第2章 地基处理(排水固结)
排水固结法施工(地大版)
砂井或塑料排水板施工
定位放线
根据方案确定砂井或塑料排水板的间距和位 置，进行定位放线。
砂井或塑料排水板安装
将砂井或塑料排水板插入孔中，确保其位置 准确、垂直度符合要求。
钻孔
使用钻机按定位放线的位置钻孔，孔径和深 度应符合设计要求。
填充滤料
在砂井或塑料排水板周围填充滤料，以保持 排水通道的畅通。
砂井材料应进行质量检验，确保符合 相关标准和设计要求。
砂井材料的粒径和级配应符合设计要 求，以保证排水通道的畅通和排水效 果。
塑料排水板材料
塑料排水板是排水固结法中常用的材料，其材质、规格和质量应符合设计要求。
塑料排水板的抗拉强度、耐久性和耐腐蚀性等性能指标应符合相关标准和设计要求。
在使用过程中，应定期检查塑料排水板的完好性和功能性，及时更换损坏或失效的 排水板。
排水固结法的历史与发展
历史
排水固结法的起源可以追溯到20世纪初，但直到20世纪中叶 ，随着土力学和工程地质学的发展，该方法才逐渐得到广泛 应用。
发展
近年来，随着新型排水材料的研发和施工技术的改进，排水 固结法的应用范围和效果得到了进一步拓展和提升。同时， 数值模拟和信息化施工技术的应用也为排水固结法的发展提 供了有力支持。
其他辅助材料
其他辅助材料包括滤布、砂垫层、 粘土等，其质量和性能应符合设
计要求。
辅助材料应存放在干燥、通风的 地方，避免潮湿、霉变和污染。
在使用前应对辅助材料进行检查， 确保无破损、变质或污染等情况。
施工设备与工具
施工设备包括打桩机、振动沉 桩机、挖掘机、压实机等，应 根据工程需要进行选择和配置。
施工工具包括铁锹、铁锤、测 量仪器等，应具备足够的强度 和精度，以确保施工质量和安 全。
地基处理工程施工—排水固结法(地基与基础工程施工)
知识点4.3.2排水固结法分类一、按照荷载施加方法的不同，可分为一、按照荷载施加方法的不同，可分为::堆载预压、真空预压排水固结法分类堆载预压真空预压在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。
加载预压加水预压是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。
真空--堆载联合预压法真空加压系统砂垫层塑料排水带袋装砂井普通砂井水平排水体竖向排水体降低地下水法真空法堆载法电渗法排水固结法排水系统在堆载预压法和真空预压法，都需要设置竖向排水体。
普通砂井普袋装砂井大样塑料排水板4.3.3施工工艺流程知识点4.3.3知识点1铺设水平排水砂垫层3施加固结压力目录2竖向排水体施工施工工艺流程要保证排水固结法的加固效果，从施工角度考虑，主要应重视以下三个环节虑，主要应重视以下三个环节:: Array➢铺设水平垫层➢设置竖向排水体➢施加固结压力01铺设水平排水砂垫层输入文本一、铺设水平排水砂垫层（一）材料：渗水好的砂料、常用级配良好的中粗砂厚度。
30~50cm厚度。
（二）厚度：一般应选用30~50cm（二）厚度：一般应选用：机械分堆摊铺、堆成若干砂堆然后用推土（三）垫层施工（三）垫层施工：机或人工摊平02竖向排水体施工输入文本二、竖向排水体施工03施加固结压力输入文本三、施加固结压力（一）堆载加压注意事项：1.堆载预压的材料2.堆载面积3.超软地基的堆载预压4.加荷速率4.3.1排水固结法的概念和知识点4.3.1知识点适用范围1排水固结法概念3应用目录2适用范围排水固结法的概念和适用范围依据土的固结理论，黏性士固结所需时间与排水距离的平方成正比。
01排水固结法概念输入文本一、排水固结法概念排水固结法亦称预压法，是利用地基土排水固结的特性，通过增设各种排水体（排水垫层、砂井、塑料排水带等），并施加预压荷载，以加速饱和软黏土固结过程的一种软土地基处理方法。
排水固结法
流程
1、砂垫层施工
砂垫层的功能就是在预压施工中，从土体进入垫层的渗透水快速排出，达到土层固结的作用。砂垫层质量将 对加固效果与预压时间起到决定性的作用。选用级配相应的中粗砂，作为砂垫层材料，可确保砂垫层具有良好的 渗透性。在施工应用中，应确保其含泥量在5%以下，不能混入杂质与有机质。在确定砂垫层厚度时，应及时排出 土层内的渗透水，一般控制在30厘米到50厘米之间，可以起到持力层的作用。
一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等，但有时为了减少再次固结产生的障碍，预压荷载也可大于建筑物荷 载，一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍，特殊情况则可根据工程具体要求来确定。
为了加速堆载预压地基固结速度，常与砂井法同时使用，称为砂井堆载预压法。
沙井法适用于渗透性较差的软弱粘性土，对于渗透性良好的砂土和粉土，无需用砂井排水固结处理地基；含 水平夹砂或粉砂层的饱和软土，水平向透水性良好，不用砂井处理地基也可获得良好的固结效果。
即通过电渗作用可逐渐排出土中水。在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳 极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利 用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。
降水预压法和电渗排水法目前应用还比较少。
排水固结法适用于处理饱和和软弱土层，但对渗透性极Байду номын сангаас的泥炭土要慎重对待。
按照采用的各种排水技术措施的不同，排水固结法可分为以下几种方法。
方法
堆载预压法 真空预压法
降水预压法 电渗排水法
在建筑场地临时堆填土石等，对地基进行加载预压，使地基沉降能够提前完成，并通过地基土固结提高地基 承载力，然后卸去预压荷载建造建筑物，以消除建筑物基础的部分均匀沉降，这种方法就成为堆载预压法。
排水固结法
地基中某一点在某时刻的抗剪强度τf可表示为：
f f 0 fc f
f f 0 fc f
式中 τf0——地基中某点在加荷之前的天然地基 抗剪强度。用十字板或无侧限抗压强 度试验、三轴不排水剪切试验测定； △τfc——由于排水固结而增长的抗剪强度； △τfτ——由于剪切蠕动而引起的抗剪强度衰 减量。
8 Ch
2C v
8 2
8Ch 2 F(n )d e 2C v 4H 2
——续表
序号 条件 平均固结度计算公式 α β 备注
L LH
4
砂井未贯穿 受压土层
U U rz (1 )U z 1 8 e 2
8 Ch F ( n )d e t 2
8 2
式中
△σz——预压荷载引起的该点的竖向附 加应力。
排水固结的设计理论着重于：
（1）逐渐加载条件下固结度的修正计算；
（2）地基强度增长的预计和与其相应的稳定性
分析方法；
（3）最终沉降量与沉降随时间发展的推算以及
根据现场观测资料反算土的力学性质指标等。
（二）真空预压加固机理 真空预压法是以大气压力作为预压荷载。先在
的排出使由于形成了超孔隙水压力使得水得以排出，地
基产生固结，因而称为正固结。
2.地基土抗剪强度增长值的预估 当软弱地基天然强度较低时，必须限制加载速
率以利用前期荷载使地基排水固结，提高强度来适
应下一级加载，避免由于荷载过大地基强度不足引
起地基土失稳。因此，在进行设计时，需要预测抗
剪强度在加载过程中的增长情况，以便合理确定预
加固机理2——提高土体强度：
预压后，土体
抗剪强度τf
地基处理-排水固结法p(一)
地基处理-排水固结法p(一)地基处理-排水固结法P地基处理是建筑工程中非常重要的一部分，它的目的是提高地基承载力和改善地基稳定性，在土地沉降、下沉、侧移等方面起到重要的作用。
地基处理中，有一种叫做排水固结法P，它是一种有效的地基处理方法，能够在短时间内提高地基承载力和稳定性。
一、排水固结法P原理排水固结法P是一种基于网络理论的土壤改良方法。
它主要是通过挖掘出穿过黄土表层到黄土坡之间的“柱子”，对其进行排水处理，以达到提高地基承载力和稳定性的目的。
排水固结法P主要分为三个步骤：1. 挖掘穿过黄土表层到黄土坡之间的“柱子”，一般每个“柱子”的直径为0.6m-1.2m不等，深度一般为10-12米。
2. 安装土工合成材料和管道，在“柱子”内部进行排水。
一般采用压缩软管和排水管两种方式同时进行排水，以确保排水效果。
3. 对于不排水的深层黄土，采用反弯弧来进行水的导流。
在木框架内部加密排布钢筋，再进行混凝土灌注。
这样处理后，当水沿着深层土层内部流动时，就可以顺畅地通过排水板进行排干。
二、排水固结法P应用排水固结法P一般用于土质较差，地基承载力较弱的地区。
它主要应用于建筑、路基等工程中，能够提高地基承载力，防止建筑物因不良地基而受损。
值得注意的是，排水固结法P在使用过程中，需要严格控制挖掘“柱子”的深度、宽度、距离等因素。
同时还要考虑杆件在黄土坡中的长度以及墙体分块是否合理等因素。
只有这样才能确保排水固结法P的效果。
三、排水固结法P优缺点1. 优点：（1）排水固结法P的效果明显，能够快速提高地基承载力。
（2）方法简单，施工方便。
需要的材料和设备也较少。
（3）经济适用，成本低廉。
2.缺点：（1）排水固结法P无法处理深层还没有溶洞的黄土。
（2）排水固结法P效果也与挖掘“柱子”的深度、宽度、距离等因素相关，因此需要严格控制。
（3）排水固结法P后对周围环境会产生一定影响，需要进行植被的恢复等工作。
综合而言，排水固结法P是一种非常有效的地基处理方法，可以快速提高地基承载力和稳定性。
排水固结法设计及计算
如果考虑逐级加荷，则时间t从加荷历时的一半起算。
2.根据Barron的解法计算径向平均固结度Ur
8 U 1 exp T r F H
式中
CH t TH ——水平向固结时间因数，TH = 2 de
CH ——水平固结系数， C
而提高地基强度和减少建筑
物建成后的沉降量。
孔隙比e
加固机理1——
减小地基工后沉降：
△e
a
初次加载曲线，
在外加荷载△σ′＝ σ1′－σ0′作用下， 土样孔隙比减小了△e； 卸荷再压缩之后，孔
b
f △e′ d c
隙比减小量为
σ0′
σ1′
固结压力σc′
△e′，远小于△e，表明大部分压缩变形（ △e－ △e′） 都在预先施压过程中消除了。
γ0—— 地基土的重度。 对于堤坝地基或条形基础可采用下式计算：
p1
5.14cu
K
或 p1
5.52cu
K
（Fellenius公式）
（2）计算第一级荷载作用下地基强度增长值
在p1荷载作用下，经过一段时间预压，地基强度会 提高，提高以后的地基强度为cu1，
c u 1 ( c u c u)
排水固结法
§ 1 概述
一、排水固结系统组成 二、排水固结系统作用及试用范围
§ 2 排水固结法加固原理
一、排水固结加固机理 二、加压系统
§ 3 堆载预压法设计
一、加压系统设计 二、排水系统设计 三、堆载预压施工工艺
§ 4 工程实例计算
§ 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，使土体固结沉降基本结束或
排水固结法
排水固结法排水固结法即指给地基预先施加荷载,为加速地基中水分的排出速率,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,使得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。
该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使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，从而提高地基的承载力和稳定性。
实际上，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。
排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。
如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。
通过计算确定回填的堆载计划、地基处理分区和施工要求，既经济合理，又满足了施工工期的要求。
排水固结法作为处理软粘土地基的有效方法，在工程上得到广泛的应用。
采用排水固结法可同时解决沉降和稳定问题。
使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差，且加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。
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。
设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的通路，缩短排水途径，它由竖向的排水井和水平向的排水垫层构成。
由塑料芯板和滤膜外套组成的塑料排水板作为竖向排水通道在工程上的应用日益增加，塑料排水板可在工厂制作，运输方便，尤其适合象三门这样的缺乏砂源的地区使用，可同时节省投资。
加压系统，即是施加起固结作用的荷载，土中的孔隙水因产生压差而渗流使土固结。
排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差，不会自然排出，地基也就得不到加固。
如果只施加固结压力，不缩短土层的排水距离，这不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，土的强度不能及时提高，各级加载也就不能顺利进行。
排水固结法
第四章 排水固结法排水固结法：是利用天然在地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用建筑物自重使土体中孔隙水逐渐排出、土体逐渐固结，地基土逐渐压密，强度逐步提高的方法，或者利用井点降水，利用插入土中的通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而使土体逐渐压密的方法。
排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎪⎩⎪⎨⎧联合法电渗法降低地下水位法真空法堆载法加压系统砂垫层水平排水体塑料排水带袋装砂井普通砂井竖向排水体排水系统排水固结 排水系统：主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。
该系统是由水平排水层和竖向排水体构成。
可以由在土中打设的砂井、袋装砂井、或塑料排水带等竖向排水体同地面铺设的砂石垫层构成；也可以利用天然地基中夹粉砂薄层的“千层糕”状土；当软土层较薄，或土的渗透性较好时，而施工工期允许时，可仅在地表铺设一定厚度的砂垫层作为排水系统。
加压系统：起固结作用的荷载，使地基土的固结压力增加而产生固结。
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（袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法；真空（砂井、袋装砂井、塑料排水带）预压法；堆载——真空预压法、降水预压法和电渗法。
降水预压法和电渗法费用较高，在我国工程应用极少。
堆载预压法和砂井预压法的区别：堆载预压法是利用天然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维排水过程；而砂井预压法则是在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程为三维排水过程。
如果饱和软土较薄（〈5m 〉或固结系数较大（s cm c v /1022->）或土层内为“千层糕”状土时，则不需要很长时间就可获得较好的预压效果；反之，饱和粘土层比较深厚（10m ），而固结系数又较小（s cm c v /1023-<），则排水固结所需的时间很长，堆载预压的地基就受到了限制，则宜在软土中设置竖向排水体。
排水固结法
排水固结法排水固结法是对天然地基，或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，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。
基本信息•中文名称排水结固法•用于解决地基的沉降和稳定问题•途径荷载作用下•特点空隙比减小排水固结的原理是地基在荷载作用下，通过布置竖向排水井(砂井或塑料排水袋等)，使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比减小，地基发生固结变形，地基土的强度逐渐增长。
排水固结法主要用于解决地基的沉降和稳定问题。
为了加速固结，最有效的办法就是在天然土层中增加排水途径，缩短排水距离，设置竖向排水井(砂井或塑料排水袋)，以加速地基的固结，缩短预压工程的预压期，使其在短时期内达到较好的固结效果，使沉降提前完成;并加速地基土抗剪强度的增长，使地基承载力提高的速率始终大于施工荷载增长的速率，以保证地基的稳定性。
排水固结法适用于处理饱和和软弱土层，但对渗透性极低的泥炭土要慎重对待。
按照采用的各种排水技术措施的不同，排水固结法可分为以下几种方法。
堆载预压法在建筑场地临时堆填土石等，对地基进行加载预压，使地基沉降能够提前完成，并通过地基土固结提高地基承载力，然后卸去预压荷载建造建筑物，以消除建筑物基础的部分均匀沉降，这种方法就成为堆载预压法。
一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等，但有时为了减少再次固结产生的障碍，预压荷载也可大于建筑物荷载，一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍，特殊情况则可根据工程具体要求来确定。
为了加速堆载预压地基固结速度，常与砂井法同时使用，称为砂井堆载预压法。
沙井法适用于渗透性较差的软弱粘性土，对于渗透性良好的砂土和粉土，无需用砂井排水固结处理地基;含水平夹砂或粉砂层的饱和软土，水平向透水性良好，不用砂井处理地基也可获得良好的固结效果。
真空预压法真空预压指的是砂井真空预压。
即在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫及砂井进行抽气，使地下水位降低，同时在地下水位作用下加速地基固结。
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：排水固结法
Uz 1
8
2
exp(
2Cvt
4H
2
)
如果考虑逐级加荷，则时间t 从加荷历时的 一半起算；如为双面排水，H 取土层厚度 的一半。
二、袋装砂井和塑料排水板预压法 用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或 施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保 持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。 近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井 和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井 不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结， 节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。
(一)袋装砂井预压法 目前国内应用的袋装砂井直径一般为70-120mm， 间距为1.0m-2.0m(井径比n约取15-20)。砂袋可采用 聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成，应具有足够 的抗拉强度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂 袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。灌入砂袋的砂 应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证 伸入砂垫层至少300mm，并不得卧倒。
3）砂井排列： 砂井的平面布置可采取正方形或梅花形，在大面 积荷载作用下，认为每个砂井均起独立排水作用。为 了简化计算，将每个砂井平面上的排水影响面积以等 面积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体的 直径de和砂井间距l的关系按下式考虑：
梅花形布置 正方形布置
de 2 3 l 1.05l
一、砂井堆载预压法 二、袋装砂井和塑料排水板预压法 三、天然地基堆载预压法 四、真空预压法和降水位预压法
一、砂井堆载预压法
软粘土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的 历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中 孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道 (砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水 砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改 善地基渗透性能。
地基处理之排水固结技术详解(112页,附图丰富)
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加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
FLASH
（二）、排水固结法的设计与计算
在设计以前，应该进行详细的岩土工程勘察和土工试 验，以取得必要的设计资料。对以下各项资料应特别 加以重视：
堆载预压与真空预压法加固原理对比
编号 1 2 3 4 5 6
对比方面 加载方式 地基中的总应力 排水系统中的水压力 地基中的水压力 地基土水流特性 加载速率
堆载预压法 堆重 增加，正压固结 近似静水压力 由超孔压至静水压力 向四周流动－挤水 严加控制
真空预压法 抽真空 不变，负压固结 小于静水压力 由静水压消散至负压 由四周流来－吸水 不需控制
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。
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
对饱和的软黏土，可按下式估算，即：
第二章-地基处理与桩基础试题及答案
第二章桩基础试题一、单项选择题1．在夯实地基法中，适用于处理高于地下水位0.8m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的加固处理A、强夯法B、重锤夯实法C、挤密桩法D、砂石桩法2．适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的黏性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固A、强夯法B、重锤夯实法C、挤密桩法D、砂石桩法3．适用于处理地下水位以上天然含水率为12%~25%、厚度为5～15m的素填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基等A、强夯法B、重锤夯实法C、灰土挤密桩法D、砂石桩4．适用于挤密松散的砂土、素填土和杂填土地基A、水泥粉煤灰碎石桩B、砂石桩C、振冲桩D、灰土挤密桩5．静力压桩的施工程序中，“静压沉管”紧前工序为。
A、压桩机就位B、吊桩插桩C、桩身对中调直D、测量定位6．正式打桩时宜采用的方式，可取得良好的效果。
A、“重锤低击”B、“轻锤高击”C、“轻锤低击"D、“重锤高击"7．深层搅拌法适于加固承载力不大于的饱和黏性土、软黏土以及沼泽地带的泥炭土等地基Ａ、0。
15MPa B、0。
12MPa C 、0.2MPa D 、0.3MPa8．在地基处理中，适于处理深厚软土和冲填土地基,不适用于泥炭等有机沉淀地基。
A、预压法—井堆载预压法B、深层搅拌法C、振冲法D、深层密实法9．换土垫层法中，只适用于地下水位较低，基槽经常处于较干燥状态下的一般粘性土地基的加固A、砂垫层B、砂石垫层C、灰土垫层D、卵石垫层10．打桩的入土深度控制,对于承受轴向荷载的摩檫桩,应。
A、以贯入度为主，以标高作为参考B、仅控制贯入度不控制标高C、以标高为主，以贯入度作为参考D、仅控制标高不控制贯入度11。
需要分段开挖及浇筑砼护壁(0.5～1.0m为一段），且施工设备简单，对现场周围原有建筑的影响小，施工质量可靠的灌注桩指的是 .A．钻孔灌注桩 B．人工挖孔灌注桩C．沉管灌注桩 D．爆破灌注桩12.预制桩的强度应达到设计强度标准值的时方可运输.A.25％B.50% C。
排水固结法
第二章排水固结法2.1概述软粘土地基：含水量大、透水性差，强度低，高压缩性；沉降变形大，持续时间较长；地基承载力和稳定性均难以满足工程要求，需要采取某种工程措施。
排水固结法是处理软粘土地基最基本有效方法之一。
该方法先在地基中设置砂井等竖向排水体系，对场地先行加载预压、或利用建筑物自重分级逐渐加载，使土体在孔隙水的排出过程中逐渐固结。
排水固结法可以有效地解决两方面问题：(1)沉降变形问题。
地基沉降在加载预压期间大部或基本完成，建筑物使用期不致产生过大的基础沉降变形；(2)稳定性问题。
地基土的抗剪强度加速增长，从而有效地提高地基士的承载力和稳定性。
排水固结法：(1)排水系统：竖向排水体—普通砂井袋装砂井塑料排水板水平排水体—砂垫层(2)加压系统：堆载法真空法降低地下水位法电渗法联合法2.2基本原理2.2.1 地基排水固结的基本原理饱和软粘土地基在荷载作用下，随着孔隙中的水被慢慢挤出：(1)孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形；(2)超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐增高，地基土的强度逐步增长。
图2-1表明，当地基土的天然周结压力为σ0′时，其孔隙比为e0，在e～σ′坐标上其相应点为 a 点。
当压力增加△σ′，固结终止时变为 c 点，孔隙比减小△e，曲线abc称为压缩曲线。
与此同时，抗剪强度与固结压力成正比由 a 点提高到 c 点。
由此可见，地基士受压固结时。
一方面孔隙比减小而产生压缩，另一方面抗剪强度得以提高。
如从c点卸除压力△σ′，则土体发生膨胀．图中 cef即为卸荷膨胀曲线；若从 f 点再加压△σ′，土体发生再压缩，沿虚线变化到 c′。
从其再压缩曲线fgc′可知，固结压力同样从σ0′增加△σ′，而孔隙比减小值为△e′，显然△e′≤△ e 。
图2-1 地基土的压密原理显然，如果在地基土层上先施加一个和上部结构荷载相同的压力进行预压，使土层固结（相当于压缩曲线 abc ），然后卸除荷载（相当于膨胀曲线 cef ）再建造建筑物（相当于再压缩曲线 fgc ' ），此时建筑物所引起的沉降即可大为减小。
排水固结法ppt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。
地基处理 排水固结法
对于图（a）所示的三种
附加应力随深度增加而减双少面排水情况，则不管 附加应力如何，均利用
(a)
固结度U是时间因数Tv的
函数中的 α=1曲线计算，
此时，需将饱和压缩土
层的厚度改为 2H，H取
压缩土层厚度之半。
(a1)
(a2)
(a3)
.
(b)
【例题8-1】某饱和粘土层层厚 H10m，压缩模量 Es 3MPa ， 渗透系数 k10 6cm /s，地表作用大面积均布荷载，荷载瞬时 施加 q100kPa，问加载1年后地基固结沉降多大？
U S S t 18 2n 0(2 n1 1 )2ex p 2 n 2 1 2T v
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
e
xp(4Tv)
.
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。
t t1e
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：
Vv dt a udzdt t 1e t
.
（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
e0
孔 隙 e
比
e1
a
b
f
c
g e c
土样固结压力为 0 孔隙比为 e 0
e e c 坐标上对应 a点，压力增加
d 0 孔隙比减少 e 对应于曲线 abc
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二、 堆载预压法设计
堆载预压法（Preloading）是在建筑物建造以前，在建 筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高 地基土强度的方法。
堆载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。
5.14Cu p1 γD K 5.52Cu p1 K
《土力学》（陈仲颐编） P282
③对长条形填土，可根据Fellenius公式估算，即：
（2）计算第一级荷载下地基强度增长值。
f ( f f )
1 0 c
f — p1作用下，经过一段时间 ，地基中某点的抗剪强 度；
系统组成——排水系统 Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
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
（二） 砂井地基固结度的计算
砂井地基的固结度计算一般先假设荷载是瞬时施加的，然后
根据实际情况进行修正。 1．瞬时加荷条件下砂井地基固结度的计算 1940~1942年，巴伦（Barron）根据太沙基固结理论，提出砂井
的设计计算方法。
固结微分方程： 上式可分解为：
u 2u 2u 1 u cv 2 c H ( 2 ) t z r r r
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
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 Wick Drains
材料
sand
gravel
第二节
加固机理
排水垫层
水平排水盲沟
竖向排水体 加 固 软 土 层
1、排水固结法的原理
如上图所示，在建筑物修建前，通过排水 固结方法，施加△σ‘的固结压力，土样压缩曲
线为abc ，从a 点到c 点，孔隙比变化量为△e 。
卸除固结压力△σ‘，土样沿卸荷曲线cef回弹到f 点。再修建建筑物，相当于沿 fgc’ 的再压缩曲
1
f — 地基土天然抗剪强度；
0
Δ τ f c — 该点由于固结而增长的 强度，通常取固结度为 70%时强度增长值； η — 土体由于剪切蠕动而引 起强度衰减的折减系数 ，可取0.75～0.90 。
（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
2 (1 U rz )
2．逐渐加荷条件下地基固结度的计算 以上计算固结度的理论公式都是假设荷载是一次瞬间加足的。实际
工程中，荷载总是分级逐渐施加的。因此，根据上述理论方法求得的固结
时间关系或沉降时间关系都必须加以修正。目前常用的有改进的太沙基法 和曾国熙提出的改进的高木俊介法， （1）改进的太沙基法
堆载预压法的设计内容： （ 1 ）选择竖向排水体，确定其尺寸、间距、排列方式和 深度；
（2）确定预压荷载的大小、范围、速率和预压时间；
（3）计算地基的固结度、强度增长； （4）进行稳定性和变形计算。
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。 ①斯开普顿极限荷载半经验公式 《土力学地基基础》 P177
p2
5.52 f K
1
同样求出在 p2作用下地基固结度达 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。
（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
间(t- Ti/2)的固结度相同；
e、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。 对多级等速加荷，修正通式为：
U t U
/ 1
n
T T rz ( t n 1 n ) 2
Δ pn Δ p
式中 U t ' —多级等速加荷，t时刻修正后的平均固结度； U rz —瞬时加荷条件的平均固结度； Tn-1、Tn—分别为每级等速加荷的起点和终点时间（从时间0点起 算）。当计算某一级加荷期间t时刻的固结度时，则改为t； Δ pn—第n级荷载增量，如计算加荷过程中某一时刻t的固结度 时，则用该时刻相对应的荷载增量。 ∑Δp—各级荷载的累积值。
方法作如下假定：
a、每一级荷载增量Δpi所引起的固结过程是单独进行的，与上一级荷载增 量所引起的固结度无关； b、总固结度等于各级荷载增量作用下固结度的叠加； c、每一级荷载增量Δpi等速加荷经过时间t的固结度与在t/2时的瞬时加荷 的固结度相同，也即计算固结的时间为t/2。
d、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
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。
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。
2、排水固结法的应用范围
用于处理淤泥质土、淤泥、泥炭土和冲填土等饱和软粘土地 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
真空预压
Vacuum Consolidation
第三节 排水固结法设计计算
一、 设计前应取得的资料
1. 进行场地勘察，查明土层在水平和竖直方向的分布和变化、透水层的
位置及水源补给条件、地下水深度等
2. 进行室内土工试验，确定土的固结系数、孔隙比和固结压力关系、 三轴试验抗剪强度等 3.进行原位十字板剪切试验，确定各土层十字板抗剪强度。
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．砂井长度 根据现场各种因素定。（土层厚度、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
p1
5 B D Cu（ 1 0.2 ）（1 0.2 ） D K A B
K—安全系数，建议采用1.1～1.5； Cu—天然地基土的不排水抗剪强度（kPa）； D—基础埋置深度（m）； A、B—分别为基础的长边和短边（m）； γ —基底标高以上土的重度（kN/m3）。
②对饱和软粘土也可采用下式计算：
u z 2u z Cv t z 2
ur 2ur 1 ur Ch ( 2 ) r r t r
根据卡里罗理论：任意一点的孔隙水压力u有如下关系：
u ur u z u0 u0 u0
用固结度表示为：
1 U rz (1 U r )(1 U z )
（1）竖向固结度由太沙基一维理论计算。
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
（一）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，以及地基在批载
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％)。
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. 砂料： 宜选用中粗砂，其含泥量不能超过3%。 6. 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。
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。
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。
普通砂井
竖向排水体
排水系统
袋装砂井 塑料排水带
水平排水体——砂垫层
排水固结
加压系统
堆载法 真空法 降低地下水位法 电渗法 联合法
所允许的。
2. 超载预压
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
式中 St—时间t时地基的沉降量（mm）； Sd—瞬时沉降量（mm）；
U t—t时刻地基的平均固结度；