真空联合堆载预压法软基处理的固结特性及沉降研究

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1、第一章绪论粘土”的论文，之后先后在美国、日本等地开始应用，但因当时密封问题未能很好解决，又未研究出合适的抽真空装置以及垂直排水通道的打设技术的原因，该法不易获得和保持所需的真空度，同时在加固机理方面也不了解负压作用下有效应力如何变化，因此该法没有大面积推广应用。随着工程技术的发展，廉价塑料的出现解决了密封材料的问题，从而使真空预压得到推广应用。最先获得成功的是玫瑰费城国际机场跑道工程用真空井点降水与排水砂井相结合p】，解决了飞机跑道的扩建工厂，加固面积近14万m2。其后日本大坂南港的填筑工程也用该法加固软土地基，前苏联还曾用该法解决滑坡问题。二十世纪九十年代以来，该法在越来越多

2、的项目中得到应用，如1990年法国Ambes的油罐工程与Lamentin的高速公路与机场护坦工程、韩国1995年的Khimae污水处理厂、2001年德国Hamburg的机场仓库工程。我国于50年代后期开始这方面的试验研究，但也因为密封问题以及抽真空装置研究问题而没有达到工程应用的阶段。后来根据港口发展规划，沿海的大量软基必须在近期内得到加固，为此1980年开始真空预压法的研究并被列为国家科技攻关项目，交通部第一航务工程局科研所在天津塘沽新港进行了几次现场试验并获得成功，对真空预压加固机理和实际操作取得了长足进展。天津港湾工程研究所于1984年研究了真空联合堆载加固法并在天津获得

3、成功，1985年12月通过国家鉴定，填补了国家空白，该法一般能取得70-92kPa的等效荷载，能满足大多数储货场、仓库、道路、一般工业与民用建筑的要求。化工部第一勘察设计院于1985～1987年、1987-1992年分别大面积应用于连云港碱厂、天津港保税区等软基工程。真空联合堆载加固法作为经济、质量可控制的施工方法，在高速公路的软基处理过程中被越来越多的采纳使用。2001年浙江台州地区的黄岩、椒江、路桥污水处理厂采用真空预压法加固深厚软土地基并取得成功。真空联合堆载预压法是在真空预压法基础上发展而来。为了满足某些使用荷载大、承载力要求高的建筑物的需要，我国从1983年开展了真空

4、．堆载联合预压法的研究。通过室内离心模拟试验【4】和现场大面积【5】试验表明，真空产生的负压和堆载产生的正压效果是可以叠加的，从而形成了真空联合堆载预压法。该方法具有真空预压和堆载预压的双重效果，但又不完全等同于二者的简单叠加。通过抽真空形成负压，当真空度达80kPa以上，相当于一次性施加4-5m的填土荷载。由于抽真空产生负压，使土体产生向内的收缩变形，可以抵消因堆载产生的向外的侧向挤出变形，地基不会因填土速率过快而出现稳定性的问题，同时该方法可以将填筑的路堤作为堆载加以利用，不仅具有很好的加固效果，而且经济效益很明显。2中国石油大学(华东)硕士学位论文1．2．1真空联合堆载预

5、压法简介如图1．1所示为真空联合堆载预压法加尉软基示意图，由真空预压与堆载预压两部分组成。真空预压法加固软土地基的第一步工序为场地平整，再铺设厚30cm的卵砾层，既作为水平排水体的一部分，又方便插板机械在其上行走。然后打设塑料排水板或袋装砂井作为竖向排水体，再铺设砂垫层20cm，一般砂的粒径不宜过细，宜用中粗砂，含泥量不超过3％，在砂垫层中布置滤管与主管。将PVC土工膜(密封膜)铺设于其上，并将薄膜的四周埋入密封沟，用真空泵通过膜下管道与砂垫层抽气，使膜下具有较高的真空度，一般为85kPa一95kPa之间。由于竖向排水体具有较好的渗透性，真空度能较快地传递到地下水位面，形成负的

6、孔隙水压力，而软土地基中的真空度传递相对困难，孔隙水压力变化相对较小。因此，在竖向排水体与周围土体之间形成孔隙水压力差，使土体中的水流入竖向排水体并经水平排水系统排出，土体发生固结。图1-1真空联合堆载预压法加固软基示意图Figl-ISketchmapofvacuumcombinedwithloadreinforcedsoftclay真空联合堆载预压法是在真空预压的基础上，在膜下真空度达到设计要求并稳定l~2周后，进行堆载预压施工。堆载预压施工前，必须在密封膜上覆盖无纺土工布以及粘土(粉煤灰)等保护层进行保护，然后分层回填并碾压密实。与单纯的堆载预压相比，加载的速率相对较快，一

7、般不存在地基失稳的现象。在堆载结束后，进入联合预压阶段，直到地基沉降的速率满足设计要求，然后停止抽真空，结束真空联合堆载预压。1．2．2加固机理研究的发展在真空预压技术发展的过程中同时伴随着对真空预压机理的探索。1952年杰尔曼教授(W．Kjellman)提出了真空预压加固软基一维问题最终效果副到，其后美国的P．J．Velent用流网解释真空预压的机理，苏联的Fer-Metirosyan采用拉普拉斯方程求解二维问题的3第一章绪论最终效果：日本的小林正树用有限元方法求解二维问题的最终效果。以上