《排水固结法》PPT课件

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1、排水固结法是在建筑物建造前，对天然地基或已设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本结束或完成大部分，从而提高地基土强度的一种地基加固方法。利用此种方法处理软弱地基，可以使相对于预压荷载的地基沉降，在处理期间部分消除或基本消除，使建筑物在使用期间不会产生过大的沉降或沉降差。同时通过排水固结，加速地基土的抗剪强度的增长，提高建筑地基强度及稳定性。§4－1概述第4章排水固结法一、排水固结系统的组成排水固结组成系统加压系统排水系统排水固结排水系统加压系统竖向排水体水平向排水体堆载法真空法降水法电渗法联合法普通砂井袋装砂井塑料排水带砂垫层堆水预压粘土膏＋－粘土膏的电渗电泳试验玻璃皿玻璃管排

2、水系统主要用于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。当软土层较薄或土的渗透性较好并且施工期允许较长时间的话，可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层；若是渗透性很差的深厚软土层，则须在地基中设置砂井等竖向排水体，地面连以排水砂垫层构成排水系统，加快土体的固结。砂井法特别适用于含水平夹砂或粉砂层的饱和软土地基。对于泥炭及透水性极小的流塑状态饱和软土，在很小的荷载作用下，地基土就出现较大的剪切蠕变，排水固结效果效果差，不宜只用砂井法。二、排水固结系统作用及适用范围加压系统目的在于对地基施行预压荷载，使地基土孔隙中的水产生压力差，促使水从饱和地基土自然排出，使地基土固结产生压缩

3、。堆载预压用填土等外加荷载对地基进行预压，它通过增加地基总应力σ，并使孔隙水压力u消散来增加有效应力，而真空预压、降低地下水位法和电渗排水是在总应力不变的情况下，通过减小地基内孔隙水压力来增加有效应力的方法，后者由于不会增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，因而适用于很软弱的粘土地基的排水固结处理。排水固结法适用范围：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。§4－2排水固结法加固原理一、排水系统加固机理根据太沙基固结理论固结时间与排水距离的平方成正比，缩短排水距离可大大缩短固结时间。在地基中设置砂垫层及砂井等的目的就是为了增加排水途径，缩短排水距离，从而加快软弱土层的排水固结。

4、对于在土层内设置了砂井等竖向排水体的地基，它在荷载作用下，地基的固结属于三维固结中的轴对称问题。求解地基的固结度时，先分别求解在指定时间内地基垂直向固结度和水平向固结度，然后加以综合得出地基的总固结度。如果考虑逐级加荷，则时间t从加荷历时的一半起算。1.竖向平均固结度Uz可按太沙基固结理论计算。（一）瞬间加荷条件下固结度计算2.根据Barron的解法计算径向平均固结度Ur式中TH——水平向固结时间因数，CH——水平固结系数，KH——水平渗透系数(cm/s)，F——与n有关的系数，n——井径比，n=de/dw，一般取为4～12。dwdedwll～～～～～～～～～～～～～～～～～～等效圆柱体

5、的直径de与砂井间距l的关系：l砂井影响范围3.砂井的平均固结度为4.影响砂井固结度的因素（1）若软粘土层较厚，砂井未能打穿软土层，应考虑其对固结度的影响；（2）砂井中的砂料对渗流有阻力，会产生水头损失，应考虑井阻作用。（3）采用机械施工方式，会对周围土产生扰动，对井壁产生涂抹作用而降低径向渗透性。序号条件平均固结度计算公式αβ备注1竖向排水固结（Uz>30%)Terzaghi解2内径向排水固结1Barron解3竖向和内径向排水固结不同条件的固结度计算公式序号条件平均固结度计算公式αβ备注4砂井未贯穿受压土层L—砂井长度H—砂井以下压缩土层厚度5外径向排水固结（Uz>60％）0.692R

6、—土桩体半径6普遍表达式——续表（二）逐渐加荷条件下地基固结度的计算式中——第i级荷载的加荷速率；∑△p——各级荷载的累加值；Ti-1、Ti——分别为第i级荷载加载的起始和终止时间（从零点起算），当计算第i级荷载等速加荷过程中时间t的固结度时，则Ti改用t。二、加压系统（一）堆载预压加固机理堆载预压法是在建筑物施工前，在地基表面分级堆土或加其它荷重，使地基土压密、沉降、固结，待达到预定的强度变形标准后再卸载，建造建（构）筑物。从而提高地基强度和减少建筑物建成后的沉降量。△e固结压力σc′孔隙比eσ0′σ1′△e′abcdf加固机理1——减小地基工后沉降：初次加载曲线，在外加荷载△σ′＝σ

7、1′－σ0′作用下，土样孔隙比减小了△e；卸荷再压缩之后，孔隙比减小量为△e′，远小于△e，表明大部分压缩变形（△e－△e′）都在预先施压过程中消除了。abcdf固结压力σc′o抗剪强度τf预压后，土体处于超固结状态，其抗剪强度要比处于正常固结状态时的强度高。加固机理2——提高土体强度：式中st——预压期所产生的沉降或被消除的沉降；sr——残留沉降。实践证明，预压的效果与预压时间有关，时间越长，消除的沉降st越大，残留沉降sr越小。