[讨论]沙土垫层的思考 [复制链接]

       当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。
换填垫层法主要作用：
     换填法适于浅层地基处理，处理深度可达2～3米。在饱和软土上换填砂垫层时，砂垫层具有提高地基承载力，减小沉降量，防止冻胀和加速软土排水固结的作用。
具体表现为：(1)提高地基承载力。(2)应力扩散作用。(3)加速固结作用。(4)防止冻胀。(5)均匀地基反力与沉降作用。
      因此，换填的目的就是：提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降；垫层采用透水材料可加速地基的排水固结。
      然而，个人还有以下思考：沙土作为非黏性土体，可归结于无粘性粗颗粒土，粗颗粒形成骨架，细颗粒重填空隙，充填越好整个土体的密度越大，其强度和承载力越强。整个垫层基础在受到瞬间震动荷载时，砂土体的粗颗粒骨架崩溃重组，颗粒滚动滑移，重新排列新的排列方式，其体积变形不大。通过砂垫层内部运动吸收这一瞬时增加的能量而消除地基的变形。
     近些年来，各类建筑及构筑物的防震都是通过增强结构的整体性提高结构的强度来抗震，很少注意通过吸收地震的能量来防震，我们可否利用砂垫层的机理来吸收地震能量来主动防震，而不是被动的提高结构自身的强度来与地震荷载对抗？

砂垫层的透水性很强，不是好事。

吸收地震能量来主动防震，回填几米有多大效果？

如果有条件，强震区尽可能不要采用砂垫层，最起码应是砂石垫层。
砂垫层的颗粒级配不良，施工过程中也难于压实，本身不利于抗震。

回填深度肯定是不能太深，厚度太大的话，在受到震动荷载和地下水的作用后就会有液化的可能，情况反而会更糟，至于要填多厚，本人还未得到具体的实验数据，这只是一个思考的方向，如果思想成熟感觉可行后，就着手实验了

密实的问题就靠施工的时候把好质量关，分层压实，同时采用灌水的方法，利用沙土中细沙的流沙作用来增强密实度，不知道是否可行。本人查过一些资料，在日本地震历史上，一些下部密实沙土地基，上部覆盖一定厚度土层，地震时上部建筑并没有遭到破坏。或许利用砂垫层来防震有效

不均匀系数小于5的砂土是不容易压实的。国家标准对压实系数的要求是不小于0.97。我们在现场做过好多原位试验，很难达到，即便是振动碾压设备、大面积施工。垫层材料必须是级配合理的，这样细小颗粒才能被挤入大颗粒形成的孔隙中而趋于密实。
既然是砂垫层，垫层顶部就是基础了，不会再填土的。你讲的后一个问题的资料背景是天然沉积地层条件下，饱和砂土上覆一定厚度的不液化土层，对抗液化确实有作用，也列入了抗震设计规范中饱和砂土液化的初步判别条件。但和垫层的设计、施工、受力条件不是一回事。

地震的能量多大？

非常认同6楼的看法！

砂垫层 不应该用于承受震动荷载的基础吧，正如楼主所说，砂垫层是无粘性的，孔隙比较大，在动荷载下稳定下差，颗粒会移动，虽然能吸收一部分震动能量。但是震动荷载作用下颗粒移动，设备下砂垫层会向两侧挤出，就这一点来说整个垫层基础就算废了，弊肯定大于利。