最新地基处理 排水固结法幻灯片

地基处理排水固结法 （2）单元体的变形条件dt时间内，单元体孔隙体积Vv随时间的变化率（减小）为：考虑到微单元体土粒体积为不变的常数再根据有效应力原理以及总应力是常量的条件，则：或又 （3）单元体的渗流连续条件根据连续条件，在dt时间内，该单元体内排出的水量应等于单元体孔隙的压缩量（孔隙的变化率），即：令上式即为饱和土的一维固结微分方程土竖向固结系数（下标v表示是竖向渗流的固结），由室内固结（压缩）试验确定；渗流系数、压缩系数和土的初始孔隙比又因为故 初始条件（开始固结时的附加应力分布情况）和边界条件（可压缩土层顶底面的排水条件）有：和时和时和时和时采用分离变量法可求得m正奇整数（1、3、5……）；exp自然对数的底；Tv竖向固结时间因数 H为压缩土层最远的排水距离，当土层为单面排水时取土层厚度；双面排水时，水由土层中心分别向上下两方向排出，应取土层厚度一半。一维固结的几种起始孔隙水压力分布图（a）双面排水；（b）单面排水 厚度为H的土层在某时间t时的固结沉降量St上式括号内的级数收敛很快，当U>30%时可近似地取其中第一项如下： 固结度U是时间因数Tv的函数，按上式绘制各种不同附加应力分布及排水条件下的与的关系曲线，如图所示。 以上讨论是以匀质饱和粘土单向排水、荷载一次作用于土体上、附加应力沿土层厚度均匀分布时沉降与时间的关系，如其他条件不变，只有附加应力分布发生变化时，其压力分布图可简化为五种情况。定义：压缩土层顶面压力压缩土层底面压力应力图形为矩形。适用于土层已在自重应力作用下固结，基础底面积较大而压缩层较薄的情况应力图形为三角形。这相当于大面积新填土层（饱和时）由于本土层自重应力引起的固结；或者土层由于地下水大幅度下降，在地下水变化范围内，自重应力随深度增加的情况， 适用于土层在自重应力作用下尚未固结，又在其上施加荷载。基底面积小，土层厚，土层底面附加应力已接近0的情况附加应力随深度增加而减少对于图（a）所示的三种双面排水情况，则不管附加应力如何，均利用固结度U是时间因数Tv的函数中的α=1曲线计算，此时，需将饱和压缩土层的厚度改为2H，H取压缩土层厚度之半。 【例题8-1】某饱和粘土层层厚，压缩模量，渗透系数，地表作用大面积均布荷载，荷载瞬时施加，问加载1年后地基固结沉降多大？最终沉降量为 一年以后的沉降量为： 三节排水固结的原理饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。固结压力孔隙比抗剪强度点，压力增加土样固结压力为孔隙比为坐标上对应孔隙比减少对应于曲线如果卸除由c点回到f点，曲线土样发生膨胀，为卸荷曲线。 固结压力孔隙比抗剪强度若对土样再施加的压力，土样发生再压缩由点沿虚线变化到抗剪强度相应由点变化（沿虚线）点，曲线到从两条压缩曲线和可见施加同样的压力，孔隙比变化量不同，土样在被再压缩时孔隙比减小量比初压缩量小得多。 排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高；卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少。排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力增加，从而产生固结沉降。粘性土固结所需的时间为时间因数固结系数 四节排水固结法设计（加载预压法设计）一、设计内容1、排水体，尺寸、间距、排列方式和深度。2、预压荷载，大小、范围、速率和预压时间。3、变形，固结度、强度增长和沉降量。二、设计前应取得的资料进行场地勘察，查明土层在水平和垂直方向的分布和变化、透水层的位置及水源补给条件、地下水深度。进行室内土工实验，确定土的固结系数，孔隙比和固结压力关系、三轴试验抗剪强度等。进行原位十字板剪切试验，确定各土层十字板抗剪强度。 二、注意事项预压荷载的大小应根据设计要求确定，通常取建筑物的基底压力值，对于沉降要求严格的建筑，应采用超载预压法，即预压荷载大于建筑物基底压力值。软粘土抗剪强度低，不能快速加载，必须分级施加荷载，待上一级荷载作用下地基强度可承受下一级荷载时才能施加下一级荷载。三、设计步骤1、利用天然地基抗剪强度，计算第一级容许施加荷载。（1）斯开普顿极限半经验公式：安全系数，取1.1～1.5天然地基土的不排水抗剪强度基础埋置深度基础的长边和短边基底以上标高的土的重度 （2）饱和粘土：（3）长条形的填土：2、计算第一级荷载作用下地基强度增长值（在P1作用下，经过一段时间预压，地基强度将提高）P1作用下，经过一段时间，地基中某点的抗剪强度；地基土的抗剪强度，由十字板剪切试验测定；该点由于固结而增长的强度()，通常取固结度为70%；土体由于剪切蠕动而引起的强度衰减系数，可取0.75～0.90。 强度增长值的估算可用下式：有效内摩擦角的函数地基中某点固结度，可用平均固结度代替。荷载引起的地基中某点的最大主应力增量土的有效内摩擦角，240～300故地基土某点强度为：3、固结时间（每一级荷载和下一级荷载之间的加载时间）总的平均固结度 参数取值无竖向排水体有砂井时n—井径比4、由第一级荷载作用下的得到的地基强度，计算第二级所能施加的荷载 5、沉降计算预压荷载作用下地基最终沉降量由三部分组成：瞬时沉降+固结沉降+和次固结沉降瞬时沉降是指荷载施加后立即发生的沉降，由剪切变形引起。对于软粘土这部分沉降较大。当软土很厚时均布荷载荷载面积的直径或宽度考虑荷载面积形状和沉降计算点位置的系数土的弹性模量和泊松比 第I层中点土自重压力所对应的孔隙比经验系数，可取1.1～1.4第I层中点土的自重压力和附加压力之和所对应的孔隙比 四、砂井设计1、直径及间距砂井有效排水范围内等效直径，30-50cm砂井直径井径比普通砂井取6～8袋装砂井或塑料排水板取15～202、深度：压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层压缩层深厚时，由附加压力和自重应力之比为0.1～0.2处定。 3、砂井排列正方形：正三角形：4、砂井布置范围及砂垫层砂井布置范围一般比建筑物基础外扩大2～4m或更大，并在砂顶面铺设砂垫层，形成一个连续的有一定厚度的砂垫层，厚度可达0.3～0.5m；水下施工时，可取0.8～1.0m。五节排水固结的施工一、水平排水垫层的施工1、垫层材料：砂垫层砂料宜用中粗砂，渗透系数不低于1×10-3cm/s，含泥量小于5%，无杂质，无有机质；砂料中可混有少量粒径小于50mm的石粒。不宜用粉砂或细砂；砂垫层的干密度应大于1.5t/m3 2、水平排水系统的设置在水平垫层预压区应设置与砂垫层相连的盲沟，盲沟可平行布置，并与集水井相连。若砂粒来源较困难，可用网状布置的砂沟代替整片砂垫层，并与集水井相连。砂沟的宽度为2～3倍砂井直径，一般深度40～60cm。3、垫层厚度：30～50cm。明沟盲沟二、竖向排水体的施工1、砂井材料 采用中粗砂，其渗透系数宜大于1×10-2cm/s，砂料应干净，含泥量不超过3%。2、施工顺序砂井的作用是为地基土提供良好的排水通道，尽量减小对周围土体的挤压扰动，施工顺序应“先中间后周边”。3、施工工艺砂井施工一般是先成孔，再灌砂形成砂井。砂井成孔的方法：套管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法1、砂井材料 结束语谢谢大家聆听！！！33