最新5.1排水固结法(地大版)
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排水固结法地大
03
排水固结法的实施步骤
准备工作
现场调查
对施工场地进行详细调查，了 解地质条件、水文气象等环境
因素。
制定方案
根据调查结果，制定详细的排 水固结法施工方案。
清理场地
对施工区域内的杂物、障碍物 进行清理，确保施工顺利进行 。
设备与材料准备
根据方案需要，准备相应的排 水固结法施工设备和材料。
布置排水系统
对土质有一定要求
对于一些渗透性较差的土质，排水固结效果可能不太理想。
可能引起地面隆起或侧向变形
在排水过程中，如果土体中的水压力过大，可能会导致地面隆起或侧 向变形。
改进方向
优化排水系统设计
通过优化排水系统的设计，提高排水效率， 减少排水通道堵塞的可能性。
采用复合排水固结法
将排水固结法与其他地基处理方法相结合， 以提高处理效果。
案例二：某建筑工地的地基处理
总结词：有效加固
详细描述：某建筑工地在施工前对软弱地基进行处理，采用排水固结法进行加固，显著提高了地基的承载力和稳定性，保证 了建筑工程的安全和质量。
案例三：某工业园区的土壤改良
总结词
改善土壤质量
详细描述
某工业园区为了改善土壤质量，采用排水固结法进行土壤改良，有效提高了土壤的渗透性和强度，为 园区的可持续发展提供了保障。
排水固结法的应用领域
软土地基处理
排水固结法广泛应用于软土地基 处理，如河流、湖泊、沼泽等地
区的土体加固。
填海工程
在填海工程中，由于填海材料的压 缩性较大，排水固结法可以有效地 提高填海区域的承载力和稳定性。
地下工程
在地下工程中，如地铁、隧道等， 排水固结法可以用于提高地基的承 载力和稳定性。
排水固结法
)
6 100
(10
0)
0.081 e (e 0.0251120 0.025110 0.0251
e0 )
4 100
(40
30)
0.081 e (e 0.0251120 0.025140 0.0251
e0.025130
)
0.93
08:21
40
8
5.2 加固原理
土的固结就是孔隙水压消散和有效应力不断增加的过程， 这一过程遵循有效应力原理：
u
08:21
9
5.2 加固原理
u
U st u 1 u
s
加压系统
堆载预压 降水预压 真空预压 联合预压
08:21
10
5.2 加固原理（堆载预压法）
4H 2
8 1.8 103 2.31472
2 1.8103 4 20002
2.90810（7 1/ s） 0.0251(1/ d )
第一级加荷速率为60 /10 6(kPa/ d )
第二 08:21 级加荷速率为40 /10 4(kPa/ d )
39
则解地：基预压120d后总固结度为
08:21
21
堆
载
预
压
加
荷
设
计
与
计
算
流
程 08:21
22
加荷速率和加荷大小：取决于地基土的强度和稳
定性
1、利用地基土的天然抗剪强度—第一级容许施 加的荷载P1。
P1＝5.52cu/k
2、计算第一级荷载P1下地基强度增长值。
地基处理方法之排水固结法
探头保护 装置加工
65
六 工程实例
1、芜湖江北产业集中区市政道路
夯锤
5000
600
山皮石 砂垫层
山皮石
4
砂垫层
400
2000
3000
土层
土层
6
土层
土层
2
传感器2号埋设点
加速度传感器测点布置图
真空膜
5
66
第一、二遍梅花形点夯，第三遍满夯
67
六 工程实例
1、芜湖江北产业集中区市政道路 低位高真空分层预压标准测试 单一塑料排水板
土层排入井中的渗流水 ➢ 砂垫层应有足够的厚度和良好的透水性，以减小对水流的阻力 ➢ 砂垫层的厚度一般为0.4m左右（水下砂垫层厚1m左右） ➢ 当砂垫层面积较大时，应在砂垫层底部设置纵横向排水盲沟，
使渗流水尽快排出预压区外
22
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算 ➢ 固结度的计算是竖井地基设计中的一个很重要内容，知道各级
我国广泛分布着海相、湖相、河相沉积的软弱黏性土层： ➢含水量大、压缩性高、强度低、透水性差、不少情况河埋相藏沉积深厚
海相沉积 湖相沉积
3
4
一 概述
排水固结法由排水系统和加压系统两个主要部分组成。 ➢ 加压系统：为地基提供必要的固结压力而设置的，地基土层
因产生附加压力而发生排水固结。 ➢ 排水系统：为了改善地基原有的天然排水系统的边界条件，
土层越厚，固结时间越长
10
二 排水固结法的原理
11
二 排水固结法的原理
堆载预压
真空预压
12
降水预压
12
地基处理方法－排水固结法
内容提要
65
六 工程实例
1、芜湖江北产业集中区市政道路
夯锤
5000
600
山皮石 砂垫层
山皮石
4
砂垫层
400
2000
3000
土层
土层
6
土层
土层
2
传感器2号埋设点
加速度传感器测点布置图
真空膜
5
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第一、二遍梅花形点夯，第三遍满夯
67
六 工程实例
1、芜湖江北产业集中区市政道路 低位高真空分层预压标准测试 单一塑料排水板
土层排入井中的渗流水 ➢ 砂垫层应有足够的厚度和良好的透水性，以减小对水流的阻力 ➢ 砂垫层的厚度一般为0.4m左右（水下砂垫层厚1m左右） ➢ 当砂垫层面积较大时，应在砂垫层底部设置纵横向排水盲沟，
使渗流水尽快排出预压区外
22
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算 ➢ 固结度的计算是竖井地基设计中的一个很重要内容，知道各级
我国广泛分布着海相、湖相、河相沉积的软弱黏性土层： ➢含水量大、压缩性高、强度低、透水性差、不少情况河埋相藏沉积深厚
海相沉积 湖相沉积
3
4
一 概述
排水固结法由排水系统和加压系统两个主要部分组成。 ➢ 加压系统：为地基提供必要的固结压力而设置的，地基土层
因产生附加压力而发生排水固结。 ➢ 排水系统：为了改善地基原有的天然排水系统的边界条件，
土层越厚，固结时间越长
10
二 排水固结法的原理
11
二 排水固结法的原理
堆载预压
真空预压
12
降水预压
12
地基处理方法－排水固结法
内容提要
排水固结法
1. 排 水 固 结 法 设 计 流 程 图
2 堆载预压法设计计算
预压法是以事先完成的沉降和由于固结使地基强度增长的 两个要素为目标的，这种加固方法成立的背景，是以具有饱和 粘性土地基由于固结而增加强度，以及所谓一旦地基固结沉降， 即使卸掉荷载实际上也不恢复原来状态这两种条件而构成的。 设计内容：
法、真空预压法、降低地下水位法和电渗法。
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。
适用范围
主要用于处理淤泥质土、淤泥和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地基； 真空预压法适用于能在加固区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都适用于加固很软
2 堆载预压法设计计算
逐级加载条件下固结度计算
改进太沙基法假定： (4)在加荷停止以后, 在恒载作用期间的固结 度，即时间t大于Ti，(此处Ti为pi的加载期)时 的固结度和在Ti/2时瞬时加荷pi后经过时(tTi/2)时的固结度相同； (5)所算得的固结度仅是对本级荷载而言，对 总荷载还要按荷载的比例进行修正。
水、稳定控制、沉降控制量等）一般10~25米。 （1 ）根据建筑物对地基的
稳定性、变形和工期要求定。 （ 2 ）对以地基抗滑稳定性
控制的工程，应取至危险滑
动面以下2m； （ 3 ）对以变形控制的建筑 工程，应以限定的预压时间 内完成的变形量确定，宜穿 透受压土层。
3．砂井排列
正三角形排列
正方形排列
st sd U t sc ss
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。
排水固结法
排水固结法分类
根据加压和排水两个系统的不同，派生出多种固结加 固地基的方法：
美国跨越金山湾南端的Dumbarton桥东侧引道路 堤场地，路堤下淤泥的抗剪强度小于5kpa，其固 结时间将需要30—40年，为了支撑路堤和加速所 预计的2m沉降量,采用如下方案：
1、采用土工聚合物以分布路堤荷载和减小不均 匀沉降；
四航研究院深圳妈湾潮间带真空预压一角（退潮时）
塑料排水板插板机
塑料排水板地基处理
真空预压地基处理
• 真空预压管网铺设
排水板真空预压处理剖面示意图
排水固结法可解决以下两个问题：
（1）沉降问题。使地基的沉降在加载预 压期间大部分或基本完成，使建筑物在使 用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
第4章 排水固结法 Chapter 4 Consolidation
4.1 概 述
排水固结法（Consolidation）是处理软 粘土地基的有效方法之一。该法是对天 然地基，或先在地基中设置砂井等竖向 排水体，然后利用建筑物本身重量分级 逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在 场地先行加载预压，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。
深圳河真空预压全貌
深圳美视妈湾油库海上抛石围堤、海上铺设土工布 、回填砂和插板并堆载预压竣工后使用现场
堆水预压
四航研究院进行的交通部综合地基加固现场试验（在潮 间带插铺土工布、回填砂垫层、插排水板，并用真空气 体、水荷载流体和堆砂固体进行三相体联合预压）
四航研究院珠海前山水荷载预压加固示意图
水力坡 降线 A
B
预压法的设计，实质上是根据上部结构 荷载的大小、地基土的性质及工期要求合理安 排加压系统与排水系统，使地基在预压过程中 快速排水固结，缩短预压时间，从而减小建筑 物在使用期间的沉降量和不均匀沉降，同时增 加一部分强度，以满足逐级加荷条件下地基的 稳定性。
地基处理-排水固结法p(1)
地基处理-排水固结法p(1)地基处理-排水固结法地基处理是指对土壤进行加固、稳定处理的工程技术。
在土建工程中，土壤的性质是非常重要的因素，不同的土壤在面对荷载和环境条件的时候，表现不尽相同。
为了确保工程的稳定和安全，需要对地基进行适当的处理，而排水固结法则是广泛应用的一种实用方法。
一、排水固结法概述排水固结法是一种通过控制土壤水分来实现地基加固的方法。
其主要原理在于，通过排除土壤内部的多余水分，来使土壤达到一定的稳定状态。
通俗地说，就是把水分“挤出来”。
在土壤水分减少的情况下，土壤粘结力增大，地基的荷载能力也随之提高。
二、排水固结法的作用排水固结法的主要作用在于提高地基的荷载能力和稳定性。
同时，通过排除土壤中的多余水分，还能改善土壤的工程性质，增加土壤的压缩性和稠度，有效地控制地基沉降，提高土壤的强度和稳定性。
三、排水固结法的分类排水固结法可以根据不同的排水方式，分为水平排水法和垂直排水法。
水平排水法适用于需降低水位的区域，其目的是迫使地下水自然流动，达到降低水位的效果。
而垂直排水法则通过在土壤中设置垂直排水系统，将土壤内的多余水分排泄到地表，以实现排水固结的目的。
四、排水固结法的实施实施排水固结法时，首先需要确定工程所在的区域土壤性质和含水情况。
然后根据实际情况，选择合适的排水方式和排水系统，并在土壤中设置相应的排水材料和设备。
需要注意的是，在排水固结的过程中，还需要进行周期性监测，以保证加固效果的稳定和可持续性。
五、排水固结法的适用范围排水固结法适用于以下情况：1. 土壤含水率较高，需要排水以提高土壤的稳定性和荷载能力。
2. 土壤性质较弱，需要采取加固措施以确保地基的安全稳定。
3. 工程面积较大，需要采用较为经济的加固方案。
4. 工程施工周期较长，需要采用可持续性的加固方法。
综上所述，排水固结法是一种简单、经济而有效的地基处理方法，可以在保证工程稳定和安全的同时达到节约成本、提高工程效率等多重效果。
地基处理第八章排水固结法
02
预压荷载大小应根据设计要求确定。对于沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理，超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加应力。预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物基础外缘所包围的范围。
加载速率应根据地基土的强度确定。当天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时，可一次性加载，否则应分级逐渐加载，待前期预压荷载下地基土的强度增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时方可加载。
计算预压荷载下饱和粘性土地基中某点的抗剪强度时，应考虑土体原来的固结状态。对正常固结饱和粘性土地基，某点某一时间的抗剪强度可按下式计算： τft= τf 0 +⊿σz·Uttancu 式中 τft — t 时刻，该点土的抗剪强度 （kPa）； τf 0 —地基土的天然抗剪强度 （kPa）； ⊿σz —预压荷载引起的该点的附加竖向应力 （kPa）； Ut —该点土的固结度； cu —三轴固结不排水压缩试验求得的土的内摩擦角 （ 0）；
02
真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线，每边增加量不得小于 3 0m。每块预压面积宜尽可能大且呈方形。
03
真空预压的膜下真空度应稳定地保持在650mmHg以上，且应均匀分布，竖井深度范围内土层的平均固结度应大于 90%。
04
04
03
01
02
当建筑物的荷载超过真空预压的压力，且建筑物对地基变形有严格要求时，可采用真空—堆载联合预压法，其总压力宜超过建筑物的荷载。
降低地下水位法是利用井点抽水降低地下水位以增加土的有效应力，从而达到加速固结的目的。降水法最适用于砂性和软粘土层中存在砂或粉土的情况。
电渗法是在土中插入金属电极并通过以直流电，使土中水分由阳极流向阴极。如将阳极积集的水排除，土体中孔隙水就会减少，有效应力增大导致沉降固结。
《排水固结法地大》课件
排水固结法的优缺点
优点
缺点
• 成本低，适用范围广。 • 节省施工时间，可用于短期工期要求高的工程。
• 处理效果不稳定，可能会出现新问题。 • 需要选择合适的施工时机和施工技术，否则
处理效果不理想。
排水固结法的实施步骤
前期准备工作 现场施工 后期管理
调查勘测、设计方案、施工图纸制定、材料设备 准备等。
《排水固结法地大》PPT 课件
# 排水固结法地大 了解排水固结法地大的概述、应用、优缺点、实施步骤、成功案例以及展望。
什么是排水固结法地大
解决问题
排水固结法通过控制地下水位，加强地基土体的固结，以解决基础沉降、地面下陷等地基问 题。
原理与作用
排水固结法通过降低地下水位，减小土颗粒受水分子吸引的力，使土颗粒间的摩擦力增大， 形成坚实土体。
开挖坑槽、安装管道、连接排水管、浇灌加固材 料等。
施工验收、效果监测、质量评估、维护管理等。
成功案例
成功案例分析
排水固结法成功解决了某栋建筑物的沉降问题，而 且效果明显且持久。
案例效果展示
排水固结法成功加固了某地基土体，提高了地基的 稳定性和承载能力，确保了工程顺利进行。
排水固结法未来发展前景
未来，排水固结法将会在环保化和智能化的发展趋势下不断得到升级和改进， 成为更加高效、先进、可持续的地基处理技术。
未来可能遇到的挑战
然而，排水固结法在面临复杂地质和地形环境、气候变化等方面可能会遇到 挑战，需要不断探索新的技术和方法，以应对多样化的需求与挑战。
排水固结法的应用1Fra bibliotek建筑物基础处理
2
排水固结法可用于改善建筑物基础承载
能力和抗沉降能力，从而提高建筑物耐
5.1排水固结法(地大版)
f
0 z
f
0 · z
四、地基土强度增长计算
地基中某一时刻土的抗剪强度公式
f
f 0
fc
fs
(一)有效应力法
f
· (
f 0
fc
)
sin · cos 1 sin
fc
K· t·1 U
K
f
· (
f 0
K · t· 1) U
(二)有效固结压力法 由于固结而增长的强度：
2、径向平均固结度：
三维固结：
u u 1 u C C t z r r r
2 2 v 2 h 2
u
径向固结方程：
u
u 1 u C t r r r
2 h 2
考虑在直径为de、高度H的圆柱体的土层中 插入直径 dw的砂井，假定砂井地基表面荷载均匀分 布．且附加应力的分布不随深度变化；不考 虑固结过程中固结系数变化和砂井施工中涂 抹作用的影响，且只考虑径向排水效果，则 有径向平均固结度计算式：
3、总固结度计算 由径向、竖向共同排水引起的总平均固结度表 达式为：
⑵砂井地基固结度计算修正 ①砂井未打穿软土层时固结度计算
U · rz (1 ) · U U
z
H1 H1 H
2
②逐渐加载条件下地基固结度计算 a.改进的太沙基法
3.影响砂井固结度的因素 ⑴砂井中的砂料对渗流有阻力，会产生水头损失， 应考虑井阻作用。 ⑵采用机械施工方式，会对周围土产生扰动，对井 壁产生涂抹作用而降低径向渗透性。
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(二)砂井排水固结的设计计算
1.砂井设计 其设计内容包括：砂井的直径、间距、深度、排列
方式和砂料的选择。 ⑴砂井的直径和间距
可由井径比来确定 nde/dw
普通砂井井径比一般取6～8，袋装砂井或塑料排水 带井径比一般取15～20。
⑵砂井深度的一般原则 ①压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层； ②压缩土层较厚但有砂层或砂透镜体时，应达到砂 层或透镜体； ③无砂层或透镜体的深厚压缩层，根据地基稳定性 及建筑物在地基中的附加应力与自重应力之比确定；
2、径向平均固结度：
三维固结： u t C v z 2 u 2 C h r 2 u 2 1 r u r
径向固结方程： u tCh r2u2 1 r u r
考虑在直径为de、高度H的圆柱体的土层中 插入直径
dw的砂井，假定砂井地基表面荷载均匀分 布．且附加应力的分布不随深度变化；不考 虑固结过程中固结系数变化和砂井施工中涂 抹作用的影响，且只考虑径向排水效果，则 有径向平均固结度计算式：
2.砂井地基固结度计算
⑴瞬时加载条件下砂井地基固结度计算
固结微分方程：
d d U t C v ( d 2 U /d r r 1 r · d d U r d 2 U /d 2 )z
Kv≠Kh时
d d U C tv · d 2 U /d 2 C z h · ( d 2 U /d 2 r 1 r · d/d U )r
(三)预压面积及分块大小 真空预压的总面积不得小于基础外缘所包围的面积，
一般边缘应超出建筑物基础外缘2～3m；每块预压的面 积应尽可能大，并要求彼此有搭接。 (四)地基变形计算
根据土层的固结度计算出有效应力，然后从室内固 结试验得到的e－p关系曲线查出相应的孔隙比利用分层 总和法进行计算。
四、地基土强度增长计算
④对以地基抗滑稳定性控制 的工程，砂井深度应超 过最危险滑动面2m。 ⑶砂井排列
等效圆柱体的直径de与砂井间距S的关系： 正方形排de列 1： .13· S 正三角形排 de 列 1.0： 5· S
⑷砂井布置范围及砂垫层 一般应比建筑物外缘扩大2～4m或更大，砂垫层水
上施工可取0.3～0.5m，水下施工可取0.8~1.0m.
4.经验计算法
S· Sc· i n1(e 1 0 iee 0i1i)· hi
多级沉降任一时刻地基沉降量
S t S d U t· S c [( 1 ) p tp U t]· S c
5.三点推算法
S t ( S S d ) · ( 1 · e · t) S d
S S 3 · ( (S S 2 2 S S 1 1 ) ) ( S S 2 3 · ( S 3 S 2)S 2)
5.1排水固结法(地大版)
(一)预压荷载计算
通常预压荷载大小取建筑物的基底压力值；采 用超载预压法时，其预压荷载大于基底压力值。 1.加载预压的计算步骤
⑴利用天然地基土的抗剪强度，计算第一级容 许施加荷载p1。 ①斯开普顿极限荷载半经验公式
p 1 k 1 · 5 · C u ( 1 0 .2 B /A )1 ( 0 .2 d /B ) · d
3、总固结度计算
由径向、竖向共同排水引起的总平均固结度表 达式为：
⑵砂井地基固结度计算修正 ①砂井未打穿软土层时固结度计算
U · U rz (1 )· U z
H1
H1 H2
②逐渐加载条件下地基固结度计算 a.改进的太沙基法
3.影响砂井固结度的因素 ⑴砂井中的砂料对渗流有阻力，会产生水头损失，
⑸对每一级荷载进行稳定性验算
⑹地基最终沉降量和预压沉降量计算，并满足容许 沉降量要求
2.超载预压
⑴优点：
Hale Waihona Puke ①可以缩短预压时间；②在建筑物荷载作用下地基不会产生主固结变形；
③而且可减少次固结变形。
⑵超载值的确定
①一般情况下
uR
Sf Ss f
②粘土层
u(1/2)
pf pf ps
③有机质粘土、泥炭土
uR
(Sf Ss) Ssf
②对于饱和软粘土
p1
5.1· 4Cu k
· d
③对于长条形填土
p15.5· C 2u/k
⑵计算p1作用下地基强度增长值
f1· (f0fc )
⑶计算p1作用下达到设计要求的固结度所需时间，
并确定p2加载时间
⑷根据p1作用下的地基强度，计算p2值
p2
5.52· f1
k
并求出p2下地基固结度达70％时的强度即所需时间， 然后依次计算各级荷载。
SdSt Sf· (· e 1 · t · e· t)
六、稳定分析
稳定分析可以解决的问题： ①地基在天然状态下的最大堆载； ②在各级预压荷载作用下的稳定性； ③最大许可预压堆载； ④理想的堆载计划。 (一)地基强度沿深度增加时的稳定性分析方法 1.确定强度变化规律
在五个假设条件下可分解为：
dUz d2Uz dt Cv·dz2
ddU tC h r· (d d 2U 2rr1 r· d U /d)rr
2.砂井地基固结度计算 ⑴瞬时加载条件下砂井地基固结度计算 固结微分方程：
▪ 一维固结
u C 2u t v z2
▪ 对于一次性骤然施加外荷载，且孔隙水仅沿 竖向渗透的地基，其竖向平均因结度可按下 式计算(Uz＞30％时)
五、沉降计算
SSdScSs
1.瞬时沉降：是指荷载施加后立即发生的沉降量，由剪 切变形引起。
Sd Cd· p· b· (1Ev2)
2.固结沉降：是指地基的排水固结引起的沉降，是地基 沉降中最主要的部分。
3.次固结沉降：是由土中骨架在持续荷载作用下，发生 蠕变而引起的。
一般泥炭土、有机质土或高塑性粘土层次固结沉 降较大，其它可以忽略。
地基中某一时刻土的抗剪强度公式
f f0 fc fs
(一)有效应力法
f · (f0 fc )
fcK· U t· 1
Ks1ins· cinos
f· (f0 K · U t· 1 )
(二)有效固结压力法 由于固结而增长的强度：
f c c · tg c u z · U t· tg cu
应考虑井阻作用。 ⑵采用机械施工方式，会对周围土产生扰动，对井
壁产生涂抹作用而降低径向渗透性。
三、真空预压法设计
(一)竖向排水体设计 一般采用袋装砂井和塑料排水带，竖向排水体将负
压由砂垫层传到土体，将土体的水抽至砂垫层后排出。 (二)真空度及平均固结度
真空预压的膜下真空度应保持在600mmHg(约 80kPa)以上；压缩土层的平均固结度应大于80％。