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第三章 排水固结法 序：土的固结相关问题 土的压缩性 e-p曲线 压缩性指标 土的回弹与再压缩 饱和土的渗流固结 一、有效应力原理 §1 概述 §1 概述 是处理软粘土地基的有效办法之一。 对天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，利用建筑物本身重量分级逐渐加载； 或在建筑物建造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，同时强度提高 常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。 解决两问题 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 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。 排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。 对沉降要求较高的建筑物如机场跑到等，常采用超载预压法处理地基。待预压期间的沉降达到设计要求后，移去预压荷载在建造建筑。 对主要应用排水固结法来加速地基土抗剪强度的增长、缩短工期的工程，如路基、土坝等，则可利用本身的重量分级逐渐施加，使地基土的强度提高适应上部荷载的增加，最后达到设计荷载。 适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、填海（湖）造田。 －－含水量、压缩性高，强度、渗透性低。 使用范围 排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。 砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结可利用超载的方法。 真空预压法适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。 排水固结法应根据预压目的选择加压方法：如果预压是为了减少建筑的沉降，则应采用预先堆载加压，使地基沉降产生在建筑物建造之前；若预压目的主要是增加地基强度，则可用自重加压，即放慢使地基增长与建筑物荷重的增加相适应。 排水固结法应用条件：除要有排水系统的施工机械和材料外（如砂井的施工机械和材料）外，还必须有（1）预压荷载；（2）预压时间；（3）适用的土类等。其中预压荷载是关键问题，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。而施加一个与建筑物自重相当的荷载并非易事，少则几千吨，大则数万吨，许多工程因无条件施荷而不宜采用砂井预压处理，此时可考虑真空预压、降水预压或电渗排水等。 塑料排水板插板机 排水塑料板 §2 加固机理 一、堆载预压加固机理 预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。 在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，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，地基土强度就逐渐增长。 在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。如地基内某点的总应力增量为，有效应力增量为，孔隙水压力增量为，则三者满足以下关系： 用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加　　有效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超静水压力的条件下排水固结，称为正压固结。 地基土层的排水固结效果与它的排水边界有关。 对沉降有严格限制的建筑物，应采用超载预压法处理地基，超载预压可缩短预压时间。 二、真空预压加固机理 真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。 当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水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由排水通道排出，从而使土体固结。 排水板真空预压剖视图 　　真空预压的原理主要反映在以下几个方面： 　　1)薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。 　　2)地下水位降低，相应增加附加应力。 　　3)封闭气泡排出，土的渗透性加大。 排水固结法的设计，实质上在于根据上部结构载荷的大小，地基土的性质及工期要求，合理安排排水系统和加压系统的关系，使地基在受压过程中快速排水固结，增加一部分强度以满足逐渐加荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的固结沉降，缩短预压的时间； 确定竖向排水体的直径、间距、深度和排列方式； 确定预压载荷的大小和预压时间，要求做到：①加固期限尽量短；②固结沉降要快；③充分增加强度；④注意安全。 §3 设计与计算 排水固结法的设计，实质上就是