图像处理的常用方法

2024-05-25

图像处理的常用方法（精选十篇）

图像处理的常用方法篇1

一、矢量三角形法

例1:如图1-1所示, 质量为m的球放在倾角为的光滑斜面上, 试分析挡板AO与斜面间的倾角变化时, AO所受压力的变化情况?

解析:对球进行受力分析, 如图1-2所示, 三力使小球平衡, 三力将构成首尾相连的矢量三角形, 如图1-3所示, 当β角变化时, 斜面对球的弹力F2方向不变, 随着β增大F2一直减小, F1随β增大先减小后增大, 当β=90°时, F1有最小值F1=mgsinα。

解法指导:矢量三角形法适用于物体所受的三个力中, 有一力的大小、方向均不变 (通常为重力, 也可以是其他力) , 另一个力的大小变化、方向不变, 第三个力则大小、方向均发生变化的问题, 对变化过程的动态平衡进行的定性分析。

二、相似三角形

例2:如图2-1所示, 光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的力F由底端缓慢拉到顶端的过程中, 试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力的变化情况?

解析:对小球进行受力分析, 如图2-2所示, 球面对球的弹力N、轻绳的拉力F的合力F合与小球的重力平衡, 球面对球的弹力N总与球面垂直, 从图中可以得到相似三角形。

设球体半径为R, 定滑轮到球面的距离为h, 绳长为L, 根据相似三角形得, 则绳中的拉力为, 球面对球的弹力为, 由于在拉动过程中, h、R不变, L变小, 故F减小, N不变。

解法指导:对受三个力作用而平衡的物体, 先正确分析物体的受力, 画出受力分析图, 再寻找与力的三角形相似的几何三角形, 利用相似三角形的性质, 建立比例关系, 把力的问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论。

如果在对力利用平行四边形定则 (或三角形定则) 运算的过程中, 力三角形与几何三角形相似, 则可根据相似三角形对应的边成比例等性质求解。

三、数学函数解析法

例3:如图3-1所示, 置于固定斜面上的物体A受到平行于斜面向下的力F作用保持静止, 若力F大小不变, 将力F在竖直平面内由沿斜面向下缓慢的转到沿斜面向上 (转动范围如图中虚线所示) 。在F转动的过程中, 物体始终保持静止, 在此过程中物体与斜面间的 ( )

A.弹力可能先增大后减小

B.弹力一定先减小后增大

C.摩擦力可能先减小后增大

D.摩擦力一定一直减小

解析:由于力F的方向是变化的, 我们可以分情况讨论:

1.当力F斜向下与斜面的夹角为θ (θ≤90°) 时, 对物体进行受力分析, 建立直角坐标系, 如图3-2所示, 分别在x、y轴上列平衡方程为Fcosθ+mgsinα=f, N+Fsinθ=mgcosα, 当θ增大时, 物体与斜面的弹力减小, 物体与斜面的摩擦力减小。

2. 当力F斜向上与斜面的夹角为 θ (θ≤90° ) 时, 由于F与mgsinα大小关系不确定, 需要再次分情况讨论:

①当F≤mgsinα时, f的方向一直向上, 对物体进行受力分析, 建立直角坐标系, 如图3-3所示, 分别在x、y轴上列平衡方程为Fcosθ+f=mgsinα, N+Fsinθ=mgcosα, 当θ从90°逐渐减小时, 物体与斜面的弹力增大, 物体与斜面的摩擦力一定一直减小。

②当F>mgsinα时, f的方向依然不确定, 还需继续讨论。若力F斜向上与斜面的夹角为β时有Fcosβ=mgsinα, 此时f不存在, 对物体进行受力分析如图3-4所示。则

(I) 当 β <θ <90° 时, f的方向一直向上, 对物体进行受力分析, 建立直角坐标系, 如图3-5所示, 分别在x、y轴上列平衡方程为Fcosθ+f=mgsinα, N+Fsinθ=mgcosα, 当θ从90°逐渐减小到β时, 物体与斜面的弹力增大, 物体与斜面的摩擦力减小。

(II) 当0≤θ≤β时, f的方向一直向下, 对物体进行受力分析, 建立直角坐标系, 如图3-6所示, 分别在X、Y轴上列平衡方程为Fcosθ=mgsinα+f, N+Fsinθ=mgcosα, 当θ从β逐渐减小为0时, 物体与斜面的弹力增大, 物体与斜面的摩擦力增大。

故此过程中物体与斜面间的弹力一定先减小后增大;当F≤mgsinα时, 物体与斜面的摩擦力一定一直减小;当F>mgsinα时, 物体与斜面的摩擦力先减小为零后反向增大。所以B、C正确。

《图像加工的常用方法》导学设计篇2

1.知识与技能

学会图像的亮度、对比度和色阶调整的操作。(用fireworks软件)

2.过程和方法

以“任务驱动法”为主，培养学生主动参与，积极探索、勤于实践的学习习惯以及与同学合作学习的能力和共同探讨的能力，能够根据信息呈现需求，结合自身的审美体验，对图像进行适当的调整、加工创作。

3.情感态度价值观

(1)通过小组合作活动，培养合作能力及探讨能力

(2)通过感受、欣赏图像的美并激发创作欲望，形成积极主动地参与创作活动的态度。

(3)培养客观、公正地评价自己和他人劳动成果的品格。

二、教学重点、难点

重难点：亮度、对比度与色阶的调整

三、教学课时：一课时

四、教学过程

教学

环节

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

(一)

导入

展示图片，通过对比，找出存在的问题。

教师总结学生讨论的结果：

问题一：图像太暗了。

问题二：图像中的色彩亮度不够强。

分析

讨论

回答

小结

让学生先分析图像存在哪些问题，需要做怎样的处理，从而激发学生的学习兴趣。

(二)

学习

1、让学生阅读教材，自己找解决方法。

2、解释亮度、对比度的定义。

3、加工处理的方法

(1)问题一：图像太暗了(亮度，对比度的调整)

让学生自己调整亮度、对比度并演示讲解操作流程。

(2)问题二：图像中的色彩太暗了。(色阶的调整)

①解释色阶的定义。

②调整色阶。

③调整曲线。

④曲线不仅可以调整色阶、亮度、对比度，还可以调整颜色。

4、指导学生如何保存一张优质的图像。

阅读

思考

实践

实施任务，让学生独自探索，培养学生的自主学习能力。

通过问题的解决，来达到对图像美化处理，从而达到学习目的。

通过操作来突破教学难点。

(三)实践

任务要求：

① 根据教师提供图片素材，分析图片存在问题，给出解决方法。

②小组合作：根据解决方法，加工美化图片。要求小组提交1幅作品。

分析

讨论

思考

实践

任务驱动下的小组活动可以激发学生的学习热情，并培养学生团结协作精神。

(四)

评价

① 小组自评：小组内相互评价，推选一幅作品提交老师。

② 教师点评：选两个同学分别用调整亮度，对比度和调整曲线的方法来演示并讲解操作流程。

③ 师生点评：展示小组作品，并进行评价。

总结：图像加工处理的目的是改善图像的质量，美化图像，使图像传递的信息能够更好的表达作者的思想意图。

分析

讨论

实践

点评

处理恒定电流问题的常用方法篇3

例1 一只普通的家用照明白炽灯正常发光时，通过它的电流强度值与下列哪一数值较为接近（）

A.20A B.2A

C.0.2A D.0.02A

解析普通家用白炽电灯规格一般选用的为“220V，40W”，它正常发光时，电流强度[I=PU=40220≈0.2A]. 故答案选C项.

2.能量守恒法

例2 某一用直流电动机提升重物的装置，如图1所示.重物的质量m=50kg，电源的电动势[E]=110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以[v=0.90m/s]的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度[I=5A].由此可知电动机线圈的内阻[R]为多大？

[图1] [电动机]

解析电动机输出功率[P1=mgv].电动机的输入功率[P2=IU]，不计电源内阻及输电线电阻时[U=E]，所以[P2=IE].电动机内部发热损耗的功率[P3=I2R].因各处摩擦不计，由能量守恒，有

[P2=P1+P3]

即[IE=mgv+I2R]

故[R=IE-mgvI2=4.36Ω]

3.等效电源法

例3 如图2所示电路中，[R1]、[R2]、[R3]为定值电阻，但是阻值未知，[Rx]为电阻箱，当它取[Rx1=10Ω]时，通过它的电流[Ix1=1A]；当它取[Rx2=18Ω]时，通过它的电流[Ix2=0.6A]，那么当[Rx3=16Ω]时，通过它的电流[Ix3]多大？

[图2]

解析题目中的[R1]、[R2]、[R3]都为未知量，再加上电源电动势[ε]和内阻[r]也未知，因此，如果不采取适当的方法，直接去解这道题将会遇到困难.可把虚线框内的电路视作一个等效电源，则上述五个物理量就变为等效电源的电动势[ε]和内阻[r]两个未知量，有

[ε′=10×1+1×r′] ①

[ε′=18×0.6+0.6×r′] ②

[ε′=16×I3+I3×r′] ③

由①②两式可以求得[ε′=12V]，[r=2Ω]，代入③式可解得[Ix3=23A≈0.67A]

4.等效替代法

例4 如图3所示，电路由8个不同的电阻组成，已知[R1]=12Ω，其余电阻阻值未知，测得[A、B]间的总电阻为4Ω，今将[R1]换成6Ω的电阻，则[A、B]间的总电阻变为多少.

[图3]

解析图3是由多个电阻组成的混联电路，若用串并联电阻的公式分析，则相当复杂.

把[R1]以外的其余电阻看作一个整体，它的等效电阻为[Rx]，则[RAB=R1RxR1+Rx]

把[RAB=4Ω]，[R1=12Ω]代入得[Rx=6Ω]

将[R1]换成[6Ω]时，其与[Rx=6Ω]并联，故[AB]间的总电阻为[R′AB=3Ω]

5.赋值法

例5 如图4所示，两个定值电阻[R1]、[R2]串联后，接在输出电压[U]稳定于12V的直流电源上.有人把一个内阻不是远大于[R1]、[R2]的电压表接在[R1]的两端，电压表示数为8V，如果他把此电压表改接在[R2]的两端，则电压表的示数将（）

[V] [图4]

A. 小于4V B. 等于4V

C. 等于或大于4V D. 大于4V小于8V

解析伏特表接[R1]两端时为8V，则[R2]两端的电压为4V，可知[R1]与[R2]并联总阻为[R2]的2倍.不妨设[R2]=1KΩ，而[R1]=3KΩ，[RV]=6KΩ，若电压表接[R2]两端，按上述取值和串联关系，可得电压表示数为[83V]，故应选A项.

6.假设法

例6 如图5所示，开关闭合电灯不亮.为了检查图中电路的故障，用电压表进行测量，结果是：[UAE]=2.5伏，[UBC]=0，[UCD]=0， [UDE]=2.5伏，则电路的故障是（）

[图5] [L]

A. 电阻[R]断路 B. 电灯L断路

C. [R、L]同时断路 D. 变阻器[R]断路

解析假设电路[R]断路，用电压表连接[BC]两端[UBC≠0]，这与[UBC=0]不符，故不能选A项；假设电灯L断路，用电压表接通[CD]两端[UCD≠0]这与[UCD=0]不符，故不能选B项；假设[R、L]同时断路用电压表接通[B、D]，[UBD≠0]，与题意不符，故不能选C项；假设变阻器[R]断路，用电压表接通[D、E]，[UDE=2.5]伏，这时电压表是串联在电路中，其示数应该是[AE]间电压即电源电压，且其他几个测量也合题意，应选D项.

7.图象法

例7 电池甲和电池乙的电动势分别为[E1、E2]，内阻分别为[r1、r2]，用这两个电源分别向一个阻值为[R]的电阻供电的电功率相同，若用这两个电池分别向另一个阻值比[R]大的电阻供电的功率分别为[P1、P2]，已知[E1>E2]，则（）

A. 电池的内阻[r1>r2] B. 电池的内阻[r1

C. 电功率[P1>P2] D. 电功率[P1

解析因为两个电池分别向一个阻值为[R]的电阻供电的电功率相同，说明两电源的[U-I]图线与电阻[R]的[U-I]特性图线交于一点，如图6（题中已知[E1>E2]）所示，由图线斜率可知[r1>r2].若用这两个电源分别向另一个阻值比[R]大的电阻供电，在图6中可画出该电阻的特征图线，即图中[R]，因[R>R]，其斜率较大，由图6中可直接看出E1与[R]连接时端电压和电流均较大，所以[P1>P2]. 正确答案为AC项.

[图6]

物理实验常用的数据处理方法篇4

关键词：物理实验,数据处理,方法

引言

首先我们必须明确什么叫数据处理。数据处理是指由实验测得的数据,必须经过科学的分析和处理,才能揭示出各物理理之间的关系。我们把从获得原始数据起到得出结论为止的加工过程称为数据处理。

我们经常通过实验探索两种物理量之间的关系,即把一种物理量当成自变量x,测量不同的自变量xi所对应的另一种物理量yi的值。这样便得到了两列测量值:x1,x2,……,xn和y1,y2,……,yn,n是测量次数。也可以说得到了n组测量值:(x1,y1),(x2,y2),……,(xn,yn)。通过处理这些数据,找出x,y之间的关系。下面就常用数据的处理方法进行讨论。

1. 列表法

列表法就是将所获得的数据按照一定的规律以简洁、准确的方式记录在表格中。表格的设计应该能完整准确地记录原始数据。在绝大多数情况下,表格仅记录原始数据,不作任何计算、转换等。数据的处理留待实验/试验结束后进行。表格必须准确表明实验/试验的条件、数据的单位,正确记录数据的有效数字。

必须明确,原始数据应该真实反映实验过程中的所获得的信息,不得加入任何人工影响因素。后期的数据处理应该另行设计表格。以这种方式工作至少可以在检验结果时获得每一个步骤的正确信息,而数据的真实性直接影响最后结果的正确性,同时也是对实验/试验人员职业素质和职业技能的考验。

2. 作图法

选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。

作图法所包括的内容可能是原始数据、分析处理后的数据等。原始数据图可以直观地反映数据中的函数关系,为数据的分析、处理、总结规律提供根本条件。

(1)作图应遵循的基本规则

数据完整——数据完整要求将所有获得的基础或原始数据标示清楚,不得遗漏或人为添加数据。

标度准确——图的标度或标尺应该与实验数据的有效数字对应,范围应包括所有必须的实验点,同时避免在作图过程中引入误差。

符号清晰——图中各实验点的表示可以按照数据分组使用不同的符号、线形、色彩。经过分析、计算等处理的数据应尽可能地用带有误差分析结果的符号表示相应的数据。

(2)描绘图象的基本要求

根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。

坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。

3. 最小二乘法和数据拟合

原始数据一般需要进行分析和处理,以便形成经验公式并由此总结规律。实验或试验数据一般是离散的数据点,任何实验或者试验都不可能覆盖所有可能的数据点,因此必须采用科学合理的方法对原始数据进行分析和处理。在多数情况下,当数据呈现线形特征时,用最小二乘法进行直线拟合是最好的选择。当然,在某些特定的条件下,有一些数据点可能在特定的区域内呈现出非线性特征,此时直线拟合的方法就不适用。

直线可以表示为y=ax+b,如果实验测得的数据点分别是(x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn),其中假设xn的测量可以不计,则y的回归值应该是axn+b。由此可以用最小二乘法推出a、b的值,并规定测量值yn与回归值axn+b之差的平方和为最小。即:

其中δ为最小的必要条件是:

解此方程组可以得到回归系数:

回归系数的标准偏差为:

当然,回归系数的计算可以借助软件来完成,也可以自己设计软件完成相应的计算过程。

4. 逐差法

当自变量等间隔变化,而两物理理之间又呈线性关系时,我们除了采用作图法、最小二乘法以外,还可采用逐差法。比如弹性模量测量中,在金属丝弹性限度内,每次加载质量相等的砝码,测得光杠杆标尺读数ri,然后逐次减砝码,对应的测量标尺读数ri′,取ri和ri′的平均值若求每加(减)一个砝码引起读数变化的平均值为,则有:

从上式可以看到,只有首末两个读数对结果有贡献,失去了多次测量的好处。这两次读数误差将对测量结果的准确度有很大影响。

为了避免这种情况,平等的地运用各次测量值,可把它们按顺序分成相等数量的两组(r1,r2,……,rp)和(rp+1,rp+2,……,r2p),取两组对应项之差:再求平均,即:

相应的,它们对应砝码质量为mp+j-mi,j=1,2,……,p。这样处理保持了多次测量的优越性。

注意:逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。

总结

我们知道在物理实验常用的数据处理方法中,列表法是常用最基本的方法,也是其它数据处理方法的基础;作图法最大的特点是直观,但对坐标纸的要求及对坐标系的标度值都有要求,应根据实验数据选取正确的坐标纸及合适的标度;最小二乘法不如图示法直观,但用计算器进行线性拟合非常方便,如果有个别数据是坏值,用图示法可以看得很清楚并可剔除它;而用最小乘法就会带来很大的偏差,两全的办法是先作图,拟合直线,然后用最小二乘法去解实验议程的参数并计算其误差;逐差法的优越性是保持多次测量数据,它也是物理实验处理数据时常用的一种方法。

在实验数据处理过程中,无论选取哪种方法,我们都必须首先要保证原始数据的正确性,在实验操作过程中,应认真地记录好原始数据。实验的原始数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。然后选取适当的数据处理方式和方法,只有这样才能保证我们的实验结果尽可能与理论值相吻合,也只有这样才能真正地反映出理论模型的客观性,真正达到实验的最根本目的。

参考文献

[1]吴泳华,霍剑青,熊永红主编.大学物理实验(第一册).北京:高等教育出版社,2002.

[2]李寿松主编.物理实验教程.北京:高等教育出版社,1998.

图像处理的常用方法篇5

由于地质结构复杂，而且所建各类桥梁的桥体上部构架所承受的荷载很重，所以后期稳固性强、负载强度大的钻孔灌注桩基础建造工艺就已成为大部分桥梁项目建设优先选择的基础施工技术。桥体立桩基础结构是否科学合理，对工程建设成本、稳固性、安全性、施工进度及桥梁性能有密切关联。因此在桥梁项目建设中完成好桥体地基的结构施工是其整体工程建设过程中的关键环节，笔者在此就桥梁桩基建造过程中的地基构建工艺做全面、详细的阐述。

【关键词】桥梁；桩基施工；地基；处理工艺

我国是一个地域广阔而且地质地貌、自然条件又十分复杂的国家，而且某些局部地区的自然条件甚至十分恶劣。由此给我国的交通桥梁建设带来很大的难度，况且某些地域的特殊地质构造对我国桥梁建设的技术水平又是一个十分艰巨的挑战。在这种背景下，我国的广大桥梁工程科技人员经过多年深入研究，刻苦攻关，在实践中逐渐摸索并形成了一系列满足各种自然条件需求的桥梁建设工艺，其中桩基施工的地基处理工艺就是一项应用非常普遍的重要桥梁建设施工技术，而且针对这一工程需求研发出了多种地基处理方法。

1、桥梁构架应力分布及地基类型

桥梁基础系构建于桥体构架与地基结构之间的过渡性结构体，也可以说是用来应力传递与应力再分布的结构实体。基础将桥体纵向传递而来的压力在传导给地基。由水平面观察，纵向构架系统把压力聚集式地传递至并作用于某一点，也可能是排布成线性状态，然而最终担负承载作用的还是地基，其赋予的是一系列分布性的载荷功能[1]。

①当地基的载荷功能充分时，那么此时桥梁基础的布局模式适宜和纵向构架的布局模式保持一致。然而某些时候受土质及载重的条件限制，必须选取基于整体面积铺设的阀型基础，阀式基础具有增加地基衔接面的特点。然而和单独基础作比较，其施工成本大，所以，仅在相当需要情况下方采用此种模式。不管是何种地基模式，其设置基础的最终目的均是将聚焦性的作用力再重新最大面积地分布于地基结构上，让重力负载永远处于地基所能承受的荷载范围之内。故荷载应力分布范围的面积始终与地基承受的重力荷载成倒挂型关系[2]。

②倘若建筑地基承受重力荷载能力很差，即可以认定其属于软土型地基状况，此时务必选取恰当手段对此软土型地基的结构实施彻底的改善过程。其软土型地基的组成成分很可能是沉积淤泥、水浸泡淤泥质土、水流冲刷携带土、混杂充填土或其它有很强压缩性的土质等类型。有此类土质构成的桥梁地基很不稳固，极易出现滑坡、沉陷、塌方等事故情况。

③如果在构建地基的小区域范围内存在着具有高压缩性能的土层结构时，需要依照小部分软土地基类型去处理。在对地层结构进行勘察作业时需要全面查清软层土质均一性、土层成分、分布区域及其它性能，参照所选取的地基整治工艺采集相关数据。若是冲填土结构还需查清其排水固结指标。若属于杂填土类型还需查证堆置时间，掌握其在自身重力作用下所呈现出来的稳定性、沉陷性等相关情况[3]。

2、桥梁桩基施工过程中应注意的工艺问题

①桩基构建过程中，其护墙水泥凝固性指标须和桩基水泥的凝固型指标相同，而且护墙要超出32cm，再有还需对护墙实施详细查验是否存在渗漏情况。

②桥体桩基水泥掺和比例。须在作业之前确定供料地点，而且对工程物料实施全面查验，确认合格后再确定人力孔桩挖掘作业及钻孔桩挖掘作业的匹配比例。通常条件下，钻孔桩内水泥坍落性能数据均比人力作业的水泥坍落性能数据高一定幅度[4]。

③在浇筑水泥之前，需要详细对孔底部实施查验，待确认孔底不存在积水及杂物情况下方可施工。通常条件下，其所存杂物容易排除，而其积水却较难除掉，需要采用适当的海绵料吸附或水下浇筑等施工方法进行除水操作，起始盘水泥浇筑量要尽量加大，精确把握灌注尺寸，振捣过程要彻底。

④在进行钻孔桩底部水下浇筑作业时，要详细对每盘水泥用料体积及导管拔出高度实施精确核算，以避免因导管拔出时水泥不实而出线断桩情况[5]。

3、常用的桥梁桩基施工地基处理工艺及方法

常用的桩基施工地基处理作业有包括换土填筑垫层工艺、强力夯实工艺、砂石充装工艺在内的近十种工艺，下面分别详细介绍。

①换土填筑铺垫层处理工艺。此工艺满足于地表软土地基和不均质地基的整合处理作业需要，它的基本功能是增强地基负荷能力，降低下沉幅度，加快软质土层的除水固化过程，扼制因温度变化引起的冻胀现象及膨胀土的伸缩过程发生。

②强力夯实工艺。此工艺满足碎石类土层、砂质土层、不饱和细质土与粘质土混合土层、沉陷状黄土等若干类土层地基的硬化处理要求。强力夯实置换工艺符合高饱和状态的细状土、流态化的粘质土层等地面上对基础形变幅度要求不精的工程建设的地基要求[6]。

③砂石桩地基处理工艺。此工艺满足于压实化疏松砂土、细质土、粘质土、纯质土、混杂土等地基的处理过程。增强地基的承受荷载能力，并减小其压缩性能，同时可用来整治液态型地基。就饱和型粘土质地基上部、控制形变要求不高的桥梁项目建设而言，亦适合应用砂石型立桩置换工艺进行处理，将砂石型立桩和软质粘土一起组建成复合型地基模式，从而增加地基强度。

④脉冲振动工艺包括充装填料和补充装填料两个类型。充装填料的一般叫做振捣冲击碎石桩工艺，振捣冲击施工工艺符合整治砂性土质、细碎土质、细碎粘土等树种地基的构建技术需求，就那些不用外排水并且抗剪性能不低于22千帕的粘质土及饱和型黄土地基而言，需要在地基开工作业前依托就地检验评估其应用条件。

⑤水泥与土混合搅拌工艺。此工艺包括桨体深度搅拌工艺及粉液喷洒搅拌工艺，它们也分别被称作湿式工艺和干式工艺。此地基施工工艺可用于整治已经固结好的淤泥和淤泥土层、粘质土层、粉化土层、饱和型黄土层等若干种不同类型的土质地基构建。不适合于整治泥炭型土质、塑性化指标高于26的粘性土、下层水带有腐蚀性介质和有机物质浓度高的地基结构[7]。

⑥高压喷射注浆工艺。适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大，目前最大处理深度已超过35m。

⑦预压工艺。适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4.2m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4.2m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。

⑧夯实水泥土桩工艺。适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制，目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。

⑨水泥粉煤灰碎石桩工艺。适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。

4、结语

在选择地基处理工艺方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、桥梁对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

参考文献

[1]彭介田，张顺喜.浅析碎石桩在处理软基中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2011（S1）.

[2]李青光.浆喷桩在路基软土地基处理上的应用——以大广北高速公路第三合同段路基施工为例[J].技术与市场，2011（03）.

[3]颜晓明.公路桥梁施工技术在绿色施工背景下的分析[J].建筑知识，2015（12）.

[4]何萌，许传波.公路桥梁施工物资成本核算管理及成本控制对策[J].商，2016（01）.

[5]李倩.公路桥梁施工管理养护技术及加固维修探析[J].黑龙江科技信息，2016（03）.

[6]陈伟婧.浅谈如何做好公路桥梁施工技术的质量控制工作[J].黑龙江交通科技，2015（11）.

图像处理的常用方法篇6

一、高寒地区隧道冻胀机制及冻害的表现形式

关于隧道的冻害, 很多人会联系到围岩的冻胀压力, 而且很多有关寒区隧道冻害问题的资料, 也将冻害发生的原因归结于“隧道衬砌混凝土在围岩的冻胀压力作用下开裂破坏”。但是, 笔者却有不同的看法, 认为以上结论过于笼统, 不太精确。因为在实践中, 围岩的冻胀压力并不是隧道冻害的唯一原因, 比如局部存水冻胀破坏、混凝土的冰冻破坏、冻胀性围岩冻胀破坏以及裂缝裂隙水的冻胀破坏等原因。并且在现实的隧道冻害, 不少是两种以上因素的共同作用所致。根据有关调查分析, 隧道冻害的表现形式可以分为以下几点:

(1) 由于围岩的冻害损害了衬砌结构的稳定性, 造成隧道衬砌结构出现部分突出, 甚至引发隧道整体塌陷等严重后果。

(2) 低温冻害引起隧道衬砌面发生较大规模的开裂、剥落。

(3) 衬砌后背区域冻结, 进行出现漏水以及涌水等问题。

(4) 隧道拱部发生结冰。

(5) 隧道底部渗水、结冰。

(6) 隧道两侧墙体出现壁冰等情况。不过在实践中, 必须根据隧道工程施工区域的地质和水文环境, 然后判断隧道冻害的机理与表现形式, 进而做好针对性的应对措施, 以下将先对该隧道工程的基本情况做简单介绍。

二、该隧道工程的基本情况

1工程概况

该工程新疆地区某铁路隧道, 位于高海拔、高纬度的严寒区域, 设计标高在2010~2150m, 寒冷季节的冻土深度可以达到170cm, 并且隧道冻害是该工程设计的突出问题, 制约着该隧道施工的质量。隧道施工地区的水文和地质情况复杂, 地层以砂砾岩、断层角砾岩以及石灰岩为主, 地下水的补给主要是大气降水, 并以基岩裂隙水形态为主。

2气象状况

该区域内以温带内陆山地气候为主, 季节分明, 春夏降水多, 秋冬季较少。冬季漫长, 昼夜温差大。年降水量在200~300mm, 最大积雪厚度可以超过150cm。最低气温甚至达到-36.6摄氏度, 最冷月平均气温在-14度左右, 最热月则为13度。

3隧道冻害预测

依据该隧道工程的水文、地质状况以及气象环境条件, 根据温度分析以及冻土力的计算, 可以对隧道冻害做出如下预测:

(1) 该隧道属于季节性冻土, 冻害程度相对中等, 冻胀力不高, 所以不会对衬砌作用造成严重的破坏。主要的冻害表现在水漫道床, 渗水导致洞内结冰, 洞室及水沟出现冰塞, 渗漏水导致衬砌局部混凝土冻胀裂开等。

(2) 隧道冻害主要集中两端洞口区域, 需要重点设防, 相关设计方案要考虑隔热、加热以及治水等手段。

有鉴于以上两点关于隧道工程冻害的预测, 本次高寒地区隧道设计秉承了“防冻先治水”的原则, 并将相应的隧道施工重心放在治水措施和保温措施上。

三、隧道设计的常用方法和处理措施

依据高寒地区隧道冻害发生机制以及有关因素的分析, 并结合隧道冻害的案例研究。可以知道高寒地区的防排水措施基本不能正常运转, 由于水结冰堵塞等因素, 排水通道不畅通, 进而导致衬砌背后的水不能进入到排水沟中。鉴于此, 防排水系统和冻害发生具有紧密的关系。因此, 本文认为“防冻必先治水”。

首先是改进防排水系统的设计, 为围岩裂隙水顺利排出隧道提供保障, 促使衬砌背后不会发生冻结。保证围岩裂隙水能顺畅地排除隧道, 可以显著降低衬砌结构冻胀破坏和围岩冻胀导致隧道衬砌损坏等情况发生的可能性。

此外, 混凝土标号较低、衬砌断面不合理等也是导致隧道冻害发生的原因。所以, 结合上述隧道冻害的预测, 水的治理决定着隧道冻害的防治效果。因此必须科学设计隧道防排水方案。为此, 本文认为隧道防冻害的设计应包括治水措施、控制温度措施等, 以下将具体分析。

1治水措施

在治水措施设计中, 防排结合是必须坚持的原则。特别是排水系统的设置, 必须考虑到高寒隧道地区的地质和水文条件。应在初支以及二衬间架设复合防水板, 并利用排水系统来疏导隧道周边围岩渗流水以及进入到初支的地下水, 保证隧道没有地下水渗出来, 进而防止冻结情况的出现。具体而言:

(1) 为了避免地下水渗透到路面上, 隧道在断面上宜采取带仰拱的结构, 以此避免水引发路面结冰, 并且损伤整体路面结构问题的发生。

(2) 为了防止排水系统由于冻结而失效, 隧道应采用全包防水的设置方案。仰供底部设置中心深埋水沟, 位于冻结线以下。

(3) 在隧道衬砌背后设置盲管排水装置, 使用纵向和环向盲管来收集渗透到初支的地下水, 并引入隧道底部的中心深埋水沟。

2保温材料选取

该隧道的保温方案借鉴了青藏铁路设计施工中防冻害经验, 在隧道隔热保温设计上选择外隔热层的方法, 也就是将保温层设置在隧道二衬内部层面上。在保温材料的选择上, 以性能、成本、施工方便性等为参考指标。因为保温层主要应用与隧道内部, 所以在性能方面优先选择耐火性能、环保系数、遇水后保温系统较高的材料, 并且将化学稳定性、导热系数、防水防腐性能也纳入到考虑范围内。

目前, 国内一般选择的保温材料为B级阻燃材料, 这种材料耐火性能差, 并且外部通常覆盖防火材料与加固装饰层。所以, 该材料不仅安全隐患大, 而且保温成本高。在对保温材料进行综合对比后, 该隧道设计将目标放在了泡沫玻璃型材料和无机纤维喷涂材料上。这两种材料都不易燃, 而且符合建筑A级防火性能。同时还具有耐火性能, 不需要加盖防火板, 所以保温成本低。但是, 这两种材料也存在导热系数过大的缺点。不过, 相对于无机纤维喷涂材料, 泡沫玻璃型材料具有较高的吸水率, 能在遇水后保持较高的保温性能, 所以适合在高寒地区隧道施工中采用。所以, 本隧道功能的保温层最终确定为泡沫玻璃型材料。

总而言之, 在保温材料的选择中, 导热系数只能作为一个参考指标, 而不是唯一指标。为了提高材料的保温效果, 必须结合有关因素进行综合考虑, 并将保温材料遇水后的保温性能作为重要的衡量指标。

3纵向排水管出水口保温措施

本隧道在排水系统设计上实行了隧底纵向排水管的设置, 从而保证隧道底部纵向排水管不会发生出水口冻结的问题。为了实现这一目标, 确保出水口不会因为冻结而堵塞。隧道底部纵向排水管在隧道区域外, 一般采取大坡度泄水的方法, 通过增大流水速度来及时排走管内水流。通常来说, 地下水会在地下维持一定的温度。而隧道内侧保温层的安装能够保证隧道周边围岩不发生渗流冻结的情况。此外, 大坡度的泄水以及出水口附近的保温措施, 可以达到减少管内水流与外界的热量交换程度的目的, 减缓热量的流失。如图1所示为洞口出水口设计情况。在隧道贯通后, 因为隧道出水量通常会高于预测量。所以, 为了保证水流可以畅通的排出出水口, 本文对出水口作了适当的调整, 如图2所示。

4设置防寒门

为了增强隧道内部的保温隔热效果, 应当在隧道洞口设置防寒门。但是, 防寒门技术在国内还没有广泛应用, 极少出现在铁路隧道内。主要原因是防寒门的可靠性和稳定性还有待证实。但是笔者认为, 随着我国隧道施工技术的发展, 有关控制技术的稳定, 防寒门将会大量在高寒地区隧道施工中使用。而当前防寒门技术的关键, 就是控制器开启频次的问题, 随着该技术的成熟, 该问题不久将会得到解决。

结语

综上所述, 高寒地区的隧道设计, 隧道冻害的防治是设计的重点, 并且制约着隧道施工的质量。为此, 必须充分认识到隧道冻害的发生机理, 形成“防冻先治水”的观念。并根据隧道地区的地质和水文环境, 完善排水系统的设计方案, 把握好隧道设计中保温措施。特别是在保温材料选取上, 随着近几年材料技术的不断发展, 新材料新工艺的广泛出现, 应当结合性能、施工、成本等因素来进行综合比较, 选取综合效果最高的材料。总而言之, 我国高寒地区的隧道修建工程相对较少, 没有广泛的成功经验可以借鉴, 相关技术人员应当紧密结合实践, 将理论与实践相结合, 促进我国高寒地区隧道设计水平的提高, 进而推动相关隧道工程安全平稳的完工。

摘要：在高寒地区隧道的施工中, 冻害是隧道常见的病害之一, 并成为隧道工程设计人员最为关注的问题, 并且隧道冻害处理的好坏, 对于整个隧道工程的质量起到至关重要的影响。所以, 本文将以高寒地区隧道冻害防治及保温设计为主要研究方向, 论述该状况下的常用方法和处理措施, 以期提高我国高寒地区隧道设计的水平。

关键词：高寒地区,隧道设计,冻害防治

参考文献

[1]陈学峰.隧道冻害调查及保温防冻技术措施探讨[J].设计方法与实践, 2011 (10) .

[2]刘海京, 郑佳艳, 涂耘, 王连成.大坂山高寒隧道病害检测与状态评定[J].公路交通技术, 2010 (16) .

图像处理的常用方法篇7

1 工程概况

某地铁车站工程以结构自防水为主,外包防水采用外防法全包式防水为辅,为柔性防水层和防水钢筋混凝土内衬组成的防水结构,防水面积约18 500 m2。车站的主体结构防水标准为一级,即结构不漏水,结构表面不得有湿渍;出入口通道结构防水标准为二级,即结构不漏水,结构表面允许有少量的、偶见的湿渍。结构顶板采用2.5 mm厚YN非焦油聚氨酯涂料防水层;底板和立壁采用4 mm厚YN自粘型弹性体沥青卷材防水层。防水层采用“外防内贴”法施工。立壁采用YN卷材防水层聚氨酯膜面粘5 mm～6 mm厚聚乙烯泡沫塑料板作隔离层保护。

2 防水设计原则及标准

我国地铁设计规范[1]、地下铁道工程施工及验收规范[2]以及地下工程防水技术规范[3]对地铁工程结构防水作出了专门规定,规定如下:1)地下工程的防水设计应遵循“以防为主,防排结合,因地制宜,综合治理”的原则。2)防水工程设计应该遵循“防排结合”“迎水面设防”的原则,并采用“多道设防”“复合防水”“节点密封”等措施。

3 防水施工优化方案

3.1 防水层施工基层的预处理

由于本工程围护结构是采用“咬合”人工挖孔桩附加三道水平钢管支撑作为支护结构,防水层是采用“外防内贴”法施工,也就是说,在绑扎底板和壁板的钢筋之前,必须将外防水卷材先粘贴在底板垫层和桩间回填混凝土层上。YN自粘型卷材属于冷粘贴式卷材,和大多数的防水材料施工条件一样,对施工的基层要求混凝土的基面含水率不得大于9%。对于车站的顶板或“外防外贴”式防水的基面相对容易做到,但对于车站的底板和层迭式结构侧墙的施工基面就存在一定的困难。由于车站的围护桩随着基坑土方的开挖和钢支撑施工,桩身会产生错位变形,使原本咬合的挖孔桩间产生裂缝,地下水很容易就沿着裂缝渗入基坑内部。如果此时不作桩间处理或不作桩间堵漏处理,照旧施工桩间混凝土回填,渗水将会沿着桩边和回填混凝土最薄弱的地方渗出,形成基层表面到处渗流的结果,变得更难处理。

采用有组织引流的处理方法,可以解决这种盲目封堵而造成渗水四散的尴尬局面。具体做法是:在桩间找平层施工前,先用剖开的PVC管片或竹片顺着桩的凹位做一引水的通道,将桩间的渗水引到环绕基坑内周边基底的有组织排水盲沟和集水井中,在集水井位置将水抽走,降低地下水水位,可解决基坑地面和桩间找平层的渗水问题,满足底板和壁板YN防水卷材施工的干燥度条件,保证防水施工的效果(见图1)。

3.2 伸缩缝的防水施工处理

3.2.1 伸缩缝预埋PVC注浆花管处理

浇筑混凝土前检查和清理橡胶止水带,防止混凝土和橡胶止水带存在夹渣形成空隙;加强伸缩缝的混凝土振捣,使橡胶止水带与混凝土粘结密实,防止橡胶止水带底部混凝土产生空离而漏水。另外在混凝土浇筑前,在伸缩缝橡胶止水带迎水面增设预埋注浆PVC花管。花管的制作可以采用ϕ20的PVC管,用直径8 mm的手枪钻,在PVC管上每隔20 cm～30 cm交错钻孔,并用水泥袋纸将钻孔缠住封口,以防止未注浆前,混凝土浆将钻孔堵塞,待结构混凝土收缩到一定阶段后,对花管进行压力注浆,注入柔性防水材料水溶性聚氨酯,以填充混凝土和橡胶止水带之间的微细缝隙,加强防水薄弱部位(见图2)。

实践证明,这是一种填补微小孔隙的好方案,不仅可以应用于伸缩缝中,还可以应用于施工缝处的防渗堵漏措施中,被设计部门参考应用于车站与区间施工缝和伸缩缝施工处理中。

3.2.2 顶板伸缩缝位置空铺处理

某地铁车站外防水壁板采用YN自粘型卷材,顶板采用非焦油聚氨酯防水涂料,这是一种较为明智的选择,可以充分发挥聚氨酯与主体顶板粘结力强的特点,充分发挥两种材料的优点,做到扬长避短。由于自粘式卷材和顶板的粘结力不足,土方回填时,容易使卷材产生起卷和拱起的现象,从而导致卷材接口被拉裂,产生渗漏。顶板采用非焦油聚氨酯,既可以发挥聚氨酯粘结力强的特点,防止防水材料因起卷而造成破坏,又可以达到全包防水的效果。伸缩缝处预留20 mm宽度缝隙,由于该处的聚氨酯延伸率不足以适应整体结构的收缩变形量,因此聚氨酯涂料被拉裂的情况时有发生。利用YN卷材纵向抗拉强度比聚氨酯强的特点,采用先沿伸缩缝纵向空铺400 mm宽YN防水卷材,并预留20 mm折叠痕埋入伸缩缝内,预留一定的伸缩量,再施工聚氨酯防水涂层,这样可以大大减少伸缩缝处防水材料被拉裂而造成地下水渗入伸缩缝的情况。

3.3结构自防水的处理

1)对主体结构混凝土采用分段、跳块不连续浇筑,待混凝土达到4 d～5 d的预干期后,再进行浇筑中间块混凝土,减小混凝土收缩应力,可达到减少裂缝产生的目的。2)在施工缝处理中采用钢板腻子止水带取代传统的BW止水条,由于钢板腻子止水带的宽度,延长了地下水渗流的路径,增强了施工缝的防水能力。3)对于水平、垂直施工缝作出特别处理,水平施工缝严格按照规范凿毛处理,垂直施工缝采用“快易”收口网,以此加强新旧混凝土的粘结和咬合能力,减少裂缝的产生。4)经科学调配后的混凝土,严格控制了水泥的最大用量,水灰比小于0.45,另外对混凝土采用“双渗”技术,掺入了适量的优质粉煤灰和普蜀里减水剂,减少了水泥用量,降低水灰比,减少水化热产生,使得混凝土凝固后,内外温差缩小,减少混凝土出现裂缝的可能性。5)采用加冰自来水搅拌混凝土,直接降低混凝土坍落度和入模温度,减少混凝土降温收缩,提高了结构自防水的能力。

4结语

该地铁车站工程以结构自防水为主,外包防水采用外防法全包式防水为辅,为柔性防水层和防水钢筋混凝土内衬组成的防水结构。结构顶板采用2.5 mm厚YN非焦油聚氨酯涂料防水层,底板和立壁采用4 mm厚YN自粘型弹性体沥青卷材防水层。防水层采用“外防内贴”法施工。立壁采用YN卷材防水层聚氨酯膜面粘5 mm～6 mm厚聚乙烯泡沫塑料板作隔离层保护。由于采用了多种防水优化方案,对照以前的地下室工程,该地铁车站内部结构的裂漏情况对比同类型的地下室明显减少;特别是施工缝和伸缩缝的防水,通过放松处理和加压注浆处理,防渗取得了较理想的效果,为今后同类型的大型地下室外防水施工提供了借鉴的方法。

摘要：介绍了某地铁车站的防水处理细部技术,所阐述的各项施工方法和措施曾应用在防水要求较高的地铁车站工程中,工程中采用了刚柔结合、防排结合的方法,取得良好的效果,从而提高地下室外防水的施工质量。

关键词：地下工程,伸缩缝,防水处理

参考文献

[1]GB 50157-2003,地铁设计规范[S].

[2]GB 50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].

[3]GB 50108-2001,地下工程防水技术规范[S].

常用桥梁地基处理方法浅析篇8

基础是桥梁和地基之间的连接体。基础把桥梁竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见, 竖向结构体系将荷载集中于点, 或分布成线形, 但作为最终支承机构的地基, 提供的是一种分布的承载能力。

如果地基的承载能力足够, 则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件, 需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点, 但与独立基础相比, 它的造价通常要高的多, 因此只在必要时才使用。不论哪一种情况, 基础的概念都是把集中荷载分散到地基上, 使荷载不超过地基的长期承载力。因此, 分散的程度与地基的承载能力成反比。

如果地基承载力不足, 就可以判定为软弱地基就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时, 应按局部软弱土层考虑。勘察时应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况, 根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史, 明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。

1 桥梁工程桩基施工混凝土中存在的几个技术问题

1.1 桩基施工中护壁混凝土强度等级应与桩

基混凝土的强度等级一样, 且护壁应高出地面至少30厘米, 另外应对护壁进行仔细检查有无漏水和渗水。

1.2 桩基混凝土配合比, 应在施工前选择取料

场对原材料进行检测合格后, 分人工挖孔桩和钻孔桩进行配合比设计, 一般情况下, 钻孔桩水下混凝土的坍落度比人工挖孔桩混凝土坍落度要大, 但无论何种混凝土都应满足施工工艺的具体要求, 如混凝土坍落度、初凝时间、终凝时间等, 其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。

1.3 混凝土灌注前应仔细对孔底进行检查, 检查孔底有无积水和沉渣。

一般情况下, 沉渣较容易清除, 但由于地下水位比较高时, 积水就难清尽, 鉴于此一般有两种处理方法:一是地下水量较少时, 可在第一盘混凝土灌注前使用海绵、毛毡等物品尽量将孔底积水吸干净, 一旦吸干净就可以立即进行混凝土灌注;且第一盘混凝土的水泥用量应适大加大, 灌注高度应严格进行控制, 也利混凝土充分振捣;一是地下水量较大采用海绵、毛毡无法吸干净时, 可以考虑按钻孔桩进行水下混凝土灌注。

1.4 钻孔桩水下混凝土灌注应仔细对每盘混凝土下料量和导管拔管高度进行严格的计算。

否则极易出现导管拔出混凝土以造成断桩, 另外, 应将混凝土灌注超过桩顶设计标高至少0.8米, 也保证将桩头凿出浮浆后桩顶的混凝土质量。

1.5 人工挖桩混凝土灌注首先应将孔积水, 特

别是串筒润湿而流下的积水吸干净, 避免孔底混凝土由于积水而使混凝土局部水灰比增大而出现混凝土强度偏低, 严重时会造成混凝土离析, 另外灌注过程中, 应严格控制混凝土振捣高度, 保证混凝土振捣充分避免漏振和过振, 最后随着桩基混凝土的不断上升, 桩基表面由于混凝土振捣而产生的浮浆不断增加, 这时应用捉桶将表面的浮浆捉出倒掉, 特别是接近桩顶更是如此, 也避免由于混凝土配合比失真而造成桩顶出现低强度区。

2 常用的桥梁地基处理方法

常用的地基处理方法有:换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法等。

2.1 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

其主要作用是提高地基承载力, 减少沉降量, 加速软弱土层的排水固结, 防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。

2.2 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度

的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土, 软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程, 在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度, 减少压缩性, 改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。

2.3 砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性

土、素填土、杂填土等地基, 提高地基的承载力和降低压缩性, 也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理, 使砂石桩与软粘土构成复合地基, 加速软土的排水固结, 提高地基承载力。

2.4 振冲法分加填料和不加填料两种。

加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20k Pa的粘性土和饱和黄土地基, 应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力, 减少地基沉降量, 还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。

2.5 水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法 (简称湿法) 和粉体喷搅法 (简称干法) 。

水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30% (黄土含水量小于25%) 、大于70%或地下水的p H值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕, 受其搅拌能力的限制, 该法在地基承载力大于140k Pa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。

2.6 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。

当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时, 应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大, 除地基加固外, 也可作为深基坑或大坝的止水帷幕, 目前最大处理深度已超过30m。

2.7 预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。

按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时, 可采用天然地基堆载预压法处理, 当软土层厚度超过4m时, 应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程, 必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。

2.8 夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。

该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制, 目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。

2.9 水泥粉煤灰碎石桩 (CFG桩) 法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。

对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层, 保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基, 可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基, 可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基, 达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。

2.1 0 石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。

用于地下水位以上的土层时, 可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。

2.1 1 土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地

下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基, 可处理的深度为5~15m。当用来消除地基土的湿陷性时, 宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时, 宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时, 不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同, 土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。

刍议膨胀土路基常用处理方法篇9

膨胀土是一种特殊土, 也是一类典型的非饱和土, 在我国20多个省、市、自治区内均有分布, 其主要分布在四川、湖北、陕西、云南、安徽、贵州、广西、广东、河南、河北、山西等省和自治区, 成因以残积或残坡积为主。膨胀土是指粘粒成分主要由亲水矿物组成、具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。

1 膨胀土对路基的危害

膨胀土有受水侵湿后膨胀, 失水后收缩的特性, 很容易引起公路路基的收缩和胀裂, 破坏路基的整体强度和稳定性, 造成公路的早期破坏, 影响行车安全, 造成很大的经济损失, 常见的病害有:基床翻浆冒泥、路肩鼓胀、路堑侧沟壁挤出等, 边坡浅层滑坍和深层滑动的比率也较大, 而且具有渐进性和长期性的特点。

2 膨胀土路基常用处理方法

2.1 换土

换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。即挖除膨胀土, 换填非膨胀土或沙砾土, 换土浓度根据膨胀土的强度和当地的气候特点确定。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响, 该深度称之为临界深度, 该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同, 各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度, 基本上在1~2m, 即强膨胀土为2m, 中、弱膨胀土为1~1.5m, 具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。此方法施工简易, 但施工同吉期较长、造价高, 且开挖弃置会对生态环境造成一定的破坏, 适合小规模的膨胀土路基处理。

2.2 膨胀土边坡的刚性防护

膨胀土挖方坡传统的处置方案是采用全封闭的刚性防护, 以阻止降水被非饱和土吸收, 其主要方式如浆砌石满铺防治、混凝土六角块满铺防护、土钉墙加固边坡、抗滑桩、重力式挡墙等。此方法需要避开雨季施工, 路基开挖后各道工序要紧密衔接, 连续施工, 时间不宜间隔太久, 防止雨水浸泡。但是刚性防护没有从解决在大气风化作用影响深度范围内膨胀土体的胀缩问题, 并且耐久性较差。

2.3 石灰改良膨胀土处理工艺

石灰改良膨胀土施工方法是使含水量合适的膨胀土与掺入的石灰混合接触, 并产生物理化学反应, 以达到降低或消除膨胀土膨胀性, 增强其水稳性和耐久性的目的。其机理是硅酸盐与铝的水化物与颗粒相互间的胶结作用, 胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用, 降低了液限, 增大了土体的抗剪强度。因此该方法需要使石灰颗粒与膨胀土颗粒粒径尽可能小, 增加其比表面积, 并拌和均匀, 能充分接触并发生反应。这是石灰改良膨胀土填料质量控制的关键, 为了获得预期的效果, 尚需对含水量、含灰率、石灰颗粒粒径、松铺系数、碾压遍数这些工艺参数进行专项研究。

膨胀土体经过生石灰、熟石灰改良后, 膨胀土的物理力学性质主要在以下方面发生明显变化:粘粒含量大幅减少, 粉粒含量有所增加;膨胀土改良后塑性指数明显降低;自由膨胀率、收缩系数都有不同程度的降低;压缩系数减少、压缩模量增大等。但是石灰与土的反应速度较慢, 所生成的水化物强度较低, 耐久性较差, 而且掺量在8%以上才能达到一定的效果, 在施工时需要拌和均匀, 施工周期较长, 造价偏高。

2.4 膨胀土生态改性剂改良膨胀土技术

膨胀土生态改性剂是一种复合的化工产品, 具有电离和离子交换的作用, 有较强的渗透性, 能溶于水, 在水中离解出带正电荷的阳离子[X]n+和带副电荷的阴离子[Y]n-, 阳离子与膨胀土胶体表面的阳离子[M]n+产生交换作用, 将这些原本吸附在膨胀土颗粒表面、亲水性极高的阳离子赶走, 代之以亲水性较低、粘结力较强的铝离子及其水合物, 破坏膨胀土颗粒吸附水的化学键, 形成自由水, 自由水通过重力、蒸发压实排除。膨胀土生态改性剂改变了膨胀土颗粒的结构特征, 提高膨胀土的抗剪强度, 增加膨胀土的水稳性, 永久改变膨胀土的属性, 将膨胀土改性为非膨胀土。膨胀土生态改性剂自身与土粒并不结合, 它与膨胀土作用时其总量不减少, 而且只要膨胀土中有水分, 它的功效就会延续下去, 这种作用是永久的不可逆的。膨胀土生态改性剂改性膨胀土有以下特点:第一、改善膨胀土湿胀干缩的特性。膨胀土湿胀干缩特性是其所含的矿物与水作用的结果, 膨胀土生态改性剂离子交换作用于土壤颗粒表面的吸附水静电引力被打破, 吸附水变成自由水被排出, 这样就从根本上改善了膨胀土湿胀干缩的特性, 将膨胀土改性为非膨胀土, 其工程特性优于正常土。第二、改性后的土体具有人造沉积岩倾向。由于改性后的土体水分在膨胀土生态改性剂的作用下被排除, 改性土在重力的作用下被压实, 在石灰和离子反应中形成胶状晶体的粘和作用下被固化密实的板状结构, 而且具有良好的弹性, 不会发生断裂, 具有人造沉积岩的倾向。第三、水的渗透不会引起岩土工程的破坏。经过膨胀土生态改性剂处理的土体, 由于其排水作用而使大部分气孔也被压缩, 且气孔里大部分空间会被再结晶物质所填充, 虽然改性后的土体水还是能渗进去, 但由于这些水不会再被吸附而很快被排出。所以, 这些渗透水并不会引起岩土工程的破坏。

3 结束语

膨胀土是影响道路建设的一种特殊土质, 在实际工程中, 其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题, 应着重从影响其物理、力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑, 从而通过改变土的力学达到处理的目的。在以前的施工中, 有的措施已经显示出良好的效果, 应进一步总结和借鉴, 最大限度地减少膨胀土对公路设施造成的危害。

参考文献

[1]张等.《干旱半干旱地区膨胀土路基处理技术研究》研究报告[R].