换算系数对砂井地基固结性状的影响分析.pdf

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1、研究与探讨广东建材2010年第7期换算系数对砂井地基固结性状的影响分析王世民1(1广州市第一市政工程有限公司；2史宏彦z广东工业大学土木与交通工程学院)摘要：塑料排水板排水圃结法是加固软士地基行之有效的方法之一。本文运用有限单元法对排水板砂井地基进行固结计算分析，通过对换算系数的考察分析，结果表明其对固结度有明显的影响。关键词：堆载预压；塑料排水板；换算系数；有限单元法在软土上建设工程，地基必须经过处理才能满足承载力的要求。塑料排水板排水法就是既经济又可靠的软土地基加固方法之一。就目前来看，工程上均按照砂井地基设计理论进行排水板地基设计。在设计时，将排水板换算为等效直径的圆形砂井进行计算，该等

2、效圆形砂井的直径称为颦料排水板的等效直径。通常，排水板等效直径DD可按下式‘11进行换算：D产Q型旦竺』(式1)’兀其中，b，6分别为排水板的宽度和厚度；Q为排水板等效直径的换算系数。对于换算系数Q的值，根据大量试验资料，目前工程上一般认为，施工长度在lOm左右，挠度在10％以下的排水板，适当的值可取为0．6～1．0【11；HansboEzl认为，a=1．0；Fellenius等【3]通过现场试验，得出Q=1．5～3．0(在黏土中)和Q=2．5--一4．0(在粉土中)；刘家豪等Ⅲ根据天津新港现场固结效果对比试验反算得到Q=1．06；严驰等c5】通过室内通水量对比试验，得到=3；Jansen,H

3、oedt跚认为，流入排水板的水明显比流入圆形砂井的小，建议Q=兀／4；《地基处理手册》删建议，排水板的打设深度在lOm左右时，取Q=0．75。基于前人研究，本文参照文献7中的求解思路，人为选取换算系数Q=1．0，2．0，3。0，4．0(文献7已证实Q=O．6～1．0区间变化时对固结影响不大)，运用该文中的有限元计算程序进行固结计算分析。1计算参数的选取以塑料排水板为例，其厚度6=4mm，宽度b=lOOmm(对应于国内SPB插板机)，渗透系数k,=43．2m／d。涂抹比s=3，井径比n=20。此外，对扰动区和未扰动区，取其水平向渗透系数分别为ks=2XlO-Scm／s和kH=5ks=8。64Xl

4、O～／d。相关参数见表l～3，荷载堆载情况如图l，其他一20一10柏∞∞如7弼时田坩图1堆栽情况表1按等效计算的砂井基本参数换算系数Q等效井径de(蚴)涂抹比S井径比n1．O132．43202．O264．83203．0397．23204．0529．6320表2单元分层信息单元分层序号1234567情况1单元层面25811141720情况2与地面的距离1．53．7568．2510．512．7515情况3(m)12．545．578．510表3计算参数变形模量泊松比渗透系数(m／d)Es(kpa)pX方向k，Y方向k，Z方向k：砂井2000O．3513．8排水板2000O．3543．2涂抹区2000

5、O．351．73×1011．73×10-4未扰动区2000O．358．64×10-48．64×lO一4未述部分详见文献7。2有限元计算结果及分析考虑不同长度(H=20m、15m和lOm)条件下方形和梅花形布置的排水板，利用有限元进行固结计算。2．1方形布置的排水板(1)打设深度H=20m(图2)(2)打设深度H=15m(图3)广东建材2010年第7期研究与探讨时一，d0l∞枷枷4005∞,D00TOOmn、避，=：：：、＼—’～～．．：：：‘＼＼、-一、、—--一●=2——一●j3-●■．．⋯一●；l。‘-·⋯：∞《：誊：∞：瑚霹、^弋毡、＼-o：：：!=二～．．、＼一‘’-～，●●●●●k、

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8、＼一口。lI、‘_h图3方形布置排水板(H=15m)固结度曲线0lO20∞薯‘O■∞■■∞TO拍∞枷一一，dOl∞200$00埘鼬细m嘲≮～l。吣．1"-2N1＼心≮二o．．、、＼—、

9、··-O⋯‘·‘l一··1l、kk～图5梅花形布置排水板(H=20rn)固结度曲线(2)打设深度H=15m(图6)OlO2030墨40_60毒60TO。O90IOO≮、；譬＆、＼o≮!‘‘．．．．1＼、、、～f、＼，—、～{——一a22气——·一●03＼⋯●··口=t、、kh图6梅花形布置排水板(H=15m)固结度曲线(3)打设深度H=10m(图7)O∽∞t柏■∞蕾∞fO∞神m棚／tol∞∽m‘∞