真空预压法论文

真空预压法论文

真空预压法在软基处理中的效果分析

摘要：结合宁波某工程实例，对真空预压法加固软土地基的机理进行了阐述，利用现场监测数据，对表面沉降、分层沉降、孔隙水压力、水平位移的变化展开分析，并得出一些有益结论。

关键词：真空预压法；表面沉降；分层沉降；孔隙水压力；水平位移

1.真空预压法加固软基机理

通过增强原有土体强度以提高地基承载力是地基处理的主要目的，真空预压法的过程是利用抽水真空泵在砂垫层中形成一定的真空度，通过竖向排水体逐渐向下传递，使整个加固内的孔隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力，使得地基土体产生排水固结，已达到最终加固地基的目的。

根据太沙基有效应力原理有：σ=σ'+u(1)

两边微分并移项得：dσ'=dσ-u (2)

即：dσ'=-du(3)

式中，σ是总应力，σ'是有效应力，u是孔隙水压力。

对于真空预压，土体的总应力不变，由于孔隙水压力不断减小而造成土体有效应力不断增大。土体在增大的有效应力作用下进一步发生固结沉降，同时土体的强度得到提高。在真空预压过程中，由于真

空预压是一种球应力，三个方向的应力增量均相等，也就是说土体的有效主应力同步增大-du。同时，随着土体有效应力的增大，土体发生排水固结，最大剪应力与莫尔强度包络线对应点的距离增大，即逐渐远离破坏线，土体越来越安全。所以真空预压加固过程中不会出现地基失稳的现象。同时，真空预压过程中土体不会产生剪应力，地基土也不会发生剪切破坏。

2.现场监测

在本次工程中，根据真空预压法加固软土地基的特点，并结合现场情况，在加固区内共布设了两个全断面和三个普通断面。全断面的监测项目主要包括表面沉降、分层沉降和孔隙水压力等方面。普通断面监测项目为表面沉降。以下分析中以HQGDK1+220全断面为例。

2.1表面沉降。地表沉降是地基处理效果的最直观指标。在本试验段中，从2010年4月9日开始抽真空，8月9日停止抽真空，加固区内该断面发生累计沉降量为411mm，最大沉降量为路中沉降标。在抽真空初期，其沉降速率较大，中期由于有上部堆载作用，沉降加速，到后期沉降曲线趋于平缓，但仍在持续沉降，说明用真空预压法处理深厚软土地基时，其主固结沉降速率渐趋收敛，而其次固结沉降亦不容忽视，尤其对工后沉降有较高要求的软基而言。

2.2分层沉降。通过分层沉降的观测可以了解地基不同层位的压缩情况及固结情况，分析固结度，及时根据分层沉降变化规律，可进一步分析不同深度土的加固效果和加固影响深度。HQGDK1+220断

面共埋设分层沉降环14个，其分层沉降曲线如图所示。从图1可见，土体的沉降量主要发生在第7个沉降环以上的土体中，且沉降较均匀。这部分沉降占总沉降量的90%，从而可见真空预压法处理软基的深度较大。从断面的分层沉降的监测结果来看，分层沉降环的沉降量与表面沉降的监测结果吻合较好。

2.3孔隙水压力。在真空荷载的作用下，地基土体中的孔隙水压力不断减小。根据要求，在真空预压区HQGDK1+220断面布置了孔隙水压力计。该断面共五个孔隙水压力计，现场实测孔隙水压力时程曲线如图2所示。从孔隙水压力曲线来看，在抽真空阶段产生的超静孔隙水压力是负的，亦即孔隙水压力值随着抽真空时间的持续增加逐渐下降并趋于稳定;另一方面这种变化的趋势随深度的增加反而趋于不明显:6m处孔隙水压力变化明显，12、15m处孔隙水压力变化规律就不是很明显。这是因为真空度在砂井传递过程中会出现衰减。部分孔压计在施工过程中被破坏，后期数据无法采集。在卸载之后，孔隙水压力又回升至抽真空之前水平，此外，当上部进行堆载时，会造成孔压上升，然后再逐渐消散，随着深度的增加，孔压变化速度变缓。

3.结语

（1）真空预压能使地基产生较大的沉降速率，与此同时，真空预压阶段产生向内的水平位移，能提高路堤填筑过程的稳定性，从而

能有效地缩短工期。

（2）真空预压法的实质是在总应力基本不变的情况下，使孔隙水压力降低，有效应力增加，来达到加固的目的。

（3）真空预压加固深度较大，本次工程土体沉降主要发生在地表以下14m的土体中，且沉降均匀。

（4）机理分析表明，真空预压的直接作用范围可达到地表以下18m，抽真空导致的孔压降低从地表向下逐渐递减。

（5）真空荷载下，孔隙水压力不断减小，随着深度的增加减小的趋势变的不明显，堆载后，迅速增加，卸载后，孔隙水压力恢复到抽真空之前水平。