地基处理技术第五章概要课件.ppt

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1、第五章排水固结法一、概述排水固结法又称预压法，是通过预压使软粘土地基中的孔隙水排出，在预压荷载下土体发生固结，土中孔隙体积减少，土体强度提高，达到减少地基工后沉降和提高地基承载力的目的。排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成，见图5-1。表中未列水平向排水系统。除电渗法和降低地下水位法外，其它方法均需在堆载体与地基之间铺设水平向排水系统——砂垫层。图5-1排水固结法示意图10/6/20211地基处理技术第五章排水固结法表5-1排水固结法分类方法加压系统排水系统备注堆载法堆载无一般用于土体渗透系

2、数较大的地基砂井法堆载普通砂井袋装砂井法堆载袋装砂井塑料排水板法堆载塑料排水板真空预压法真空预压普通砂井，或袋装砂井，或塑料排水板真空预压堆载联合预压法法真空预压加堆载同上降低地下水位法降低地下水位增加自重应力一般无排水系统也可辅以各种形式排水通道电渗法无在地基中设置正负极，形成电场，土中水会流向阴极超载预压法堆载荷载超过设计荷载普通砂井，或袋装砂井，或塑料排水板10/6/20212地基处理技术第五章排水固结法在地基中设置竖向排水系统可有效缩短最大排水距离，大大缩短地基土固结所需的时间。只有加固土层

3、较薄，渗透系数较大的情况，才适宜采用堆载法。一般情况下，都需要在地基中设置竖向排水系统。采用普通砂井、袋装砂井、塑料排水板形成的排水系统的效用基本是一致的。在工程中采用何种方法较好，主要取决于经济效益的比较。真空预压和堆载预压的效果一样。在堆载材料比较困难的条件下，真空预压较优越。但真空预压只能达到相当于85%的堆载效果。当地基中存在水平向透水层时，如无其它措施，难以形成负压区，则不宜采用真空预压法。排水固结法适用于饱和软粘土和冲填土等地基，但不宜用于有机质含量较多的地层。10/6/20213地基处

4、理技术第五章排水固结法二、加固原理和计算理论排水固结法加固地基原理是利用饱和黏土在荷载作用下产生固结，土体孔隙比减少，强度提高，可有效减少工后沉降和提高地基稳定性。现以图5-2来说明。图5-2排水固结法加固地基原理示意图10/6/20214地基处理技术第五章排水固结法初始应力p0对应土体初始孔隙比e0，当固结应力增加至p0+Δp时，从A点沿正常固结线压缩至B点，土体孔隙比减少了Δe（Δe=e0—eB）。若加荷后卸荷至p0，土体回弹，沿回弹曲线由B点至C点土体孔隙比为ec。若再加荷至p0+Δp时，由C

5、点再回到B点，土体孔隙比也再次减少至eB。可以看出，从A点到B点与从C点到B点的孔隙比改变量相差悬殊。所以预压减少工后沉降是非常有效的。若预压荷载作用下地基中土体固结应力增加至pB（pB=p0+Δp），工作荷载作用下相应土体中固结应力为pD，当pD＜pB，称为超载预压，当pD＞pB时，称为一般预压。经过超载预压地基土体，在工作荷载作用下，常处于超固结状态。由图5-2（b）所示p—τf曲线可知，土体固结应力增大，强度τf提高。土体经加荷固结，再卸荷至初始应力状态，如图中从A点到B点，再回到C点，土体强

6、度的提高是明显的。10/6/20215地基处理技术第五章排水固结法式中Cv、Ch——分别为竖向和水平向固结系数；u——超孔隙水压力；t——固结时间。(瞬时加荷条件下)(一)瞬时加荷固结度计算10/6/20216地基处理技术第五章排水固结法1.竖向排水固结度对于土层为双面排水条件或土层中的附加压力为均匀分布时，某一时间竖向固结度的计算公式为：式中——地基竖向排水平均固结度；——固结时间因子；H——土层的竖向排水距离。10/6/20217地基处理技术第五章排水固结法2.径向排水固结度等应变的条件下，地基

7、径向平均固结度的计算式为式中Th——径向排水固结时间因子；F（n）——参数；n——井径比，n=re/rw；de、re——砂井影响范围的直径和半径；rw——砂井直径。10/6/20218地基处理技术第五章排水固结法3.总固结度总固结度是由竖向排水和径向排水所引起，按下式计算可根据各种情况的固结度Ut=f（Tv）的关系式制成图表（设计曲线）来简化设计过程。也可将沉降与时间的计算公式归纳如下：10/6/20219地基处理技术第五章排水固结法式中St——某一时刻t的固结沉降量；S——固结稳定的最终沉降量；k

8、——土的渗透系数；e——土层在固结过程中的平均孔隙比；a——土的压缩系数；γw——水的容重。实际工作中的地基沉降与时间关系的计算常以下列两种方式提出：1.求某一时间t的沉降量St①根据固结土层的已知资料k、a、e、H和时间t求出Cv、Tv；②由Ut和Tv曲线得出Ut；③由Ut用（6）式求出St。10/6/202110地基处理技术第五章排水固结法2.求某一沉降量St所需时间t①由St求出Ut；②由Ut和Tv曲线得出Tv；③由Tv和Cv求出t。在地基中设置的竖向排水系统的