真空联合堆载预压法加固软基稳定性研究

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1、真空联合堆载预压法加固软基稳定性研究　　摘要：在抽真空过程中，土体产生等向固结压力和整体上的向心吸力。进行真空联合堆载加固地基的稳定性分析，采用总应力法时，需考虑土体等向固结产生的土体强度增长和整体向心吸力的影响。用摩尔应力圆来阐述土体受等向固结应力和K0固结应力的不同特点，从而导出二者土体抗剪强度增长偏差的解析解。向心吸力的影响可建立模型用积分运算求得。关键词：真空预压；稳定性；总应力分析；等向固结压力；抗剪强度中图分类号：O6-335文献标识码：A文章编号：1、概述真空预压法加固地基具有施工工期短、无需分级加载等优点，但真空预压方法最大加载值为80kPa左右，对于荷载较大，承载力和沉降要

2、求较高的建筑物地基，往往需要与其它方法联合使用。堆载预压方法技术可靠且费用较为节省，但堆载需要分级施加，且工期较长。根据两种方法加固作用的叠加性及互补性，将两种方法联合应用从而形成真空联合堆载预压加固软基的方法。13真空联合堆载预压法，其地基稳定性的特点是：在抽真空初始阶段，土体强度和稳定性不断增长，地基不存在失稳的可能性，可抽真空迅速预压至较大载荷。土体强度和稳定性的迅速增长，一定程度上保证了联合堆载阶段的加载速率和土体稳定性，同时，由于抽真空引起的负超静孔隙水压力和由堆载引起的超静孔隙水压力可以部分抵消，使土体在快速堆载时不致产生过高的超静水压力，从而也有利于工程施工时的稳定，加快施工进

3、度，亦更好的满足软基加固的技术要求。已有的土体稳定分析的方法，如总应力法等，均为基本理论，文献[1]指出了其在一般预压地基中应用的保守性。结合真空预压的特点进行软基加固过程中的稳定分析，即为本文欲探讨的问题。2、抗滑稳定机理分析13真空预压技术的原理是先借助抽真空装置，通过砂垫层和竖向排水通道，将密封膜下砂垫层和加固区土体中的水抽出，形成真空负压及水头差，土体中的孔隙水不断由竖向排水通道和水平排水体排出，以达到加固的目的。当膜下真空度满足设计要求且能稳定地保持时，可以在真空密封膜上铺一层土工织物，然后在上面填土堆载，利用堆载产生的水头差，将土体中的孔隙水排出，进而达到联合价格的目的。与常规堆

4、载预压法相比，真空联合堆载预压法之所以能增加地基的稳定性、缩短工期、减少工后沉降，是因为抽真空改变了土体的应力状态。堆载预压法是通过增加总应力，再借助砂井、砂垫层等排水措施加快土体中孔隙水的排出速率，进而实现有效应力和孔隙水压力的转换，达到加固的目的。上部荷载在地基中形成的附加应力在水平向和竖直向是不等的（图1）。因此，堆载使球应力增加，也使剪应力增加。应力起初由孔隙水承担，随着土体的排水固结，逐步转换为有效正应力，增加了土体强度，但是孔隙水无法承担剪应力，剪应力始终由由土颗粒骨架承担。剪应力的存在易使软土的强度剪损。因此，用堆载预压法加固软基时，必须使土体强度增加和剪应力的增加相适应，才能

5、保证地基加固过程的稳定性，即为必须控制堆载速度。真空预压过程中总应力不变，通过降低孔隙水压力来增加有效应力，亦即真空预压此过程中产生球应力（图2），是等向固结。不会产生剪应力,，地基土体强度增加，稳定性增长。此外真空预压在水平方向产生了一个向着负压源的压力,使四周土体向着预压区移动，同时还能抵消堆载引起的向外挤出变形,这样在一定程度上消除了地基因填土速率快而失稳的危险。采用真空联合堆载预压的方法可以达到超载预压的目的,使得一定程度的超载预压(不利于稳定)成为可能。图1堆载预压法附加应力图2真空预压法附加应力以上陈述，笔者在本文中要把握的两点：13一是预压地基的稳定性问题。一般预压地基土体强度

6、会增长，在稳定分析基本公式中，土体强度增长使增大，提高了稳定性。这实质是一个土体强度增长量的问题。从上面的分析，真空预压下地基土体强度的增长是不同于堆载预压的。二是真空预压加固机理的特殊性。其产生球应力，是等向固结。从宏观上来说，其产生的是向着负压源的向心吸力，会增强地基的稳定性。3、抗滑稳定分析方法探讨结合上述分析,真空预压地基土体稳定性探讨的关键即为：考虑等向固结受力的土体强度计算和考虑向心吸力的整体稳定分析。目前常用的方法依然是基于极限平衡分析的计算方法。这种方法一般又可分为圆弧滑动法和地基承载力法。而在工程中应用最广的评价软土地基稳定性的方法是圆弧滑动法中的条分法。本文采用瑞典条分法

7、中的总应力法，结合真空预压的前述特点，来进行加固过程中的软基稳定性分析。因排水体的设计抗拉强度较小[7]，不考虑其抗力。3.1等向固结下的土体强度增长目前工程界通常把真空预压施加的荷载等同于相同荷载的堆载作用进行简化处理。甚至现行港工地基规范（JTJ219-87）亦认可该简化法（详见其第6.3.7条及第6.5.4条）。然而众多工程实测结果表明该简化方法得到的土体抗剪强度增长值偏小。13真空预压法是在不施加外荷