍脹，改善土的動力特性。此法適用于各類軟弱十(如淤泥類土、飽和軟弱粘性土、松砂、京填土、雜填上)和持殊性土(如濕陷性土、脹縮性土、季節(jié)凍土等)。處理深度控制在3m以內，一般為l一2m，常用于輕型建筑和表層工程(堆料場、地坪、道路)。,1 土體人工改良的基本原理,16,3化學加固法 此法通過壓力、高壓噴射或深層攪拌等措施，將水泥、石灰或化學漿液注入土體中，使?jié){液與土粒膠結起來，形成堅硬的樁體，以改善十體的工程性質，提高承載力，增加穩(wěn)定件減少沉降，防止?jié)B漏加固深度一般可達20m左右。施工方法可有下列三種。 (1)灌漿法：通過鉆孔或打入花管(端部帶有孔眼的注漿管)，用壓力把膠結材料漿液壓進土中在土個凝固，填充孔隙、裂隙，把土粒膠結起來，從而增強土體強度或降低透水性。此法最常用于各類建筑韌的地基、邊坡或地下開挖工程。 灌漿材料包括較粗的懸濁液，如各種水泥、粘土漿、瀝青，以及各種化學溶液，如水玻璃、紙漿廢液(絡木素、木銨等)、丙稀酞胺、尿醛樹脂等。根據(jù)漿液的不同，灌漿法可分為水泥理漿法、粘土灌漿法、瀝青灌漿法和化學灌漿法等。,1 土體人工改良的基本原理,17,水泥灌漿法是將水泥灌入土的孔隙中，水泥中的成分發(fā)生水化作用，形成新的化合韌，演塞孔隙，膠結土粒，以減低土的透水性，提高強度。最常用于滲透系數(shù)為10一80md的粗砂、礫石層，以防止地下水的大量滲漏。一般用硅酸鹽水泥或礦碴水泥；為加速水泥凝結，使?jié){液較稀，可摻少量速凝劑，如氯化鈣、水玻璃等，這樣對1：個砂也可以加固。在吸漿量特大地區(qū)，為節(jié)約水泥，有時可加適量細砂、石粉、粉煤灰、細礦碴或粘土。 粘土灌漿法是惜壓力將粘土漿灌入土的孔隙中，使土粒留在扎隙中，充填孔隙，大大降低透水性，但強度增加很小。故只用于臨時性或次要防滲工程，降低滲透系數(shù)小于80md砂礫石層的透水性。粘土料易找，較便宜，臣能抵抗水的侵蝕性，但效果較差，有時需反復處理。為提高處理效果，增加土的強度，可以加一些水泥、石灰或水玻璃。,1 土體人工改良的基本原理,18,瀝青灌漿法是通過鉆孔把瀝青溶液壓入土中，使它填塞7L隙，大大降低土的透水性，提高抗水性，但強度增加不大。瀝青漿有熱、冷兩種。熱瀝青法將熔化(200一220)的瀝青灌入孔隙中瀝青冷卻硬化后將孔隙堵塞。但熱瀝青稠度濃，需用較大的壓力，只適用孔隙較大的礫石層(滲透系數(shù)為80一100md)，地下水流速很大也能處理，同時，瀝青能抵抗水的侵蝕。但要保持瀝青要有高溫度，設備復雜，成本較高，孔隙較小的砂土不適用。 冷瀝青法是用專門的瀝青乳濁液壓進孔隙中。瀝青乳濁液是由水t40一50)、瀝青(45一60)和少量乳化劑(1一5)組成。乳化劑是極化性較強的物質，如肥皂、松香、膠、淀粉等。瀝青顆粒在乳化劑包圍下與水形成分散系壓入孔隙后，瀝青粒為土所吸附而沉淀凝結。冷瀝青法適用于孔隙較小的砂礫(滲透系數(shù)為10一100md)，不用加熱，但對孔隙大、地下水流速快的砂礫石不適用。,1 土體人工改良的基本原理,19,化學灌漿法是將某些溶液壓入士的孔隙中，這些溶液發(fā)生化學反應，迅速分泌出凝膠或結晶，使土膠結成整塊，具有較高的強度和抗水性，透水性大大降低。目前，最常用的材料為水玻璃，此法稱為硅化法。硅化法多用于孔隙較小的土，如砂土、一般紉粒土、黃上類土等，可用于施1：前加固處理，也可用于已有建筑物的加固，處理效果快，只用很短時間溶液就凝固起作用且強度隨時間而增高。加固后的土強度很大，透水性大大降低，在水中很穩(wěn)定，但費用較高，技術復雜。除用水玻璃加固土的硅化法外可采用很多其他化學溶液加固土，統(tǒng)稱化學灌漿法。例如，可用亞硫酸鹽紙漿廢液(絡木素，木銨等)、尿醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙稀酰胺等溶液加固各種砂土和砂性較大的粘性土、黃土類土(環(huán)氧樹脂對粘性土和黃土不適用)。由于溶液滲透能力強，凝固迅速，效果良好，但成本較高。,1 土體人工改良的基本原理,20,3化學加固法 (2)高壓噴射注漿法： 將帶有特殊噴嘴的注漿管，以高壓噴射流直接沖擊破壞土體，使射入的漿液(一般是水泥漿)和土拌和，經過凝結硬化，形成圓柱狀高強度校體群、復合地基或擋土和擋水的結構物，可提高地基承載力，改變水流方向。增強邊坡穩(wěn)定性。此法適用于較松軟的各類一般土和人工垣土、淤泥類土。 (3)深層攪拌法： 利用水泥或石灰作為固化劑的主劑，通過持制的深層攪拌機械，在土體深處就地將軟弱土和漿狀或粉狀的固化劑進行強制攪拌，經拌和后的混合物發(fā)生一系列物理化學反應，使軟弱土體硬結成具有整體性、水穩(wěn)定和一定強度的加固柱體，其加固效果與高壓噴射注漿法類似。此法適用于強度較低、含水較多的粉砂細土和紉粒土，以及淤泥類土、沖填土等。,1 土體人工改良的基本原理,21,4表層壓實法 利用機械力量來壓實表層疏松多孔的土體，使其透水性和壓縮性減弱，強度提高。由于其沖擊力量不夠，一般只能加固壓實I53om厚的土層。由于壓實方法不同，一般有下列三種方法： (1)機械輾壓法：利用壓路機、羊足輾等壓實機械來壓實松散的土，常用于處理含水較少的各種土，適用于基礎密集、開挖土方絕大的地基。用壓路機輾壓幾遍后，表層土密實，從而減少了地基的沉降，提高了填土的承載力。 (2)振動壓實法：適用于處理含粘粒較少的建筑垃圾、工業(yè)廢料及爐灰等雜填土、松散砂土。通過大能量的振動壓密機械，改變土自然組合結構，形成較密實的土體。,1 土體人工改良的基本原理,22,4表層壓實法 利用機械力量來壓實表層疏松多孔的土體，使其透水性和壓縮性減弱，強度提高。由于其沖擊力量不夠，一般只能加固壓實I53om厚的土層。由于壓實方法不同，一般有下列三種方法： (3)重錘夯實法：用起重機械將重錘提高到一定高度后，自由落下沖擊土層，使表層土受到壓密，以降低土的壓縮性和透水性，提高地基承載力。此法最適用于稍濕的各種土類，亦可以消除黃土的部分濕陷性，但不適用于飽水土。,1 土體人工改良的基本原理,23,5深層擠密法 通過某些措施，如沖擊、振動、夯填等方法，使深部土體擠密，提高強度；若再回填某些強度較好的填料，則其效果更佳，一般加固深度達20m。 (1)強夯法：采用80一400kN的重錘，從很高處(820m)自由落下，對土體進行強力夯實的方法。這是在重錘夯實法的基礎上發(fā)展起來的一項技術。強夯法是用很大的沖擊能，使土體中出現(xiàn)沖擊波和很大的應力，致使孔隙被壓縮，土體局部液化，夯實點周圍產生裂隙，形成良好排水通道，土體迅速固結。最大加固深度可達1112m或更大。此法不僅能加固陸上土層，也能加固水中土層；適用于多種土類：粗粒土、低飽和度的細粒土、雜填土、素填土、濕陷性黃土；不僅能提高地基承載力，也可防止地基液化。對于飽和細粒土，要慎用。,1 土體人工改良的基本原理,24,5深層擠密法 通過某些措施，如沖擊、振動、夯填等方法，使深部土體擠密，提高強度；若再回填某些強度較好的填料，則其效果更佳，一般加固深度達20m。 (2)爆炸振密法：鉆孔，埋置多個小炸藥包，利用爆炸使松土或飽水松砂結構破壞，土重新沉積而獲得較密實的結構。對于處理易液化的飽水松砂或濕陷黃土地基這是有效和經濟的方法。 (3)振沖法：振沖法是將類似于混凝土振搗棒的“振沖器”插入上午，一方面利用振沖器內旋轉的偏心塊對周圍土體施加水平振動力；一方面利用振沖器的上下噴口噴水(或噴氣)協(xié)助成孔并護壁，孔內填以碎石。在砂土中產生振動液化，振密砂土，稱振沖擠密法。在飽水軟土中，振動力不能使軟土內的孔隙水排出擠密，面是將填料碎石振密，且擠入周圍的軟土中，形成粗大密實的樁體，稱碎石校，此法又稱振沖置換法。,1 土體人工改良的基本原理,25,5深層擠密法 通過某些措施，如沖擊、振動、夯填等方法，使深部土體擠密，提高強度；若再回填某些強度較好的填料，則其效果更佳，一般加固深度達20m。 (4)擠密樁法：是在土中打入沉管以擠密土體，通過振動或錘夯回填某些材料。此法主要適用于擠密砂性較大的軟土、雜填土和松散的砂土，以防止振動液化，提高強度，減少地基沉降量。 施工所用的主要工具是一般的打樁設備和空心鋼管(直徑一般為30一40cm)，用振動法或錘擊法沉入土中，使管周圍的土受到擠密。達到設計標高后，在鋼管內淄入填料，將鋼管向上拔起，并用振動器將其振密。這樣，在土體中埋設下由某些材料回填的校。一般填入砂石料者，稱砂樁。若為加固地下水位以上的濕陷性黃土和人工填土，則可回填素土、灰土、二灰等，分別稱土樁、灰土樁或二灰樁。,1 土體人工改良的基本原理,26,1 土體人工改良的基本原理,6排水固結法 通過布置垂直排水井，改善土體的排水條件，并采用加壓、抽氣、抽水或電滲等措施，以加速土體的固結和強度增長，提高土體的穩(wěn)定性。此法適用于處理厚度較大的淤泥類土、沖填土、飽和軟粘性上等。 實際上，排水固結法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同完成的。徘水系統(tǒng)包括水平誹水砂墊和豎向誹水砂并(或砂袋、塑料排水帶)，主要在于改變土體排水邊界條件，增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離。加壓系統(tǒng)是起固結作用的荷載，使土中壓力增大而產生因結?？捎枚喾N方法加荷載，如堆放砂石等重物的堆載，用真空泵抽氣造成的壓力，抽水降低地下水位以增加土中的有效應力，以及借助電滲作用排除土中水的辦法等。這些都起到預先加壓的作用，故又稱之為預壓法。由于排水和加壓系統(tǒng)的不同組合，可形成多種誹水固結方法，此法有效處理深度一般為10一20m。,27,1 土體人工改良的基本原理,7冷熱處理法 利用加熱方法使土中水分消失，部分礦物熔融重新粘結，凍結方法，使飽水土體中水凍結成冰，形成暫時注結的凍土： 狀態(tài)改良土質的方法。但其技術復雜，成本較高，一般少用使土體強度大大增強。利用這些都是改變土中地下水的 (1)熱處理法：將親水的粘性土、黃土、鹽漬土、含有機物較多的土用高溫處理，使其結合水消失，有機物燒盡，碳酸鹽分離，部分礦物可能熔融重新粘結。這種變化是不可逆的，它可使土的連結增強，親水性大大降低，土體強度和抗水性也就大大提高；但使孔隙增多，透水性增強。 (2)凍結法：通過鉆孔向飽水土中壓入循環(huán)的冷卻溶液(通常用氯化鈣溶液，溫度為一20至一40)使鉆孔附近的飽水土逐漸凍結變成凍土柱；凍土柱相連成墻，就能阻止水流涌入基坑或坑道、隧洞。所有飽水上都能用凍結法，但用以加固流砂效果最好，凍結結果使土體具有暫時的較高強度和不透水性。但其設備復雜，耗時較多，冷卻液停止循環(huán)后凍土融化，故只用于臨時工程。,28,1 土體人工改良的基本原理,8加筋法 在軟弱土體或結構面較發(fā)育的土體中建造各種樁體(粗細不同，材料各異)，或在土體中埋設土工聚合物(鋼帶、鋼條、尼龍繩等)，或者利用錨因技術或土釘、樹根樁作為加筋，使這種人工復合的土體可以承受抗拉、抗壓、抗剪或抗彎作用，以提高土體承載力，增加上體的穩(wěn)定性。這種加筋作用的入工材料稱筋體，由土和筋體所組成的復合土體稱加筋土體，在工程實踐中廣泛用于地基、邊坡和地下工程，種類繁多，可參閱有關文獻。 以卜簡述了主要的土體人工改良方法的基本情況。隨著科學技術的發(fā)展，改良方法也會愈多而更加完善。主要土體人工改良方法的應用范圍，如表7l所示。,29,30,31,不同建筑物對土質改良的要求不一樣，土體種類繁多，性質各異，地質條件不同，選擇土質改良方法時，必須考慮下列三個因素： (1)工程建筑的要求； (2)技術可能性相經濟的合理性； (3)土體類型和水文地質條件。 各類建筑物對土體有不同的要求：道路、機場、運動場等表層建筑，一般將土作為建筑材料，主要是提高土的強度，增強其抗水穩(wěn)定性，常采用各種拌和法、表層壓實法；水工或工業(yè)與民用建筑將土體作為地基或開挖工程，主要是加固和防滲，常采用各種化學加固法、排水因結法和各種探層擠密法。其中，水泥灌漿法、化學灌漿法既能提高土的強度，父能降低遠水性，而粘土灌漿法和瀝青灌漿法主要用于降低透水性；臨時性的加固和防滲可用凍結法；電化學法相熱處理法能提高粘性土和某些特殊土的抗水穩(wěn)定性和強度；而深層擠密法主要是增加土體密實度，提高強度，減少壓縮量。 有些土質改良方法的效果很好，但要求較高技術、復雜的設備和較多的費用，如化學灌漿法、瀝青灌漿法、熱處理法、凍結法。有些方法效果可能要差些，但操作容易，設備簡單，費用低廉，如最優(yōu)土法、吸濕鹽法、夯實法、換(填)墊層法。,32,不同土的特點各異，要求不同的土質改良方法： 粗粒土沒有連結，孔隙很大，透水強，故當作為表層建筑的建筑材料時，要求膠結，可摻細顆粒土、瀝青、水泥等以增強連結。當作為水工建筑地基時，因透水強烈而需防止?jié)B漏，可用各種灌漿法填充孔隙，膠結土粒，降低土體透水性，有時亦能提高強度。 疏松砂土，可用振動法振密。此外，流砂可用硅化法加固，用凍結法暫時固定。 細粒上的性質與結合水膜有關，當作為建筑地基或建筑環(huán)境時，可用電滲法和熱處理法提高抗水穩(wěn)定性；用表層夯實法、砂樁法、據(jù)沖法或預壓加固法減少壓縮變形量。當作為表層建筑的建筑材料時，可用各種拌和法增強土的連結。 淤泥類土的稠度很大可用電滲法提高抗水性，用砂樁或石灰樁加速排水，用排水加固法壓實。 黃土類土改良的目的是防止?jié)裣轀p少孔隙，可用硅化法等化學灌漿法，或熱處理法提高抗水性，用灰土校法和強夯法擠密和夯實，用拌和法改善土料的性質。 雜填土一般較疏松，可用壓實法壓實，用強夯法夯實。,33,2 巖體性質人工改良的基本原理,巖體性質的人工改良是指當工程巖體的性質，包括變形和強度不能滿足工程的需要時，必須用人工方法加以處理，以增強其強度與變形性能，保證工程巖體和建筑物安全穩(wěn)定而采用的人工處理措施。由于巖體中有各種成因的結構面切割，破壞了它的完整性，造成巖體件質的非均一性和非連續(xù)性，給工程建筑帶來不良影響，甚至造成建筑物破壞。對此，方面通過改變建筑物結構加以改善和解決，另一方面用人工方法改善巖體性質，增強巖體強度。 巖體性質的人工改良是巖土工程的一個重要內容，它以工程地質和巖體力學為基礎。巖體作為建筑工程的一部分(即以巖體作為建筑材料和工程結構，以地質外境為建筑環(huán)境)，只有一定的自穩(wěn)能力。這類工程產生破壞和失穩(wěn)的主要原因是巖體材料、巖體結構或巖體地質環(huán)境條件不足以維持工程穩(wěn)定性的需要而造成的。因此，為了防止防治工程破壞只需要對巖體性質進行適當?shù)母牧迹纯蓾M足要求。在這一基本觀點的指導下，巖體性質的人工改良必須根據(jù)巖體本身的性質，即針對巖體材料、結構或其賦存的環(huán)境條件的不足有目的地進行。因此，在進行巖體性質人工改良前，必須充分認識和掌握巖體的工程地質特征。,34,巖體是由巖塊和結構面組成的，具有一定的巖石成分和結構，并賦存于一定的天然應力和地下水等地質環(huán)境中的地質體。物質組成、結構和環(huán)境因素是組成巖體的三個不可缺少的要素。因此，巖體性質的人工改良，必須針對這三個要素進行，主要內容包括：巖休材料改良；巖體結構改良；環(huán)境條件改良三方面。表1215結出了巖體改良的原理和技術方法，供實踐工作中參考。 一、巖體材料改良 巖體材料是由巖石和裂隙、孔隙組成的。巖石組成成分又分為礦物顆粒和膠結物兩部分。一般來說，巖石礦物是很難被改造的。因此，巖體材料改良主要是改變巖石的膠結物和巖體內裂隙、孔隙的充填物成分或膠結特征，以提高巖體強度和變形性能。改良的主要手段是灌漿。,2 巖體性質人工改良的基本原理,35,巖體灌漿是將具有流動性和膠凝性的漿液或化學溶液，按一定的濃度，通過專門鉆孔及空壓系統(tǒng)灌入到巖體的裂隙、孔隙中；待漿液凝固硬化后，起到固結巖體或防滲的作用。 巖體灌漿，按其作用分為固結灌漿和防滲灌漿。 固結灌漿的主要目的是改善巖體的力學性能，如通過提高巖體的完整性或強化軟弱帶，以增強巖體的均勻程度，減少巖體差異性位移；放過提高巖體的變形模員相強度，以增強片體的抗變形能力初承載能力等 防滲灌漿是將漿液灌入巖體裂隙中，形成道防海帶，褐；為防滲帳幕；其它要作用是防止水滲漏，進免發(fā)生沖劇相管涌，確保建筑物的滲透穩(wěn)定性，用于灌漿的材料很多，通常有水泥、水玻璃、環(huán)氧樹脂及枯土等。具體漿液的配比及其灌漿工藝可參考有關規(guī)程相專著。,2 巖體性質人工改良的基本原理,36,2 巖體性質人工改良的基本原理,37,二、巖體結構改良 巖體中，由于種鐘結構面的切割破壞它的完整性。因此，巖體結構改良的主要目的是增強巖體的完整性。巖體結構改良可分為表面結構改良和巖體內部結構改良兩種。 巖體表面結構改良主要是通過噴射以凝上的辦法來實現(xiàn)。噴射混凝上處理巖體表層增加工程巖體的穩(wěn)定性是一種戶分有效的力法，有時為了增強噴目的強度，在噴層內部還加扶鋼筋網，即所謂掛悶噴射混凝土的辦法。借此來提高表層巖體結構的完整性和強度，維護工程巖體的穩(wěn)定性。噴射混凝土加固巖體的機理可用下式說明： 式中，R1 硐室松動圈半徑，R0壩室半徑；0巖體中的天然應力； Cm、m 分別為巖體的內聚力和內摩擦角。 從上式可以看出，硐室的松動圈半徑R1 隨巖體內聚力Cm降低而增大、一旦Cm值接近于0，則硐室?guī)r體將無休止地破壞。,2 巖體性質人工改良的基本原理,38,一般來說，只要垌壁巖體表層有足夠的強度，其內部是不會產生破壞的。研究還表明，噴層還必須有一定的厚度因為環(huán)向應力的衰減還是有一定的區(qū)間的，一般噴層厚度不宜于小于20一30cm。 巖體內部結構改良，常采用灌漿和錨固的方法，以增強巖體的整體性和強度。灌漿主要是起膠結結溝面，以增強其粘聚力的作用。錨固則是通過錨桿或錨索將不同巖層組合起來形成整體，以增強其結構完整性，進而提高巖體的強度和穩(wěn)定件。錨固方法對層狀結構、碎裂結構和炔狀結構巖休及局部楔形體破壞失穩(wěn)的加固十分有效。錨桿的種類很多，分類方法也不盡致。 按錨固作用機理劃分： 有粘結式錨桿、磨擦式錨桿、端頭固式錨桿