地基处理第四章排水固结法

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1、第四章排水固结法讲授：邓永锋博士预压排水法：是对天然地基，或先在地基中设置竖向排水井（PrefabricatedVerticalDrains－PVDs），然后在预压荷载（Preloading）作用下，加速饱和软粘土地基固结适用于饱和的、渗透性低的、软土埋藏较深的软弱粘性土地基加固工作机理，加速渗透固结，缩短沉降周期，降低工后沉降，提高地基承载力应用范围：广泛用于路基填筑工程，工业和民用建筑以及机场跑道工程排水预压法加固原理一、预压排水法原理预压排水法加固地基原理可以采用elogp压缩曲线和pf强度曲线说明。初始地基自重应力状态对应pa和土体初始孔隙比ea预压固结应力p

2、b=pa+p，对应固结完成时应孔隙比降低到eb实际结构荷载作用下，土体中相应固结应力为pd。预压排水法原理与计算通过预压，减少由结构荷载产生地基沉降或工后沉降是十分显著地基中设置排水系统，固结过程加快，地基强度增加和变形稳定周期显著缩短若在预压荷载作用下，地基中土体固结应力增加至pb=pa+p，当pb＞pd时，称为超载（surcharge）预压当pb≤pd时，则称为一般预压(等载预压）超载预压时，对应结构荷载，地基土体应力水平处于超固结状态超载预压加固效果相对更佳，尤其对于次固结变形（有机质含量较高的淤泥质土）相对较大的地基，可以有效降低蠕变特性对地基沉降的不

3、利影响。历史Before1920’s,theuseofpreloadingwasunsystematic;1930’s,sandandwickverticaldrainsweremade;Intheearly1940’s,preloadingbegantobeusedforhighwayengineeringinUSA;1945~1965,PRELOADINGWASUSEDWIDRLYINUSA;Since1965,increasedevenmoreandencompassedlargedevelopmentsite;太沙基固结例题设厚度为10m的粘土层边界为上下排水，均匀荷

4、载192.6kPa，初始孔隙比0.9，渗透系数k=2.0cm/年=6.3×10-8cm/s，压缩系数a=0.025×10-2/kPa，试求：1）加荷1年后地基沉降量，2）加荷后历时多久，粘土层固结度达到90％？S=a/(1+e)szH=26.3cmCv=k(1+e)/a/gw=4.88×10-3cm2/sTv=0.616Ut=0.817St=21.5cmUt=90%Tv=0.848t=1.38年常规一维太沙基固结时间长，工程中往往工期很紧？这时候怎么办？工程中如何解决工后沉降问题？预压排水法系统组成（a）排水系统（b）加压系统分类解决软基的沉降：沉降在加载预压期间完成稳定性：

5、地基强度增长考虑砂井/塑料排水板的二维固结问题等面积元原理，竖向排水井影响圆直径de与排水井间距s关系如下等边三角形布置矩形布置竖向排水井平面布置和影响范围（a）梅花形布置（b）矩形布置普通砂井直径一般为，设计参数径井比一般采用n=68；袋装砂井直径一般为，径井比一般为n=1530。塑料排水板（PVDs）采用当量直径的概念，径井比一般为n=1530。PVDs当量直径根据等排水面积原理计算，并乘以一折减系数=0.751.0。即：最新研究表明，塑料排水板折角等对当量直径有折减。更简单、更适用的一种换算方法（Rixneretal，1986）

6、式中b，—分别为PVDs的宽度和厚度。砂井（或塑料排水板）地基的固结度计算属于三维问题。在轴对称条件下，单元井固结课题，Rendulic－Terzaghi固结理论二、砂井结构理论二、砂井固结理论采用分离变量原理，则上式可分解成竖向固结的求解，可以采用Terzaghi解答，其固结度的计算公式为其中Barron(1948)根据等应变条件，其水平向固结度的计算公式为其中Carrillo（1942）根据前述分离变量原理，解得：或卡里罗定律饱和软粘土层厚度2H=15m，其下卧砂层。砂井穿透该土层，进入下卧砂土层。砂井直径dw=30cm，平面布置

7、为等边三角形，间距s=2.5m。地基土的垂直向固结系数水平向固结系数。求在均匀荷载下，预压3个月后的固结度。例题解1.竖向固结度Uz计算因为是双面排水，垂直向最大渗径H=750cm式中的第一项，则有2.径向固结度Ur计算因为砂井的平面布置为等边三角形，所以砂井预压法处理该地基的平均固结度由上例可以看出，采用砂井后固结度提高了约70%，明显加快了地基的排水固结。（一）砂井未穿透软弱土层平均固结度计算砂井深度H1范围内根据上述单元井固结理论计算砂井以下部分H2范围内土层可简单地假定