排水固结技术

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1、排水固结技术DrainConsolidation地基处理NewTechnicalofSoilImprovement1概述排水固结法能解决软粘土地基的沉降和稳定问题。可使地基的沉降在预压期间基本完成或大部分完成，保证建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时可增加地基土的抗剪强度，提高地基的承载力和稳定性。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统加压系统根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为堆载预压法、砂井(包括袋装砂井、塑料排水板等)堆载预压法、真空预压法、降低

2、地下水位法和电渗法。排水固结法的种类堆载预压法和砂井堆载预压法唯一的区别在于：前者的排水系统以天然地基土层本身为主；而后者在天然地基中还人为地增设了诸如砂井等排水系统。1.1排水固结法的原理加固软土层竖向排水体排水垫层水平排水盲沟堆载预压法就是用填上等外加荷载来增加总应力σ并使超静孔隙水压力u消散从而增加有效应力σ’的方法。降低地下水位和电渗排水法是总应力不变,减少孔隙水压力来增加有效应力σ’的方法。排水固结法的原理1.3排水固结法的应用范围用于处理软粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解

3、决两个问题沉降问题稳定问题沉降问题(settlementproblems)采用竖向排水固结与不采用竖向排水固结的实测沉降-时间曲线对比采用竖向排水固结与不采用竖向排水固结的实测沉降-时间曲线对比不排水-等载预压排水-超载预压排水的沉降曲线稳定问题(stabilizationproblems)地基间歇式加荷的应力路径竖向排水提高边坡稳定性系统组成——排水系统系统组成——排水系统材料WickDrainssandgravel系统组成——排水系统VerticalWickDrainsVerticalWick

4、DrainsHorizontalDrains水平排水体HorizontalDrains水平排水体系统组成——加压系统堆载桥头高填土堆载预压场地高填土堆载预压临时填土堆载预压VacuumConsolidation系统组成——加压系统真空预压FLASH预压法是以事先完成的沉降和由于固结使地基强度增长的两个要素为目标的，这种加固方法成立的背景，是以具有饱和粘性土地基由于固结而增加强度，以及所谓一旦地基固结沉降，即使卸掉荷载实际上也不恢复原来状态这两种条件而构成的。2堆载预压法设计计算2.1堆载预压的计算

5、步骤1.利用地基的天然抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p1。对长条梯形填土，可根据Fellenius公式估算，即：2.计算第一级荷载下地基强度增长值。通常假设地基的固结度为70％，然后计算出强度增长量；η为考虑剪切蠕变的强度折减系数。3.计算p1作用下达到所定固结度所需要的时间。达到某一固结度所需时间可根据固结度与时间的关系求得。这一步计算的目的是确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级荷载开始施加的时间。4.根据第2步所得到的地基强度τf1计算第二级所能施加的荷载p2，即同样求出在p2作用下地基固结

6、度达70％时的强度以及所需时间，然后计算第三级所能施加的荷载。依次可计算出以后各级荷载和停歇时间，初步的加荷计划也就确定下来。5.对按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足，则调整加荷计划。6.计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。这一项计算的目的在于确定预压荷载卸除的时间，这时地基在预压荷载下所完成的沉降量已达设计要求，所剩留的沉降为建筑物所允许。2.2超载预压实际工程中还往往采用超载预压方法来消除主固结沉降，以缩短预压时间。预压期间任一时刻地基沉降量

7、可表示为：上式可用于：(1)确定所需的超载压力值ps以保证在使用荷载pf作用下预期的总沉降量在给定的时间内完成；(2)确定在给定超载下达到预定沉降量所需要的时间。为了消除永久性荷载下的固结沉降，只要将超载保持到时间tsR时刻，以使超载作用下，地基的固结沉降量等于永久荷载下的最终固结沉降，即ssR＝sf，为了消除超载卸除以后继续发生的主固结沉降，超载应维持到使上层中间部位的固结度Uz（f+s）达到下式要求：超载预压的标准该方法要求将超载保持到pf作用下所有点都完全固结为止，这时土层的大部分将处于超固

8、结状态。因此，这是一个安全度较大的方法，它预估的ps值或超载时间都大于实际所需的值。对于有机质粘土、泥炭上等，其次固结沉降是重要的，采用超载预压法对减小永久荷载下的次固结沉降有一定效果。超载预压排水与动力置换相结合3砂井排水固结设计计算丹尼尔.莫兰（Daniel.E.Moran）最早（1925年）将垂直砂井用于土的深层加固，1926年获得专利。SandDrains3.1砂井设计砂井地基的设计工作即为选择适当的砂井长度、直径、间距、以及形成有效的砂井排水系统所需的材料、砂垫层厚度等，