第12章-地基处理(网络)6

第12章地基处理排水固结法土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理排水系统加压系统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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理堆载预压法就是用填土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。排水固结法的原理土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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决两个问题沉降问题稳定问题土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理堆载预压法设计计算堆载预压的计算步骤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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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：超载预压的标准土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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。SandDrains土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理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，以随地基在批载预压过程中，在预期的时间内，达到所需要的固结度(通常定为80％)。1．砂井直径和间距常采用“细而密”原则。一般砂井直径：300~400mm；间距：6~8倍井径。袋装砂井直径：70~120mm；间距：15~30倍井径。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理2．砂井长度根据现场各种因素定。（土层厚、有无透水层、压缩层厚度、承压水、稳定控制、沉降控制量等）一般10~25米。土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理3．砂井排列正三角形排列正方形排列排水路径土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理lldede土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理4.砂井的布置范围:大出基础轮廓线2~4m。5.砂垫层在砂井顶面应铺设排水砂垫层，以连接砂井，引出从上层排入砂井的渗流水。砂垫层的厚度一股为0.3~0.5m(水下砂垫层厚度为1.0m左右)。如砂料缺乏，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。horizontaldrainsystemisinstalledtocollectwatersqueezedintothecrushedstoneblanket.jpg土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理砂井地基固结度的计算1．瞬时加荷条件下砂井地基固结度的计算1940~1942年，巴伦（Barron）根据太沙基固结理论，提出砂井的设计计算方法。固结微分方程：根据卡里罗理论：任意一点的孔隙水压力u有如下关系：土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理用固结度表示为：竖向固结度由太沙基一维理论计算。径向固结度等应变条件下用下式：井径比土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理总固结度（大于30%时）：故土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理2．逐渐加荷条件下地基固结度的计算目前常用的有太沙基修正法和曾国熙提出的改进的高木俊介法，理论上可以证明，能者是近似的，而后者是精确的。改进的高木俊介法通常将实际荷载简化为多级等速加荷，最常用的公式为；土力学与基础工程西南科技大学 第12章地基处理休息一会土力学与基础工程西南科技大学