4.排水固结(白色).ppt

第五章 排水固结技术; 第一节 概述;排水固结法(预压法) 是在建筑物建造前，对天然地基或已设置竖 向排水体的地基加载预压，可使地基的沉降 在预压期间基本完成或大部分完成，保证建 筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降 差。从而提高地基土的强度，提高地基的承 载力和稳定性的一种地基加固方法。 ;排水固结法是由排水系统和加压系统两部分 组成: ;; 1. 排水系统的作用： 改变地基的排水边界条件，缩短排水距离和增加孔隙水排出的途径； 该系统是由水平排水垫层和竖向排水体构成的。 ;当软土层较薄或土的渗透性较好而施工期允许较长时，可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层，然后加载，土层中的水沿竖向流入砂垫层而排出。 当遇到深层透水性很差的软土时，可在地基中设置砂井等竖向排水体，地面连以排水砂垫层，构成排水系统(砂井堆载预压法)。 ;系统组成——排水系统 ;系统组成——排水系统 ;系统组成——排水系统 ;;Horizontal Drains;Horizontal Drains;2. 加压系统的作用： 加压系统的目的是在地基中产生水力梯度 从而使地基土中的自由水排出而孔隙比减少。 排水系统和加压系统是联合使用的。 ;排水系统是一种手段， ※如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到固结。 ※如果只增加固结压力，不缩短土层排水距离， 则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高。 所以上述两个系统在设计时是联系考虑的。 ;系统组成——加压系统 ;临时填土堆载预压;排水固结法的应用范围;沉降问题 (settlement problems);3. 按加压方式分类 ①堆载法 该法于1943年首次在美国用于处理沼泽地段的路基，取得满意的结果，随后在世界各地得到推广。 堆载一般用填土、砂石等散粒材料。;②真空预压 真空预压法是一种排水固结法，由瑞典皇家地质学院教授于1952年提出的，20世纪80年代起我国开展了真空预压法的研究，1985年通过国家鉴定，在真空度和大面积加固方面处于国际领先地位。 “利用大气压力加固粘土”。;②真空预压 a.在软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道； b.再将不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中； c.通过砂垫层内埋设的吸水管，用真空装置进行抽气，用真空装置进行抽气，使其形成真空时； d.先后在地表砂垫层及竖向排水体通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断地由排水通道排出，从而使土体固结。;;;;1983年开展了真空-堆载联合预压法，开发了一 套先进的工艺和优良的设备，取得了良好的效 果。该法得到国外专家的好评。;Vacuum Consolidation;③降低地不水位法 利用井点抽水降低地下水位以增加土的自重应力，达到预压加固的目的。 降低地下水位能使: 1）土的性质得到改善； 2）地基发生附加沉降； 3）降低地基中的地下水位，使地基中的软土承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固结。 适用于: 砂土或软粘土层中存在砂或粉土的土层。 为加速其固结，往往设置砂井。;; ④电渗法 在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流 电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，这种现 象称为电渗。 如将水在阴极排除而在阳极不予补充的情况下土 就会固结，引起土层的收缩。 适用于: 饱和粉土和粉质粘土 正常固结粘性土 孔隙水电解浓度低 在上述三种情况下是经济和有效的。;电渗法在工程中的应用: 降低粘土中的含水量和地下水位来提高土坡和基坑边坡的稳定性； 加速堆载预压饱和粘性土地基的固结和提高强度。 ;排水固结的应用条件： 1）砂井的施工机械和材料（必备） 2）预压荷载（关键） 3）预压时间 4）适用的土类等条件 ;第二节 加固机理; 饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢减小，地基发生固结变形，同时，随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。?=??+u ;固结压力 ;固结理论公式;固结度Ut是时间因数Tv的函数：; 如在建筑物场地先加一个和上部建筑物相同的压力进行预压，使土层固结，然后卸除荷载再建造建筑物，这样，建筑物所引起的沉降即可大大减小。 如果预压荷载大于建筑物荷载，即所谓超载预压，则效果更好。 土力学中，将土在某一压力作用下，自由水逐渐排出，土体随之压缩，土体的密实度和强度随时间增长的过程称为土的固结过程