第4篇 排水固结法.ppt

第4章 排水固结法 Chapter 4 Consolidation 4.1 概 述 排水固结法（Consolidation）是处理软黏土地基的有效方法之一。该法是对天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。 排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥、泥炭土和冲 填土等饱和粘性土地基。 排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成。 塑料排水板地基处理 真空预压地基处理 真空管网铺设 排水固结法可解决以下两个问题： （1）沉降问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。 （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。 4.2 排水固结法的原理 补充：地基固结度的计算 补充：地基固结度的计算 补充：地基固结度的计算 补充：地基固结度的计算 补充：地基固结度的计算 补充：地基固结度的计算 一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算： 补充：地基固结度的计算 当排水竖井采用挤土方式施工时，应考虑涂抹对土体固结的影响。当竖井的纵向通水量与天然土层水平向渗透系数的比值较小，且长度又较长时，尚应考虑井组影响。 补充：地基固结度的计算 瞬时加载条件下，考虑涂抹和井组影响时，竖井地基径向排水平均固结度可按下式计算： 补充：地基固结度的计算 补充：地基固结度的计算 反映井阻作用影响的参数 的表达式为： 补充：地基固结度的计算 一级或多级等速加载条件下，考虑涂抹和井阻影响时竖井穿透受压土层地基的平均固结度可按下式计算： 1 利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p1，对饱和软黏土可采用下列公式估算： 2 计算第一级荷载下地基强度增长值。在p1荷载作用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高以后的地基强度为cu1： 3 计算p1 作用下达到所确定固结度所需要的时间。目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级荷载开始施加的时间。 4 根据第二步所得到的地基强度cu1计算第二级所能施加的荷载p2。 p2可近似地按下式估算： 同样，求出在 p2 作用下地基固结度达70％时的强度以及所需要的时间，然后计算第三级所能施加的荷载，依次可计算出以后的各级荷载和停歇时间。 5 按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足要求，则调整加荷计划。 6 计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。这一项计算的目的在于确定预压荷载卸除的时间。 二、超载预压 对沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理地基。超载量的大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加总应力，则今后在建筑物荷载作用下地基土将不会再发生主固结变形，而且将减小次固结变形，并推迟次固结变形的发生。 4.3 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 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