第8章排水固結(jié)《地基處理新技術(shù)》ppt課件.ppt

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1、第8章排水固結(jié)8.1概述8.2加固機(jī)理8.3設(shè)計計算8.4施工方法8.5現(xiàn)場觀測及堆載速率控制深圳河真空預(yù)壓加固軟基示意圖8.1概述一、含義排水固結(jié)法即預(yù)壓法，是對地下水位以下的天然地基或設(shè)置有砂井(袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體的地基，通過加載系統(tǒng)在地基土中產(chǎn)生水頭差，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時強(qiáng)度逐步提高的方法。該法常用于解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題，可使地基的沉降在加載預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，使建筑物或構(gòu)筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時，可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。二、組成三、適

2、用范圍各類淤泥、淤泥質(zhì)土及沖填土等飽和粘性土地基。砂井法特別適用于存在連續(xù)薄砂層的地基。但砂井只能加速主固結(jié)而不能減少次固結(jié)，對有機(jī)質(zhì)土和泥炭等次固結(jié)土，不宜只采用砂井法。克服次固結(jié)土可采用超載的方法。真空預(yù)壓法適用于能在加固區(qū)形成（包括采取措施后形成）穩(wěn)定負(fù)壓邊界條件的軟土地基。降低地下水位法、真空預(yù)壓法和電滲法由于不增加剪應(yīng)力，地基不會產(chǎn)生剪切破壞，所以它適用于很軟弱的粘土地基。8.2.1排水固結(jié)法原理排水固結(jié)法是通過堆載預(yù)壓，使原來正常固結(jié)粘土層變?yōu)樘幱诔探Y(jié)土，而超固結(jié)土與正常固結(jié)土相比具有壓縮性小和強(qiáng)度高的特點，從而達(dá)到減小沉降和提高承載力的目的。土

3、層的排水固結(jié)效果和它的排水邊界條件有關(guān)。當(dāng)土層厚度相對荷載寬度比較小時，土層中的孔隙水向上、下面透水層排出而使土層發(fā)生固結(jié)，如圖(a)所示，稱為豎向排水固結(jié)。根據(jù)固結(jié)理論，粘性土的固結(jié)時間與排水距離的平方成正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有效的辦法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。砂井、塑料排水板等豎向排水體就是為此目的而設(shè)置，如圖(b)所示。8.2加固機(jī)理排水系統(tǒng)的分類8.2.2堆載預(yù)壓法原理堆載預(yù)壓法是在建筑物建造以前，對建筑場地進(jìn)行加載預(yù)壓，使地基的固結(jié)沉降基本完成并提高地基土強(qiáng)度的方法。在飽和軟土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之

4、逐漸減少，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土強(qiáng)度逐漸增長。在荷載作用下，土層的固結(jié)過程就是超靜孔隙水壓力(簡稱孔隙水壓力)消散和有效應(yīng)力增加的過程。8.2.3真空預(yù)壓法原理在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。當(dāng)抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。

5、真空預(yù)壓的原理主要反映在以下幾個方面：1)薄膜上承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載。2)地下水位降低，相應(yīng)附加應(yīng)力增加。3)封閉氣泡排出，土的滲透性加大。真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負(fù)壓固結(jié)。河口潮間帶岸坡造陸示意圖排水固結(jié)法的設(shè)計，實質(zhì)上就是進(jìn)行排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的設(shè)計，使地基在受壓過程中排水固結(jié)、強(qiáng)度相應(yīng)增加以滿足逐漸加荷條件下地基穩(wěn)定性的要求，并加速地基的固結(jié)沉降，縮短預(yù)壓的時間。8.3設(shè)計計

6、算8.3.1沉降計算一、建筑物使用期間的沉降計算對于預(yù)壓荷載與建筑物自身荷載分離的工程,預(yù)壓荷載在地基處理結(jié)束后移除，地基土?xí)a(chǎn)生一定的回彈變形。在其后建筑物修建和使用過程中，地基土?xí)a(chǎn)生再壓縮變形（如圖）。在這種情況下，建筑物荷載作用下地基的總沉降量可按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中給出的天然地基沉降計算方法即分層總合法進(jìn)行計算，但其中地基土的壓縮模量要根據(jù)預(yù)壓處理后的土的壓縮試驗獲得。二、總沉降量計算地基土的總沉降量一般包括瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。其中瞬時沉降是在荷載作用下由于土的畸變所引起并在荷載作用下立即發(fā)生的。這部分變形不可忽略。固結(jié)沉降

7、是由于孔隙水的排出而引起土體積減小所造成，占總沉降量的主要部分。而次固結(jié)沉降占比例不大且目前還不容易計算，若忽略次固結(jié)沉降，則最終沉降可按下式計算：三、預(yù)壓期間沉降量計算預(yù)壓期間的沉降量可按照預(yù)壓期固結(jié)度采用下式進(jìn)行計算：其中采用固結(jié)理論可求得地基平均固結(jié)度。在豎向排水情況下，可采用太沙基固結(jié)理論計算預(yù)壓期內(nèi)地基平均固結(jié)度；對于布置豎向排水體的地基，主要產(chǎn)生徑向滲流，要采用砂井固結(jié)理論計算地基平均固結(jié)度。根據(jù)固結(jié)理論，預(yù)壓時間越長，地基平均固結(jié)度就越大，預(yù)壓期間沉降量就越大，使用期間的沉降量就越小。8.3.2承載力計算處理后地基承載力可根據(jù)斯開普頓極限荷載的半

8、經(jīng)驗公式作為初步估算，即：對飽和軟粘性