地基处理新技术3(排水)_ppt

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
p2
5.52
K
Baidu Nhomakorabeaf1
同样求出在p2作用下地基因给度达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。
稳定问题 (stabilization problems)
地基间歇式加荷的应力路径
竖向排水提高边坡稳定性
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统
材料
Wick Drains sand
gravel
系统组成——排水系统 Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
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：
st sd Ut 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。
超载预压的标准
水平排水体
Horizontal Drains
水平排水体
Horizontal Drains
系统组成——加压系统
堆载
桥头高填土堆载预压
场地高填土堆载预压
临时填土堆载预压
系统组成——加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
FLASH
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。
地基处理新技术 New Technical of Soil Improvement
排水固结技术
Drain Consolidation
1 概述
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。
1.1 排水固结法的原理
排水垫层
水平排水盲沟
竖向排水体
加固软土 层
排水固结法的原理
堆载预压法就是用填上等外加荷 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。
1.3 排水固结法的应用范围
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。
2.2 超载预压
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：
U z( f s)
pf pf
ps
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。
超载预压排水与动力置换相结合
3 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。
Sand Drains
3.1 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。
2 堆载预压法设计计算
2.1 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：
p1
5.52
K
f
2. 计算第一级荷载下地基强度增长值。
f 1 ( f f )
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。
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。
3．砂井排列
正三角形排列
正方形排列
排水路径
l
de
de
l
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。
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。
加压系统
排水系统
排水固结法的种类
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。
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。
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
沉降问题 (settlement problems)
采用竖向排水固结与不采用竖向排水固结的实测沉降-时间曲线对比
采用竖向排水固结与不采用竖向排水固结的实测沉降-时间曲线对比
不排水-等载预压排水-超载预压排水的沉降曲线