地基处理 排水固结法PPT课件
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地基处理之排水固结法
• （8） 真空预压所需抽真空设备的数量，可按加固面积的 大小和形状、土层结构特点，以一套设备可抽真空的面积 为 1000~ 1500m2确定。
25
第二十五页，共四十一页。
• 1、加载预压的计算步骤 • 由于软粘土地基抗剪强度低，不能快速加载
，必须分级施加，待上一级荷载作用下地基 强度可随下一级荷载时，才能施加下一级荷 载。在进行具体计算时，可先拟定一个初步 加载计划，然后校核这一加荷计划下地基的 稳定性和沉降。 （1）利用天然地基土的抗 剪强度，计算第一级容许施加的荷载 p1。 一般可采用以下几个公式估算：
29
第二十九页，共四十一页。
• （3）计算p1作用下达到设计要求的固结度 所需时间。达到某一固结度所需要的时间可 根据固结度与时间的关系求得（见本节有关 部分），时间求出来后，就可确定第二级荷 载开始施加的时间。
9
第九页，共四十一页。
• （一）选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸 、间距、排列方式和深度；
• （1）排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水 带。普通砂井直径可取 300~ 500mm，袋装砂井直 径可取 70~120mm。塑料排水带的当量换算直径 可按下式计算：
2(b) dp
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 （mm） ；b———塑料排水带宽度 （mm）；δ———塑 料排水带厚度 （mm）。
1.4。荷载较大、地基土较软弱时取较大值，否则取 较小值。变形计算时，可取附加应力与土自重应力 的比值为 0 1的深度作为受压层的计算深度。
21
第二十一页，共四十一页。
• (8) 预压法处理地基必须在地表铺设与排水 竖井相连的砂垫层，砂垫层厚度不应小于 500mm。砂垫层砂料宜用中粗砂，粘粒含量 不宜大于 3%，砂料中可混有少量粒径小于 50mm的砾石。砂垫层的干密度应大于 1 5g/cm3，其渗透系数宜大于 1 10-2cm/s。在 预压区边缘应设置排水沟，在预压区内宜设 置与砂垫层相连的排水盲沟。
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第二十五页，共四十一页。
• 1、加载预压的计算步骤 • 由于软粘土地基抗剪强度低，不能快速加载
，必须分级施加，待上一级荷载作用下地基 强度可随下一级荷载时，才能施加下一级荷 载。在进行具体计算时，可先拟定一个初步 加载计划，然后校核这一加荷计划下地基的 稳定性和沉降。 （1）利用天然地基土的抗 剪强度，计算第一级容许施加的荷载 p1。 一般可采用以下几个公式估算：
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第二十九页，共四十一页。
• （3）计算p1作用下达到设计要求的固结度 所需时间。达到某一固结度所需要的时间可 根据固结度与时间的关系求得（见本节有关 部分），时间求出来后，就可确定第二级荷 载开始施加的时间。
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第九页，共四十一页。
• （一）选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸 、间距、排列方式和深度；
• （1）排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水 带。普通砂井直径可取 300~ 500mm，袋装砂井直 径可取 70~120mm。塑料排水带的当量换算直径 可按下式计算：
2(b) dp
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 （mm） ；b———塑料排水带宽度 （mm）；δ———塑 料排水带厚度 （mm）。
1.4。荷载较大、地基土较软弱时取较大值，否则取 较小值。变形计算时，可取附加应力与土自重应力 的比值为 0 1的深度作为受压层的计算深度。
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第二十一页，共四十一页。
• (8) 预压法处理地基必须在地表铺设与排水 竖井相连的砂垫层，砂垫层厚度不应小于 500mm。砂垫层砂料宜用中粗砂，粘粒含量 不宜大于 3%，砂料中可混有少量粒径小于 50mm的砾石。砂垫层的干密度应大于 1 5g/cm3，其渗透系数宜大于 1 10-2cm/s。在 预压区边缘应设置排水沟，在预压区内宜设 置与砂垫层相连的排水盲沟。
排水固结法(地大版)ppt课件
固结实际公式
t Tv ·H 2 Cv
固结时间与排水间隔的平方成正比，缩短排水间 隔可大大缩短固结时间。
在地基中设置砂垫层及砂井等的目的就是为了添 加排水途径，缩短排水间隔，从而加快脆弱土层的排 水固结。
第三节 排水固结法设计计算
一、设计前应获得的资料 ⑴进展岩土工程勘察，查明场地的工程地质
和水文地质条件； ⑵室内土工实验，确定土的固结系数、孔隙
六、稳定分析 稳定分析可以处理的问题： ①地基在天然形状下的最大堆载； ②在各级预压荷载作用下的稳定性； ③最大答应预压堆载； ④理想的堆载方案。
(一)地基强度沿深度添加时的稳定性分析方法 1.确定强度变化规律来自f 0 zf 0 · z
⑵降低地下水位法
⑶电渗法
在土中插入金属电极并通以直流电，由于电场作用， 土中水从阳极流向阴极。如将阴极积聚的水排走，土体 中孔隙水就会减少，有效应力增大导致沉降固结。
3.排水系统的作用 改动地基的排水边境条件，缩短排水间隔和添加
孔隙水排出的途径； 4.加压系统的作用
起固结作用，使地基土的固结压力添加而产生固 结； 5.排水系统和加压系统是结合运用的。
④对以地基抗滑稳定性控制 的工程，砂井深度应超 越最危险滑动面2m。 ⑶砂井陈列
等效圆柱体的直径de与砂井间距S的关系： 正方形排d列 e 1： .13· S 正三角形排 de列 1.： 05· S
⑷砂井布置范围及砂垫层 普通应比建筑物外缘扩展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.
(三)预压面积及分块大小 真空预压的总面积不得小于根底外缘所包围的面积，
普通边缘应超出建筑物根底外缘2～3m；每块预压的面 积应尽能够大，并要求彼此有搭接。 (四)地基变形计算
地基处理——排水固结法
地基处理——排水固结法1.概述排水固结法是在建筑物建造前，对天然地基或已设置竖向排水体的地基加载预压，通过加压和排水的共同作用,使饱和软土排水固结,消除大部分沉降,提高土体密实度和强度一种加固方法。
它由排水系统和加压系统组成。
常用的排水系统、加压系统见下图：堆载预压是传统的排水固结加固软土地基的方法,是依靠大量的堆载料的荷载达到排水的作用。
真空预压法广泛采用塑料排水板作为竖向排水通道,以砂垫层、砂沟和排水滤管作为横向排水通道,铺膜,采用真空泵将土体中的水、气混合物抽出,达到软土加固的效果。
真空联合堆载预压法是在真空预压的基础上,在密封膜上加铺堆载料,以增加外荷的方法,加快软土的固结,增加地基的承载力。
真空预压与堆载预压相比,它不需要堆载料,施工简便且快,可降低工程造价三分之一、节约能源三之一、缩短加固时间三分之一。
在港口工程中,从20 世纪80 年代后期开始,主要采用的加压系统是真空预压、真空联合堆载预压，其次是堆载预压。
2.加固机理排水固结法加固软土地基的机理是设排水系统,改善排水边界条件,缩短排水路径,加速排水,在加压系统作用下，孔隙水排出,孔隙水压力降低并转化为有效应力的增加,土体固结,消除大部分沉降而提高密实度和强度,而且卸除预压荷载后,虽会产生些微回弹,但大部分压缩变形为不可逆的塑性变形,土体相对加固前处于超密实状态,从而可有效提高地基的承载能力和减少沉降量。
土体的排水固结是一个复杂的过程。
其固结度和固结速度与固结压力大小、作用时间长短、排水距离、土的渗透系数等因素有关,其中土的工程性质取决于土的颗粒组成和土同水相互作用的性质。
软粘土的工程性质主要与次生矿物中粘土矿物(它粒径一般小于0.005mm,俗称粘粒)有关。
而由粘土矿物不同的晶体构造和排列形式形成的土颗粒与水的相互作用将引起土颗粒周围结合水的复杂变化,并对土的塑性、压缩性、膨胀性、渗透性和强度等产生重要影响。
颗粒很细的粘粒使土的比表面积增大、粒间隙小、渗透性差。
地基处理第八章排水固结法模版课件
加速地基的固结过程。
塑料排水带一般采用聚乙烯或聚 丙烯等材料制成，宽度通常为 10~20cm，厚度为3~4mm。
塑料排水固结法适用于处理淤泥 、沼泽等软弱地基，具有排水效
果好、施工方便等优点。
真空预压排水固结法
01
真空预压排水固结法是通过在地基上设置砂垫层，并在砂垫层上覆盖一层密封膜 ，利用真空泵将膜内的空气抽出，形成负压，使土层中的水分被排出，加速地基 的固结过程。
历史与发展
历史
排水固结法起源于20世纪初，经过多年的研究和实践，其理论和技术不断完善 和发展。
发展
随着科技的进步和工程实践的积累，排水固结法的理论和技术不断得到改进和 创新，如采用新型排水材料、优化排水通道设计等，使其在地基处理中得到更 广泛的应用。
02
排水固结法分类与技术特点
Chapter
砂井排水固结法
优化调整
根据监测结果，对施工方 案进行优化调整，提高排 水固结法的实施效果和安 全性。
04
排水固结法案例分析
Chapter
某住宅楼工程案例
总结词：成功应用
详细描述：该案例展示了排水固结法在住宅楼工程中的成功应用。通过合理的排 水设计和固结处理，有效解决了地基沉降和稳定性问题，提高了住宅楼的安全性 和使用寿命。
结法则适用于处理大面积的软弱土地基。
03
效果
桩基具有较高的承载力和稳定性，但施工成本较高，且可能对周围环境
造成影响。排水固结法则成本较低，且对环境影响较小，但处理时间较
长。
06
排水固结法的优缺点与展望
Chapter
优点
经济性
排水固结法通常比其他地基处理方法成本更低，因为它利用了天 然土壤的排水性能，减少了工程材料的消耗。
塑料排水带一般采用聚乙烯或聚 丙烯等材料制成，宽度通常为 10~20cm，厚度为3~4mm。
塑料排水固结法适用于处理淤泥 、沼泽等软弱地基，具有排水效
果好、施工方便等优点。
真空预压排水固结法
01
真空预压排水固结法是通过在地基上设置砂垫层，并在砂垫层上覆盖一层密封膜 ，利用真空泵将膜内的空气抽出，形成负压，使土层中的水分被排出，加速地基 的固结过程。
历史与发展
历史
排水固结法起源于20世纪初，经过多年的研究和实践，其理论和技术不断完善 和发展。
发展
随着科技的进步和工程实践的积累，排水固结法的理论和技术不断得到改进和 创新，如采用新型排水材料、优化排水通道设计等，使其在地基处理中得到更 广泛的应用。
02
排水固结法分类与技术特点
Chapter
砂井排水固结法
优化调整
根据监测结果，对施工方 案进行优化调整，提高排 水固结法的实施效果和安 全性。
04
排水固结法案例分析
Chapter
某住宅楼工程案例
总结词：成功应用
详细描述：该案例展示了排水固结法在住宅楼工程中的成功应用。通过合理的排 水设计和固结处理，有效解决了地基沉降和稳定性问题，提高了住宅楼的安全性 和使用寿命。
结法则适用于处理大面积的软弱土地基。
03
效果
桩基具有较高的承载力和稳定性，但施工成本较高，且可能对周围环境
造成影响。排水固结法则成本较低，且对环境影响较小，但处理时间较
长。
06
排水固结法的优缺点与展望
Chapter
优点
经济性
排水固结法通常比其他地基处理方法成本更低，因为它利用了天 然土壤的排水性能，减少了工程材料的消耗。
排水固结法ppt课件
精品课件
⑵ 地下水位降低，相应增加附加应力 抽气后 土体中水位降落，在此水位降落范围内的土体便 从浮重度变为湿重度，此时土骨架增加了大约与 水位降落距离相当的固结压力。 ⑶ 封闭气泡排出，土的渗透性加大 如饱和土 体中含有少量封闭气泡，在正压作用下，该气泡 堵塞孔隙，使土的渗透降低，固结过程减慢，但 在真空吸力下，封闭气泡被吸出，从而使土体的 渗透性提高，固结过程加速。 真空预压即在总应力不变的情况下，通过减小 孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压是 在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。
16ppt课件523真空预压的加固机理真空预压法vacuumpreloading不需要进行堆载和卸荷是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层然后埋设垂直排水管道再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝薄膜四周埋入土中通过砂垫层内埋设的吸水管道用真空装置进行抽气使其形成真空增加地基的有效应力如图54所示
5 排水固结法
用填土等外加荷载对地基进行预压，是通 过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加有 效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超 静水压力的条件下排水固结，称为正压固结 。地基土层的排水固结效果与它的排水边界 有关。对沉降有严格限制的建筑物，应采用 超载预压法处理地基，缩短预压的时间。
精品课件
如图5.2所示，当土体的天然固结
精品课件
5.1.3 排水固结法适用范围
排水固结法适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘 性土地基。
软土层厚度小于4m，用天然地基堆载预压法处理，否则， 采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。
真空预压法适用于能在加固区形成（包括采取措施后形成） 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由于不增加剪应力， 地基不会产生剪切破坏，适用于很软弱粘土地基。
⑵ 地下水位降低，相应增加附加应力 抽气后 土体中水位降落，在此水位降落范围内的土体便 从浮重度变为湿重度，此时土骨架增加了大约与 水位降落距离相当的固结压力。 ⑶ 封闭气泡排出，土的渗透性加大 如饱和土 体中含有少量封闭气泡，在正压作用下，该气泡 堵塞孔隙，使土的渗透降低，固结过程减慢，但 在真空吸力下，封闭气泡被吸出，从而使土体的 渗透性提高，固结过程加速。 真空预压即在总应力不变的情况下，通过减小 孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压是 在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。
16ppt课件523真空预压的加固机理真空预压法vacuumpreloading不需要进行堆载和卸荷是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层然后埋设垂直排水管道再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝薄膜四周埋入土中通过砂垫层内埋设的吸水管道用真空装置进行抽气使其形成真空增加地基的有效应力如图54所示
5 排水固结法
用填土等外加荷载对地基进行预压，是通 过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加有 效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超 静水压力的条件下排水固结，称为正压固结 。地基土层的排水固结效果与它的排水边界 有关。对沉降有严格限制的建筑物，应采用 超载预压法处理地基，缩短预压的时间。
精品课件
如图5.2所示，当土体的天然固结
精品课件
5.1.3 排水固结法适用范围
排水固结法适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘 性土地基。
软土层厚度小于4m，用天然地基堆载预压法处理，否则， 采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。
真空预压法适用于能在加固区形成（包括采取措施后形成） 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由于不增加剪应力， 地基不会产生剪切破坏，适用于很软弱粘土地基。
地基处理之排水固结法
25
• 设计要点: • (1)排水竖井得间距可按堆载法选用。(2)
砂井得砂料应选用中粗砂,其渗透系数应 大于 1×10-2cm/s。 • (3)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。 • (4)真空预压得膜下真空度应稳定地保持 在650mmHg以上,且应均匀分布,竖井深 度范围内土层得平均固结度应大于 90%。
继续保持安静
• (一)选择塑料排水带或砂井,确定其断面尺寸、间 距、排列方式和深度;
• (1)排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水 带。普通砂井直径可取 300~ 500mm,袋装砂井直 径可取 70~120mm。塑料排水带得当量换算直径 可按下式计算:
dp
2(b )
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 (mm);b———塑料排水带宽度 (mm);δ———塑 料排水带厚度 (mm)。
30
• 式中:τf1——p1作用下,经过一段时间,地基 中某点得抗剪强度;τf0——地基土得天然 抗剪强度,由十字板剪切试验测定;∆τfc— —该点由于固结而增长得强度,通常取固 结度为70%;η——土体由于剪切蠕动而 引起强度衰减得折减系数,可取0、75~0、 9 ,剪切力大取低值,反之取高值。
3
• 加压系统就是指对地基施加得荷载。 • 排水系统与加压系统总就是联合使用得。 • 目前,实际工程中应用较多得排水固结
法有砂井(塑料排水板)加载预压和砂井(塑 料排水板)真空预压。 • 排水固结一般适用于饱和软粘土、吹 填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土 及泥炭土地基。应用范围包括路堤、仓库、 罐体、飞机跑道及轻型建筑物等。
12
• (2) 排水竖井得平面布置可采用等边三角形或
• 设计要点: • (1)排水竖井得间距可按堆载法选用。(2)
砂井得砂料应选用中粗砂,其渗透系数应 大于 1×10-2cm/s。 • (3)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。 • (4)真空预压得膜下真空度应稳定地保持 在650mmHg以上,且应均匀分布,竖井深 度范围内土层得平均固结度应大于 90%。
继续保持安静
• (一)选择塑料排水带或砂井,确定其断面尺寸、间 距、排列方式和深度;
• (1)排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水 带。普通砂井直径可取 300~ 500mm,袋装砂井直 径可取 70~120mm。塑料排水带得当量换算直径 可按下式计算:
dp
2(b )
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 (mm);b———塑料排水带宽度 (mm);δ———塑 料排水带厚度 (mm)。
30
• 式中:τf1——p1作用下,经过一段时间,地基 中某点得抗剪强度;τf0——地基土得天然 抗剪强度,由十字板剪切试验测定;∆τfc— —该点由于固结而增长得强度,通常取固 结度为70%;η——土体由于剪切蠕动而 引起强度衰减得折减系数,可取0、75~0、 9 ,剪切力大取低值,反之取高值。
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• 加压系统就是指对地基施加得荷载。 • 排水系统与加压系统总就是联合使用得。 • 目前,实际工程中应用较多得排水固结
法有砂井(塑料排水板)加载预压和砂井(塑 料排水板)真空预压。 • 排水固结一般适用于饱和软粘土、吹 填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土 及泥炭土地基。应用范围包括路堤、仓库、 罐体、飞机跑道及轻型建筑物等。
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• (2) 排水竖井得平面布置可采用等边三角形或
地基处理-第4章-排水固结法PPT课件
一、堆载预压的计算步骤
因软粘土地基抗剪强度较低，无论直接建造建筑 物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必 须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足 以加下一级荷载时才可加下一级荷载。具体计算步 骤是，首先用简便的方法确定一个初步的加荷计划， 然后校核这一加荷计划下地基的稳定性和沉降，其 步骤如下：
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。
二、超载预压
对沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压 法处理地基。经超载预压后，如受压土层各点 的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点 的附加总应力时，则今后在建筑物荷载作用下 地基土将不会再发生主固结变形，而且将减小 次固结变形，并推迟次固结变形的发生。
4.5 真空预压设计计算
设计内容除排水系统外，主要包括：密封 内的真空度，加固土层要求达到的平均固结 度，竖向排水体的尺寸，加固后的沉降和工 艺设计等。
4.5 真空预压设计计算
A. 膜内真空度
真空预压效果和封闭膜内所达到的真空度大小 关系极大。根据国内一些工程的经验，当采用 合理的工艺和设备，膜内真空度一般可维持 600mmHg左右，相当于80kpa的真空压力， 此值可作为最大膜内设计真空度。
4.4 砂井排水固结设计计算 4.4 Design Procedure of Sand Drain
1925年，丹尼尔 . 莫兰将垂直砂井用于费城－－ 奥克兰海湾大桥公路软土地基的加固，1926年获得 专利。
砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按经验设计。 1940～1942年，巴隆（Barron）根据太沙基的固结 理论，提出砂井法的设计计算方法。我国从20世纪 50年代起，开始应用砂井法。
第4章 排水固结法 Chapter 4 Consolidation
因软粘土地基抗剪强度较低，无论直接建造建筑 物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必 须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足 以加下一级荷载时才可加下一级荷载。具体计算步 骤是，首先用简便的方法确定一个初步的加荷计划， 然后校核这一加荷计划下地基的稳定性和沉降，其 步骤如下：
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。
二、超载预压
对沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压 法处理地基。经超载预压后，如受压土层各点 的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点 的附加总应力时，则今后在建筑物荷载作用下 地基土将不会再发生主固结变形，而且将减小 次固结变形，并推迟次固结变形的发生。
4.5 真空预压设计计算
设计内容除排水系统外，主要包括：密封 内的真空度，加固土层要求达到的平均固结 度，竖向排水体的尺寸，加固后的沉降和工 艺设计等。
4.5 真空预压设计计算
A. 膜内真空度
真空预压效果和封闭膜内所达到的真空度大小 关系极大。根据国内一些工程的经验，当采用 合理的工艺和设备，膜内真空度一般可维持 600mmHg左右，相当于80kpa的真空压力， 此值可作为最大膜内设计真空度。
4.4 砂井排水固结设计计算 4.4 Design Procedure of Sand Drain
1925年，丹尼尔 . 莫兰将垂直砂井用于费城－－ 奥克兰海湾大桥公路软土地基的加固，1926年获得 专利。
砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按经验设计。 1940～1942年，巴隆（Barron）根据太沙基的固结 理论，提出砂井法的设计计算方法。我国从20世纪 50年代起，开始应用砂井法。
第4章 排水固结法 Chapter 4 Consolidation
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dt a udzdt 1e t
令
Cv
k(1 e)
a w
CV
2u u
z 2
t
C V 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；
k a e 渗流系数、压缩系数和土的
初始孔隙比
上式即为饱和土的一维固结微分方程
2021/3/8
10
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：
H dz
z
p γwz u σ
γwH
p 隔水层
但孔隙压力 u 、有效应力
都是坐标 z和时间 t 的函数 和 u 分别写为 z ,t 和 u z , t
2021/3/8
4
饱和粘土在压力作用下，孔隙水 饱和土的渗透固结
将随时间的迁延而逐渐被排出，
荷载
同时孔隙体积也随之缩小，这一
带孔活塞
过程称为饱和土的渗透固结，可
t 0 和 0zH 时
u z
Байду номын сангаас
0t和 z 0 时
u 0
0t 和 zH 时
t 和 0zH 时
u 0 z
u 0
采用分离变量法可求得
透水面
p
z
4 m 1 mz m 2 2 m正奇整数（1、3、
uz,t
zm 1m si2 nHexp4(T v)
H dz
5……γ）wz ；u exσp自然
对数的底；Tv竖向
Tv
2021/3/8
cvt H2
cv
k(1 em )
wa
固结时间因数
γwH
p
隔水层
11
2H H
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。
(a)
(a1) (b)
(a2)
(a3)
一维固结的 几种起始孔 隙水压力分
和
Cc
e1 lgp2
e2 lgp1
e1 e2 lg(p2 )
p1
③土是完全饱和的，土的体积压缩量同孔隙中排出的水量相等， 而且压缩变形速率取决于渗流速率。
2021/3/8
6
现从饱和土层顶面下深度z处，取一微单元体1×1×dz来考虑
透水面
2021/3/8
H dz dz
z
p
γwz u
σ
γwH z
p
隔水层
散粉土、新近沉积土
降水法 电渗法
3、工程应用：路堤、仓库、罐
体、飞机跑道、轻型建筑
3
二节一维固结微分方程
设厚度为H的饱和粘土层，顶 面是透水层和不可压缩层， 透水面 假设该饱和土层在自重应力 作用下的固结已完成，现在 顶面受到一次骤然施加的无 限均布荷载P作用。由于土层 厚度远小于荷载面积，故土 层中附加应力图形将近似地 取作矩形分布，即附加应力 不随深度而变化。
第八章
排水固结法
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一节概述
1、定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排
水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部 分，从而提高地基土强度的一种方法。
排水系统 加压系统
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竖向排水体
砂井 塑料排水板
水平排水体： 砂垫层
堆载法 真空法
2、对象：软粘土、吹填土、松
为有效应力，圆筒中的水承担的力原理。
压力为孔隙水压力，按照静力平
衡条件，应有：
z u
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①中水的渗透只沿竖向发生发生，而且服从达西定律，土的渗 透系数为常数。
②相对于土的孔隙，土颗粒和水都是不可压缩的，因此土的 变形仅是孔隙体积压缩的结果。
土的压缩服从压缩定律
a de dp
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：
8 2
Uz
1
2
exp(4Tv)
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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。
固结度 Uz
0.001
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
借助图的弹簧——活塞模型来说
明。在一个盛满水的圆筒中，装
一个带有弹簧的活塞，弹簧表示
弹簧
土的颗粒骨架，容器内的水表示
土中的自由水，带孔的活塞则表
征土的透水性。由于模型中只有
固、液两相介质，则对于外力的物理意义是土的孔隙水压力与
作用只能是水与弹簧两者来共同有效应力对外力的分担作用，
承担。设其中的弹簧承担的压力它与时间有关，这就是有效应
z
z
v
hidz
h dz
z
根据达西定律，可得单元体过水面积A=1×1的流量q
h k u
qvA k ik( ) z rw z
代入上式
qdzdt k 2udzdt
z
rw z2
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（2）单元体的变形条件
P1i
P2i
Δs i
dt时间内，单元体孔隙体积Vv随时间V的v1=e1i变化率（减小）Vv2=为e2i ：
布图
（a）双面 排水；（b
）单面排水
2021/(3/b81 )
(b2)
(b3)
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厚度为H的土层在某时间t时的固结沉降量St
H
H
H
S t 0 d z 0m vd z 0(p u ) d/E z s
t0 (T v0 ):S t 0
t (T v ):S t S H vp m
U S S t 18 2n 0(2n1 1 )2ex p 2n 2 1 2T v
h i－Δs i 1/(1+e 2i)
hi 1/(1+e 1i)
V vd t( e)dz d1t edzdt
t t 1e
1e t Vs
Vs
考虑到微单元体土粒体积
1 11dz 为不变的常数
1e
又 d ead pad 或 ea(p0u)au
t
t
t
再根据有效应力原理以及总应力 z p0 是常量的条件，则：
0.001
0.01
0.1
1
0 0.2 0.4 0.6 10.8 2 4 8
0.01
0.1
1
时间因数TV=CVt
/
2
H
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q q+Δq
h h+Δh
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透（水1面）单元体的渗流条件
p
由于渗流自下而上进行，设在外荷载施加后某时刻t
z
H dz
dz
流入单元体的水量γ为wz u(qσq dz)
z
q
流出单元体的水量为 q
所以在dt时间内γ，wH 流经 p
隔水层
h h+Δh
该单元体的水量变z化为：
q+Δq
(qqd)z d tqd tqdzdzt
Vv dt a udzdt
t 1e t
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（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：
qdzdt VV dt 又因为
z
t
q
k 2u
dzdt dzdt
z
rw z2
故
kw z2u 2 dzd1 t ae u t dzdtVtv