第8章排水固结《地基处理新技术》ppt课件.ppt

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1、第8章排水固结8.1概述8.2加固机理8.3设计计算8.4施工方法8.5现场观测及堆载速率控制深圳河真空预压加固软基示意图8.1概述一、含义排水固结法即预压法，是对地下水位以下的天然地基或设置有砂井(袋装砂井或塑料排水带）等竖向排水体的地基，通过加载系统在地基土中产生水头差，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物或构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，从而提高地基的承载力和稳定性。二、组成三、适

2、用范围各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结土可采用超载的方法。真空预压法适用于能在加固区形成（包括采取措施后形成）稳定负压边界条件的软土地基。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。8.2.1排水固结法原理排水固结法是通过堆载预压，使原来正常固结粘土层变为处于超固结土，而超固结土与正常固结土相比具有压缩性小和强度高的特点，从而达到减小沉降和提高承载力的目的。土

3、层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。当土层厚度相对荷载宽度比较小时，土层中的孔隙水向上、下面透水层排出而使土层发生固结，如图(a)所示，称为竖向排水固结。根据固结理论，粘性土的固结时间与排水距离的平方成正比。因此，为了加速土层的固结，最有效的办法是增加土层的排水途径，缩短排水距离。砂井、塑料排水板等竖向排水体就是为此目的而设置，如图(b)所示。8.2加固机理排水系统的分类8.2.2堆载预压法原理堆载预压法是在建筑物建造以前，对建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之

4、逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长。在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。8.2.3真空预压法原理在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。

5、真空预压的原理主要反映在以下几个方面：1)薄膜上承受等于薄膜内外压差的荷载。2)地下水位降低，相应附加应力增加。3)封闭气泡排出，土的渗透性加大。真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。河口潮间带岸坡造陆示意图排水固结法的设计，实质上就是进行排水系统和加压系统的设计，使地基在受压过程中排水固结、强度相应增加以满足逐渐加荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的固结沉降，缩短预压的时间。8.3设计计

6、算8.3.1沉降计算一、建筑物使用期间的沉降计算对于预压荷载与建筑物自身荷载分离的工程,预压荷载在地基处理结束后移除，地基土会产生一定的回弹变形。在其后建筑物修建和使用过程中，地基土会产生再压缩变形（如图）。在这种情况下，建筑物荷载作用下地基的总沉降量可按照《建筑地基基础设计规范》中给出的天然地基沉降计算方法即分层总合法进行计算，但其中地基土的压缩模量要根据预压处理后的土的压缩试验获得。二、总沉降量计算地基土的总沉降量一般包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。其中瞬时沉降是在荷载作用下由于土的畸变所引起并在荷载作用下立即发生的。这部分变形不可忽略。固结沉降

7、是由于孔隙水的排出而引起土体积减小所造成，占总沉降量的主要部分。而次固结沉降占比例不大且目前还不容易计算，若忽略次固结沉降，则最终沉降可按下式计算：三、预压期间沉降量计算预压期间的沉降量可按照预压期固结度采用下式进行计算：其中采用固结理论可求得地基平均固结度。在竖向排水情况下，可采用太沙基固结理论计算预压期内地基平均固结度；对于布置竖向排水体的地基，主要产生径向渗流，要采用砂井固结理论计算地基平均固结度。根据固结理论，预压时间越长，地基平均固结度就越大，预压期间沉降量就越大，使用期间的沉降量就越小。8.3.2承载力计算处理后地基承载力可根据斯开普顿极限荷载的半

8、经验公式作为初步估算，即：对饱和软粘性