土力学与地基基础全套配套课件第三版张力霆ppt排水固结法工程实例若干.doc

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1、排水固结法工程实例若干工程实例（一）堆载预压法加固油罐地基工程实例⒈工程概要某炼油厂建造在沿海地区，其中有1万m3油罐数个，罐体是钢制焊接，考虑到地基不均匀沉降，采用固定拱顶的结构形式，其倾斜度(周边最大沉降与最小沉降的差值和直径之比)控制在l％。建筑场地是近年新淤积的海滩。土的柱状图和主要物理力学指标如图1和表1。该场地含水量高(普遍大于30％，最大达50％)，压缩性大，抗剪强度低。天然地基承载力小(约60～70kPa)，远不能满足油罐荷载的要求。可认为第1～4土层(深度在17．5m以上的淤泥质黏土层)对油罐稳定和沉降具有决定性影响。表1各层土的主要物理力学性质指标固结

2、系数采用加权平均值。根据表1计算第l～4层平均固结系数，。图1土的柱状图十字板强度用最小二乘法整理，求得十字板的天然地基抗剪强度为：式中——为离地表面距离。⒉地基处理方案选择1万m3油罐的直径D=31.282m，高度H=14.07m，钢板自重为2214.5kN，由于工艺上要求，油罐底板高出地面2.3m。油罐基础底面荷载为191.4kPa。显然，若罐基不做任何处理，就不能满足罐基的稳定和沉降控制标准。针对工程和地基具体条件，可能采用的地基处理方案有：⑴桩基；⑵砂垫层预压；⑶砂井预压；⑷井点降水预压；⑸振冲碎石桩。桩基在技术上比较可靠，但费用昂贵；砂垫层预压在经济上比较合理，

3、但以一个1万m3油罐而言，预压期大于3年；由于井点降水深度有限，土的渗透系数较小，采用井点降水可能效果不好；由于＜20kPa，若采用振冲碎石桩要起到复合地基的作用，需要耗费大量的碎石。经综合考虑，权衡利弊，认为采用砂井预压既能满足较大的荷载要求，又能按照100d预计时间完成试水加荷计划，技术上不复杂，经济上也合理。⒊确定砂井直径、间距、深度和范围砂井的直径、间距主要取决于固结特性，根据工程特点，砂井地基基本设计参数和设计剖面见表2和图2。表2基本设计参数图2砂井平面布置及其剖面图⒋制定加荷(充水)预压计划拟订加荷速率控制计划分两步进行：首先，用一般方法拟订一个初步计划，然

4、后校核这个初步计划的地基稳定性和沉降。具体步骤如下：①求出天然地基可能承受的荷载，按下式估算可施加的第一级荷载式中——天然地基的抗剪强度，一般采用不排水剪切试验强度或现场十字板强度；——安全系数，初步估算时可用1.0～1.1。②求出在作用下地基固结度达到70％时所需停歇时间及地基强度的增长值：第一级荷载作用下，地基强度将增加到求得=0.287，=0.9。③计算可施加的第二级荷载④求出作用下地基强度的增长值第三级、第四级……荷载可依此类推，一直计算到设计所要求的荷载。本工程加荷计划如表3和图3所示。拟订的加荷计划必须满足固结计算和稳定分析。表3加荷分级及修正后固结度图3--

5、曲线⑤固结度计算固结度计算按巴伦砂井固结理论计算，巴伦固结理论假设荷载是一次瞬时施加的，但本工程实际上是分级加荷的，为此应予修正。当充水到14.07m，时问为160d。修正后的固结度计算结果列入表3和图3。⑥稳定分析稳定分析的目的是检验所拟订的加荷计划的安全度，若不符合安全度要求，则需要另拟加荷计划。对油罐地基稳定分析，建议采用斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初步估算：式中——抗剪强度，建议用基底以下2/3B深度范围内地基平均不排水抗剪强度，由无侧限、三轴不排水剪切试验与原位十字板剪切试验测定。油罐基础有可能发生整个底宽破坏，也可能发生局部底宽破坏，因此必须试算不同底宽的

6、极限承载力，其最小值就是危险情况。当整个底宽破坏时，取A/B=1；局部破坏时，若局部破坏宽度小于油罐的半径，则取A为当量长度；如果破坏时的宽度B>R，则式中R——滑弧半径；D——油罐半径。求得后，则稳定安全系数，式中，p为各级荷载下基础底面单位面积上压力(kPa)，本工程K取1.2。油罐基础稳定分析也可按一般圆弧法计算，两者可相互校核。表4为按极限荷载法计算的结果。从分析结果可见，在各级荷载作用下，最小安全系数为1.26，大于1.2，所以拟订的加荷计划是合理的。表4安全系数K计算结果⑦沉降及沉降速率计算沉降计算的内容主要包括：a.计算油罐中心和周边的最终沉降，从而确定油罐

7、底面的预抬高值和控制不均匀沉降；b.计算加荷过程中的沉降量，估计加荷结束后还可能产生的沉降值；c.估算沉降速率，以便控制加荷速度。具体沉降计算结果汇总见表5。表5沉降计算结果注：r为油罐半径，r=15.64m。⑧加固效果评价地基加固效果由各项实测结果进行分析，本项工程进行了沉降观测、孔隙水压力观测、基底压力及基础钢筋应力实测，砂井地基加固效果主要根据实测的沉降―时间曲线(图4)及孔隙水压力一时间曲线(图5)进行分析。图4沉降―时间曲线图5孔隙水压力一时间曲线预压期间沉降与时间关系曲线上a、b、c；分别为罐周最大、最小及平均沉降