第5节排水固结法1讲述.ppt

例题1 解： 堆载预压设计计算 1 2 ? 对深厚软粘土地基，应设置塑料排水带或砂井等排水竖井。当软土层厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层，且固结速率能满足工期要求时，可不设排水竖井。 ?预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物基础外缘所包围的范围。 ?加载速率应根据地基土的强度确定。当天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时，可一次性加载，否则应分级逐渐加载，待前期预压荷载下地基土的强度增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时方可加载。 堆载过快易失稳 5.4 砂井排水固结设计计算Design Procedure of Sand Drain 1925年，丹尼尔 . 莫兰将垂直砂井用于费城－－奥克兰海湾大桥公路软土地基的加固，1926年获得专利。 砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按经验设计。1940～1942年，巴隆（Barron）根据太沙基的固结理论，提出砂井法的设计计算方法。我国从20世纪50年代起，开始应用砂井法。 砂井法主要适用于没有较大集中荷载的大面积荷重或堆土荷重工程，例如水库土坝、油罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工建筑物等工程。 一、砂井设计 砂井设计包括砂井直径、间距、深度、排列方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。 （1）砂井直径和间距 砂井直径一般为300～400mm；袋装砂井直径为70～120mm。 塑料排水板的换算直径为： 式中： b——塑料板宽度；δ——塑料板厚度；α——换算系数，当b=100mm，δ=3～4mm时取α=0.75，求得Dp=50mm；若不考虑排水井内部的水头损失，α=1，Dp=66mm。 根据固结理论，砂井直径越大，间距越密，固结速率越快。如果比较砂井的直径和间距对固结度的影响，又可看出，在同一井径的条件下，砂井间距缩小一半，固结时间约缩短三倍，而在同一间距条件下，井径增大一倍，固结时间只减小约三分之一。因此，缩短间距比增大井径对加速固结的效果更好。所以，采用“细而密”的方案是合理的。 按施工条件，砂井的间距一般不小于1.5m。为了保证排水畅通，在砂井预压地表铺一层砂，厚一般为0.5～1.0m，水下为1～2m。 （2）砂井深度 主要根据土层的分布、地基中附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。一般为10～25m。 （3）砂井排列 砂井在平面上可布置成正三角形（梅花形），以正三角形排列较为紧凑和有效。在实际进行固结计算时，由于多边形作为边界条件求解很困难，巴隆建议每个砂井的影响范围由多边形改为由面积与多边形面积相等的圆来求解。 正方形排列时 de＝1.13l 正三角形排列时 de＝1.05l de为砂井的有效直径，l为砂井间距。 （4）砂井布置范围 砂井的布置范围一般可由基础的轮廓线向外增大约2～4m。 （5）砂料 宜选用中粗砂，其含泥量不能超过3％。 （6）砂垫层 砂井顶部铺设砂垫层，可使砂井排水有良好的通道，将水排到工程场地以外。 二、沉降计算 地基土的总沉降一般包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。 瞬时沉降是在荷载作用下由于土的畸变所引起，并在荷载作用下立即发生的 固结沉降是由于孔隙水的排出而引起土体积减小所造成的，占总沉降的主要部分。 次固结沉降则是由于超静水压力消散后，在恒值有效应力作用下土骨架的徐变所致。对于一般粘性土，数值不大，但如果是塑性指数较大时，正常固结的软粘土，尤其是有机土，次固结沉降就不能忽略。 沉降计算 沉降计算 沉降计算 沉降计算 例题2 某场地资料如下： 土层号 压力p/kPa 0 25 50 75 100 125 150 175 200 250 1 1.12 1.08 1.04 1.00 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.87 2 0.98 0.95 0.93 0.91 0.89 0.87 0.85 0.84 0.83 0.82 室内压缩试验资料如下表所示： 按地基规范计算，当大面积预压荷载为100kPa，经验系数取1.3，固结度达80%时地基的竖向变形量。 例题2 解：（1）自重应力下土层中点的孔隙比 例题2 （2）自重应力与附加应力之和所对应的孔隙比 例题2 例题3 有一饱和软粘土，厚度为6m，压缩模量为1.5MPa，地下水位与饱和软粘土层顶面相齐。现准备分层铺设80cm砂垫层（重度为18），打设塑料排水板至饱和软粘土层