地基处理排水固结法

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1、排水固结法第八章一节概述1、定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种方法。砂井塑料排水板竖向排水体水平排水体：砂垫层排水系统加压系统堆载法真空法降水法电渗法2、对象：软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土3、工程应用：路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑二节一维固结微分方程设厚度为H的饱和粘土层，顶面是透水层和不可压缩层，假设该饱和土层在自重应力作用下的固结已完成，现在顶面受到一次骤然施加的无限均布荷载P作用。由于土

2、层厚度远小于荷载面积，故土层中附加应力图形将近似地取作矩形分布，即附加应力不随深度而变化。、有效应力都是坐标和时间的函数和分别写为和但孔隙压力饱和土的渗透固结饱和粘土在压力作用下，孔隙水将随时间的迁延而逐渐被排出，同时孔隙体积也随之缩小，这一过程称为饱和土的渗透固结，可借助图的弹簧——活塞模型来说明。在一个盛满水的圆筒中，装一个带有弹簧的活塞，弹簧表示土的颗粒骨架，容器内的水表示土中的自由水，带孔的活塞则表征土的透水性。由于模型中只有固、液两相介质，则对于外力的作用只能是水与弹簧两者来共同承担。设其中

3、的弹簧承担的压力为有效应力，圆筒中的水承担的压力为孔隙水压力，按照静力平衡条件，应有：物理意义是土的孔隙水压力与有效应力对外力的分担作用，它与时间有关，这就是有效应力原理。土的压缩服从压缩定律和③土是完全饱和的，土的体积压缩量同孔隙中排出的水量相等，而且压缩变形速率取决于渗流速率。①中水的渗透只沿竖向发生发生，而且服从达西定律，土的渗透系数为常数。②相对于土的孔隙，土颗粒和水都是不可压缩的，因此土的变形仅是孔隙体积压缩的结果。现从饱和土层顶面下深度z处，取一微单元体1×1×dz来考虑（1）单元体的渗流

4、条件由于渗流自下而上进行，设在外荷载施加后某时刻t流入单元体的水量为流出单元体的水量为所以在dt时间内，流经该单元体的水量变化为：根据达西定律，可得单元体过水面积A=1×1的流量q代入上式（2）单元体的变形条件dt时间内，单元体孔隙体积Vv随时间的变化率（减小）为：考虑到微单元体土粒体积为不变的常数再根据有效应力原理以及总应力是常量的条件，则：或又（3）单元体的渗流连续条件根据连续条件，在dt时间内，该单元体内排出的水量应等于单元体孔隙的压缩量（孔隙的变化率），即：令上式即为饱和土的一维固结微分方程土

5、竖向固结系数（下标v表示是竖向渗流的固结），由室内固结（压缩）试验确定；渗流系数、压缩系数和土的初始孔隙比又因为故初始条件（开始固结时的附加应力分布情况）和边界条件（可压缩土层顶底面的排水条件）有：和时和时和时和时采用分离变量法可求得m正奇整数（1、3、5……）；exp自然对数的底；Tv竖向固结时间因数H为压缩土层最远的排水距离，当土层为单面排水时取土层厚度；双面排水时，水由土层中心分别向上下两方向排出，应取土层厚度一半。一维固结的几种起始孔隙水压力分布图（a）双面排水；（b）单面排水厚度为H的土层在

6、某时间t时的固结沉降量St上式括号内的级数收敛很快，当U>30%时可近似地取其中第一项如下：固结度U是时间因数Tv的函数，按上式绘制各种不同附加应力分布及排水条件下的与的关系曲线，如图所示。以上讨论是以匀质饱和粘土单向排水、荷载一次作用于土体上、附加应力沿土层厚度均匀分布时沉降与时间的关系，如其他条件不变，只有附加应力分布发生变化时，其压力分布图可简化为五种情况。定义：压缩土层顶面压力压缩土层底面压力应力图形为矩形。适用于土层已在自重应力作用下固结，基础底面积较大而压缩层较薄的情况应力图形为三角形。这

7、相当于大面积新填土层（饱和时）由于本土层自重应力引起的固结；或者土层由于地下水大幅度下降，在地下水变化范围内，自重应力随深度增加的情况，适用于土层在自重应力作用下尚未固结，又在其上施加荷载。基底面积小，土层厚，土层底面附加应力已接近0的情况附加应力随深度增加而减少对于图（a）所示的三种双面排水情况，则不管附加应力如何，均利用固结度U是时间因数Tv的函数中的α=1曲线计算，此时，需将饱和压缩土层的厚度改为2H，H取压缩土层厚度之半。【例题8-1】某饱和粘土层层厚，压缩模量，渗透系数，地表作用大面积均布荷

8、载，荷载瞬时施加，问加载1年后地基固结沉降多大？最终沉降量为一年以后的沉降量为：三节排水固结的原理饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。固结压力孔隙比抗剪强度点，压力增加土样固结压力为孔隙比为坐标上对应孔隙比减少对应于曲线如果卸除由c点回到f点，曲线土样发生膨胀，为卸荷曲线。固结压力孔隙比抗剪强度若对土样再施加的压力，土样发生再压缩由点沿