第五章 排水固结.ppt

 一、概述 排水固结加固地基是通过对地基施加预压荷载，使软黏土地基土体中的孔隙水排出，土体产生排水固结，土体孔隙体积减小、抗剪强度提高，达到减小地基工后沉降和提高地基承载力的目的。 太沙基一维固结理论： 固结度(30%时）：  竖向固结时间因素：  竖向固结系数： 排水固结法包括： ① 排水系统：水平向排水体（砂垫层或砂垫层加土工合成材料复合而成），竖向排水体（普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等），亦可不设人工竖向排水通道（地基土体渗透系数大或有较多的水平砂层“千层糕”）。 ② 加压系统： 真空预压法（vacuum preloading)、堆载预压法（preloading，包括超载预压法）、降低地下水位法、电渗法、联合法（真空堆载联合预压法、真空预压联合电渗法）。 通常，当软土地基厚度小于4.0m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土地基厚度超过4.0m时，为加速预压过程，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。 真空堆载联合预压法： 工程实践表明，真空预压和堆载效果可以叠加，条件是两种预压必须同时进行。 对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。 适用范围： 淤泥质土、淤泥、泥炭土和充填土等饱和黏性土地基。 对超固结土，只有当土层的有效上覆压力与预压荷载所产生的应力水平明显大于土的先期固结压力时，土层才发生明显的固结。 对泥炭土、有机质土和其它次固结变形占很大比例的土效果较差。  二、加固机理(p76)1、堆载预压加固机理 在饱和软土上施加荷载（堆载）后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形。同时随着超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增加。2、真空预压加固机理 在加固地基中预埋排水管道，表面铺设砂垫层，用封闭薄膜使其与大气隔绝，抽气，形成真空，增加地基的有效应力，提高地基的强度。 三、设计理论（p77） 加固周期尽量短，固结沉降要快、充分增加强度 1) 瞬时加荷条件下固结度计算 不同条件下平均固结度计算公式见下表1: 2) 一级或多级等速加载下，当固结时间为t时， 对应总荷载的地基平均固结度为： 式中：qi—第i级荷载的加荷速率； —各级荷载的累加值。 T i-1,Ti—第i级荷载的起始和终止时间。 —根据地基排水条件确定的参数(表1)。 β与固结系数、排水距离等有关，综合反映了土层的固速率，单位：1/t。 算例见p84 3) 考虑井阻、涂抹作用： 竖向排水体（普通砂井、袋装砂井、塑料 排水带）对渗流的阻力作用称为井阻作用。 采用挤土方式设置竖向排水体过程中，井壁涂抹以及对周围土的扰动而使土的渗透系数降低，因而影响土层的固结速率，称为涂抹作用。 4）竖向排水体存在有效长度。当竖向排水体超过 有效长度后，所增加的排水体加速固结的效果 很差，甚至没有效果。 5) 土体固结抗剪强度增长计算（p83）： 荷载作用下，地基土体固结，孔隙水压力消散，有效应力增大，地基土体抗剪强度提高。 蠕变（creep）导致地基土体抗剪强度降低。 式中， －地基中某点初始抗剪强度 －考虑蠕变及其他因素对土体抗剪强度的折减系数 K －土体有效内摩擦角的函数 －土体有效内摩擦角的函数 四、堆载预压法设计计算1、设计包括的内容： 1）选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸、 间距和深度； 2）确定预压范围、预压荷载大小、加荷速率和 预压时间。 3）计算地基土的固结度、强度增长和变形等。 2、堆载预压法的设计: 1）排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。 竖向排水体长度超过20m，建议采用普通砂井 普通砂井直径为300-500mm;  袋装砂井直径为 70--120mm，宜用风干砂，含泥