岩土工程方案复习预习资料.doc
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1、.岩土工程复习资料 1.1 水井概述 水井定义 用于开发利用地下水的工程建筑物 分类 按用途:供水井、降水井、地热井、排污井、排渗井、水文地质勘察、勘探、观测孔 按深度:浅井(100m) 、中深井(100300m ) 、深井(300m) 按地下水类型:潜水井、承压水井 按井身结构形式:直井、定向井、扩底井、集水井 井身结构特征 井深:以含水层的层位埋深决定,多层含水以最下层确定 井径:开孔直径、中间变径、终孔直径 1.2 水井井身施工 冲击钻进 原理:借助一定重量的钻头,在一定高度内,周期性冲击破碎井底岩石,每冲击一次后, 钻头回转一定角度,使钻孔呈圆柱形钻进过程中利用泥浆悬浮钻渣岩屑,每进尺
2、 0.51m 提出钻头,下入抽筒捞取岩屑 工艺参数:钻具重力、冲击高度、冲击次数、泥浆密度 回转钻进 原理:用钻机回转器或孔底动力机具转动钻头来破碎孔底岩石的钻进方法 分类: 钻头:硬质合金、金刚石、牙轮、钢粒、刮刀动力位置:地面动力、孔底动力破碎岩石:取芯、扩孔、全面工艺参数:钻压、转速、泵压、泵量、泥浆密度 水井施工主要问题 核心:大直径钻探 1)排渣问题:过流断面大流速慢携渣效率低 2)取芯问题:岩芯直径大超过钻机提升负载 3)扩孔问题:钻孔尺寸大钻具钻头加工复杂、钻进效率低、成本高,容易造成钻进事故 4)软岩问题:容易糊钻(钻头打滑) 、缩径(地层坍塌) 、扩径(掉钻) 1.3 水井成
3、井工艺 安装井内取水装置的技术工作,保证成井水质/量 使含水层(目的层)的水自由流入井内 封闭或隔离非目的层的水,防止地下含水层的水相互串通或污染 主要工作内容:1.选择井管 2.下井管 3. 填砾 4.止水 5.洗井 6.抽水试验 (1)选择井管 井管类型 井壁管:安装在非取水层,起隔水护壁作用 滤水管:安装在开采含水层,起滤水挡砂和护壁作用 沉砂管:安装在井底部,沉积水中泥沙,防止淤塞过滤管 (2)选择井管 滤水管. 普通井管 骨架 滤水 管 缠丝 滤水管 网状 滤水管 贴砾 滤水管 笼状 滤水管 玻璃 钢滤水 管 加工 圆孔滤水管 直缝滤水管 筋条滤水管 桥式缺口 滤水管 打孔 切缝 打
4、断 3D 缠丝 缠网 贴砾 (2)下井管 准备工作:强度校核、探井(井深、井斜、井径) 、破壁(清除泥皮) 、换浆(更换井内泥 浆) 下管方法: 直接提吊法:直接用卷扬机将井管提吊下入井内托盘提吊下管法:钻杆/钢绳托盘下管法二次下管法:将井管分两次下入井内,井内对接浮力塞提吊下管法:利用井内液体对封底的井管产生浮力综合提吊法 (3)填砾 定义:在滤水管和井壁之间围填砾料 目的:在滤水管周围形成人工过滤层,滤水挡砂 砾料选择:质量、直径、均匀性、填砾厚度、砾料量估算 填砾方法:静水填砾法 抽水填砾法 送水填砾法 钻杆泵入法 (4)止水 定义:封闭井孔中非开采目的层段的工作 目的:隔离有害地下水,
5、防止各含水层的相互串通 止水方法: 粘土止水:粘土搓成小球投入井中,用工具压实水泥止水:水泥搅拌成水泥浆,泵送至井壁和井管之间 检查方法:水位差检查法、泵压检查法、试验扩散检查法 (5)洗井 定义:清除井壁泥皮,抽出渗入含水层的泥浆,恢复含水层孔隙,抽出细砂颗粒 方法:活塞洗井 抽水洗井 空压机震荡洗井 CO2 洗井 盐酸洗井 焦硫酸钠洗井 (6)抽水试验 意义:获得水井的实际出水量、水位下降与涌水量的变化关系.求得含水层渗透系数,查明水质、水温和单孔影响半径等资料检查止水质量和洗井效果 方法:潜水泵、离心泵、深井泵、空压机 2.1 基本概念 基础 VS 地基 基础:承担上部结构物荷载并将荷载
6、传递到地层,起承上启下作用,属于结构物的一部分 地基:承受基础传来的建筑物荷载的那一部分地层 地基处理 地基处理是指为提高地基承载力,改变其变形性质或渗透性质而采用的人工处理地基的方 法 处理对象 软弱地基、特殊土地基 2.2 地基检测方法 (1)平板载荷试验 通过一定面积的刚性承压板向地基逐级施加荷载,测定地基的沉降随荷载的变化,以确定 地基土的承载能力和变性特征的现场试验 (2)螺旋板载荷试验 将一螺旋形承压板旋入地下试验深度,通过传力杆对螺旋板施加载荷,观测螺旋板的沉降, 以获得荷载- 沉降-时间关系 (3)动力触探 利用一定的落锤能量,将一定尺寸一定形状的探头打入土中,根据打入的难易程
7、度(贯入 度)来确定土体物理力学性质的现场试验方法 (4)标准贯入试验 用 63.5kg 的锤,自 76cm 的高度自由落下,将长度 51cm、外径 51mm、内径 34.9mm 的贯 入器击入土中,根据贯入器在贯入 30cm 得到的锤击数来判定土层的性质 (5)静力触探 通过一定的机械装备,将一定规格的金属探头用静力以恒定速率压入土层中,同时测量土 层对探头的贯入阻力,以此来判断、分析确定地基土的物理力学性质 (6)旁压试验 将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高,加压使得旁压器横向膨胀,根据试验的读数 可以得到钻孔横向扩张的体积-压力关系曲线,据此可用来估计地基物理力学性质 (7) 十字板
8、剪切试验 将十字板头压入孔底软土中以均匀的速度转动,测量得到将土体剪切破坏所需力矩,从而 计算出土的抗剪强度 (8)扁铲侧胀试验 利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯入土中,达到预定深度利用气压将扁铲测头上的 刚膜片向外膨胀,分别使膜片中心向外膨胀不同距离(0.05mm 和 1.10mm )时读取气压值, 用以计算地基土参数的原位试验 2.3 挤密桩 定义 以振动、冲击或带套管等方法成孔,向孔内填入砂、石、土(灰土、二灰、水泥土) 、石灰 或其他材料,再加以振实而成为直径较大的密实桩体,并和原桩周土组成复合地基 分类 土桩/灰土桩、碎石桩(干冲、振冲、干振) 、CFG 桩.土桩/灰土桩 分类:
9、土桩、灰桩、灰土桩、二灰桩 加固机理:挤密作用、物化作用、桩体作用 施工顺序:排孔法、帷幕法、跳打法 施工工艺:管内成桩法、管外成桩法 碎石桩 定义:利用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后,再投入砂、砾石、卵石、碎石等材 料并将其挤压至已成的孔中,形成砂石构成的密实桩体,与原桩周土组成复合地基的地基 处理方法 成桩工艺:干冲碎石桩、振冲碎石桩、干振碎石桩 CFG 桩 在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和后制成具有强度的桩体 相比传统碎石桩不易产生鼓胀变形,能大大提高承载力 施工方法:沉管法、螺旋成孔法 2.4 注浆技术 定义 通常是在地层中钻成一注浆孔,利用注浆泵将具有填
10、充、胶结、固化性能的浆液,通过注 浆孔注入到岩土层中的孔隙、裂缝或空洞中,经一定时间后,浆液凝结硬化,以减少岩土 层的渗透性和增加其强度及稳定性,从而达到岩土加固、防渗的目的 分类 施工方式:静压注浆、高压旋喷注浆、深层搅拌注浆 注浆材料:粒状浆材、化学浆材、混合浆材 用途:加固、防渗、基础托换 静压注浆法 定义:借助于压力(气、液、电) ,通过注浆管将浆液注入地层中,浆液以填充、渗透和挤 密等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置,经一定时间后,浆液 凝结充填孔隙或裂缝,将原来松散的颗粒胶结成一个结构强度大、防渗性能好的整体 材料类型:粒状浆材 VS 化学浆材 材料选择:根据
11、注浆目的和岩土层导浆通道选择 材料性能:渗透、流动、析水、防渗、时间、无毒、成本、其他 静压注浆法 加固原理:充填、渗透、压密、劈裂、电化学 注浆参数:扩散半径、注浆孔孔距、注浆压力、注浆量、注浆顺序、凝结时间 静压注浆法 材料混合方式:单溶液单管线:凝结时间较长双溶液单管线:孔口混合,凝结时间较短双溶液双管线:孔内混合,凝结时间极短 施工方法: 钻杆注浆法:打管入土注浆法、钻孔钻杆注浆法套管注浆法:套管护壁注浆法、单过滤管注浆法、预埋花管注浆法 高压喷射注浆法 施工概述:钻孔插入注浆管高压喷射旋转/摆动/ 固定提升、成桩 分类:根据喷射射流移动方向划分喷射方向旋转旋喷,形成圆柱形桩体喷射方向
12、小幅度摆动摆喷,形成扇形桩截面体.喷射方向固定不变定喷,形成壁状桩体 高压喷射注浆法 加固机理:喷射破坏作用、旋喷成桩作用、固结作用 工艺类型:单管法、二重管法、三重管法、多重管法 工艺参数:旋转和提升速度 2.5 深层搅拌 定义 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部将软土和 固化剂强制拌合,使软土硬结形成加固体,提高地基的强度和增大变形模量,加固体与天 然地基形成复合地基,共同承担建筑物荷载 分类 固化剂材料种类:水泥土 VS 石灰粉 固化剂材料形态:浆液喷射 VS 粉体喷射 工艺流程及对比 水泥浆搅拌法: 固化材料在施工现场全程储存于密闭系统中,中途不会发
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