排水预压法分析讲述.ppt

排水预压法Drainage Consolidation Method 河海大学岩土工程科学研究所 陈永辉 副教授 2009年 一、排水预压法简介 所谓预压法就是在建筑物建造之前，或竣工之前，在建筑场地进行预压，使地基土体产生一定程度的固结和压缩，地基产生预先的沉降，土体强度得到提高，使得建筑物的工后沉降减少，同时使建筑物在施工过程中更加稳定和安全。 （4）排水固结法可以解决以下两个问题： ①沉降问题： 使地基的沉降在加载期间大部分基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降或沉降差，即减少工后沉降。 ②稳定问题： 加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。 1）真空预压法施工步骤： ⑴ 铺设50cm厚砂砾垫层，并打设塑料排水板； ⑵ 在砂砾垫层中埋设主、滤管； ⑶ 填10cm厚细砂垫层； ⑷ 铺设复合土工布和密封膜； ⑸ 在加固区边缘挖沟、填沟、安装并连接抽气管道和射流泵； ⑹ 检验土工膜密封情况； ⑺ 土工膜上铺设20cm厚细砂层和30cm厚的粘土层,以保护密封膜； ⑻ 开始抽气，密切注意膜下真空度的变化，发现漏气，及时处理，当膜下真空度稳定到设计值后，连续抽气一周左右，进行上部堆载填筑。 2）砂垫层的铺设 ①垫层材料 ：垫层材料应采用透水性好的砂料，采用50cm厚砂砾垫层，并在其上铺设10cm细砂。 ②垫层尺寸：垫层厚度为50cm砂砾+10cm细砂共计60cm。平面尺寸为加固区周围向外各延伸1m，以保证渗出的水能够沿砂垫层排出。 ③垫层施工：垫层的施工方法采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械摊平。施工时避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响垫层的排水效果。 4）真空预压的施工 抽真空系统包括主、滤管及其布置、密封膜的铺设及抽真空设备 。 ①主、滤管及其布置 主管、滤管的几种布置形式如下图所示： ②封闭膜的铺设 加工好的密封膜面积要大于加固场地面积， 一般情况下，密封膜每边大于加固区相应边1m以上。为了保证整个预压过程中的密封性，塑料膜铺设了2层，每层膜铺好后进行检查和粘补破漏处。 封闭膜的铺设 ③抽真空设备的施工 抽真空设备主要包括出膜装置和真空射流泵。出膜装置是指膜下的主管与膜外的抽真空装置相联接的一种装置。真空射流泵包括离心泵、射流喷嘴和循环水箱，射流喷嘴和循环水箱由玻璃钢制成。 真空预压（真空泵工作中） 三、排水固结法的设计理论 ②竖向排水体的深度 竖向排水体深度的选择和土层分布、地基中附加应力大小，建筑物对地基变形和稳定性的要求以及工期等因素有关。当软黏土层不厚时，排水井应贯穿黏土层，黏土层较厚但间有砂层或砂透镜体时，排水井应尽可能打至砂层或透镜体。当黏土层很厚又无砂透水层时可按建筑物对地基变形及稳定性要求以及排水体的施工和有效排水能力来决定，国内一般的工程控制在25-30m。 在实际固结计算时，常使用等效圆直径 来简化计算，与排水间距 L 的关系如下： （1）太沙基理论 太沙基研究的是地基中发生固结的土层只有一层的情况，外荷载p一次瞬时施加且在固结过程中维持不变。因此，式（11）简化为： 假设土层单面排水，则边界条件为： 整个土层的平均固结度U为： （2）砂井固结理论 按照砂井固结理论，当垂直排水通道打穿整个软土层时，地基在加固历时t的平均固结度按下式计算： 4、强度增长估计 （1）真空排水固结法的强度增长特征 真空排水预压法是在预压地基内总应力不变的条件下，使土中的孔隙水压力减小，有效应力增加的方法。 与堆载排水预压法的不同之处在于：形成有效应力的路径不同。 真空排水预压法的强度增长的特征： 1）真空排水预压法的强度增长是在等向固结过程中实现的； 2）真空排水预压法加固地基时地基土中不会产生剪切蠕动现象。 图11说明了具有相同的垂直有效盈利增量时，两种不排水强度增长的差异。 两种不同加固方式强度的增长 用堆载排水预压法加固时，地基中某一时刻的抗剪强度 ，在考虑了由于剪切而引起的强度衰减后表示为： 其中由固结引起的强度增量 的计算方法很多，主要有以下两种： 第二种方法——有效固结压力法： （2）真空排水预压法的强度增长的计算 真空排水固结法的强度增长可用有效应力法或有效固结压力法计算，即可分别用式（19）或式（21）来计算任意时间t的强度增长 。对于t时刻的抗剪强度可分别用式（20）或式（22）来计算。 在用有效固结压力