软土地基处理新技术 PPT课件

单元特性
2006.10.24
宏观现象
结构性软土压缩特性
1.9
1.8 A
1.7 1.6
z B y
C
校正曲线
¿×¶Ï ȱ¬£ e
1.5
重塑土样
D
1.4
1.3
1.2
薄壁土样
E
1.1
1
10
100
1000
• 压缩曲线由四段组成
ѹ Á¦ £¬ kPa
1：水平段（AB）2：弹性压缩段(BC) 3：结构破坏突降段（CD）4：重塑压缩段(DE)，最终交于0.42e0点。
Nov./1969
0
Apr./1970
2.5
Depth (m)
6
Oct./1971
7.2
8 10 12 14 16
1980年, cu = 70 kPa
软土地源自文库处理新技术
Dec./1972
14.26
Apr./1975
15.85
Apr./1980
17.5
线性 (Apr./1980
17.5) 线性 (Apr./1970
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煤场地表横断面沉降曲线
沉降(m)
离开斗轮机的水平距离（m）
-40
-20
0
20
0.5
实测值
计算值
0
-0.5
-1
-1.5
40
2001-1-7(279天) 2001-5-4(394天) 2002-3-7(701天) 2002-4-28(752天) 第一级加荷 第二级加荷 第四级加荷
节约预压（堆载或真空），缩短工期。
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塑料排水板施工扰动及其对沉降的影响
• 塑料排水板施工后 十字板强度平均值 减少11.8kPa，接 近50%的原始强度
加固层 （扰动）
下卧层
（未扰动）
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深度(m)
0 5
10
不排水抗剪强度cu(kPa)
20
40
60
孔压上升
堆载预压
孔压消散
孔隙比减小 压缩性降低 强度增加
真空预压
软土
基岩
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塑料排水板
排水系统：砂井、塑料排
水板、砂墙
关键问题： （1）加载过程中地基的 稳定性 （2）使用期内的工后沉 降
应用范围： 袋装砂井 煤场，海堤，场坪等
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排水固结——真空预压法
密封膜
大气压 大气压
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17m
12m
砂井
设计关键问题：控制加载速率和孔压上升
砂井 (2997根)
– 直径: 0.42 m, 长度:12~14 m – 三角形布置 – 间距: 3 m
控制加载速率
20 15 10
5 0 Nov-69 Nov-71 Nov-73 Nov-75 Nov-77 Nov-79
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• 现场监测
.
20m 30m
.
.
S10
S5
S9
S4 Uc
S13 S81 Ua S31 Ub S11
S12
Z1 Z2
sand
drain 3m
area
S7
S2
S6
S1
.
.
.
.
SS—--—--s表u明rfa沉c降ia监l s测et点tlement point ZZ—--—--深De层e沉p 降se监tt测lem点ent point UU—--—--P孔o压re监-w测a点ter pressure transducer
软土强度低 Cu=8~15Kpa，一次性堆填3m 高的路堤会引起滑坡
软土渗透性差 k=110-8 ~ 510-7cm/s 沉降稳定时间可能长达几十年， 例如杭甬高速公路运行10年后，实 测沉降速率达到1.0~5.0mm/月
软土具有结构性，结构破坏后工程特性显著降低
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7
6
2#
5
5#
4 9
10
11
Height of fill (m)
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孔压与填筑 高度的关系
填筑过程中土体强度指标变化（10年）
( 十字板试验)
0 0 2 4
Undrained shear Strength, Cu (kPa)
20
40
60
80
100
Month/Year Height of filling
-2 与斗轮机轨道中心线距离(m)
考虑软土结构性及其扰动后，计算沉降和实测沉降接近
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加固区和下卧层沉降
• 预压期间，排水板区固结沉降逐渐减小，下卧层沉降持续发展。工后 沉降中下卧层沉降将占较大比例。
• 准确预测下卧层的沉降发展规律，对以变形控制的深厚软基处理（尤 其未打穿处理情况）具有重要的意义。
500
600
700
800时间t(天
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考虑软土结构性后计算和实测的孔压
孔隙水压力/kPa
180 150 120
90 60 30
0 0
实测值(深度9m) 实测值(深度30m) 计算值(深度9m) 计算值(深度30m)
30m深度（未扰动）
9m深度（扰动）
200
400
600
800
时间/天
25 20 15 10
5 0
-5 16m
-10 -15 -20 -25 -30
Earth fill
muddy clay stiff silty clay
scale 0 5 10 15
淤泥质粘土
– 16m厚
– cu = 15 kPa 地基承载力 = 75 kPa – c = 0, = 26~28 地基承载力 = 2000 kPa
塑料排 水管
真空抽水
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排水固结—— IFCO强制固结法
砂墙
粘土密 封层
真空 抽水管
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排水固结法实例——杜湖水库
杜湖水库大坝砂井排水固结 (1970年) – 满足地基稳定性
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Elevation (m)
成的建（构）筑物。
160
140
120
碎石及砂作用的荷载
268 288
378 393
483 498
第二级
图 6.1.第 1 四 堆煤 级进度计划 第三级
588 598 (天)
荷载(KPa)
100
80
铺底煤
60
第一级 铺煤渣
40
设计加载计划 实际加载进度
20
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0
0
100
200
300
400
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陈云敏 童建国
浙江大学岩土工程研究所 浙江省电力设计院
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目录
1、地基处理技术背景 2、大面积荷载下软基处理技术 3、桩筏基础工作性状及分析方法 4、桩基施工质量控制和检测 5、结 论
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我国软土地基的分布
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Month/Year
Height of fill (m)
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Pore water pressure (m)
Dec.4, 1971 Dec.9, 1971 Dec.11
Dec.19, 1971 Jan.5, 1972
现场监测 大坝稳定性监测
沉降、水平位移、孔压
8
S超ur载charge
1:1
Pe永rm久an填en土t filling
超载横断面
Height of fill (m) 0.4m 2.40m 1.70m 0.2m
San砂d垫bla层nket 67m
4
加载过程
2
1988 1989
0
2
4
6
8 10 12 14
加E载la过ps程ed （tim月e）(Month)
岩土工程问题解决方法
外荷载
土
（固体颗粒、水和空气三相体）
基本理论
试验
工程特性
（变形、强度、渗透）
岩土工程问题解决方法： 基本理论 + 试验 + 工程实践
（设计方法、施工技术）
设计方法
施工技术
土工构筑物
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软土地基研究方法——多尺度认识土的特性
微观结构
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天津
湖北
江苏 浙江
广东
福建
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软土厚度：
15 m to 50 m
软土地区占国 土面积5％，GDP 占50％以上
软土地区大型 电厂分布密集
软土的工程特性
软土含水量高、孔隙比大、厚度深 >50%， e=1.2~2.0， H=15~50m
软土压缩性高 Cc=0.3~0.7，3m高的填土会引起1m的沉降
• 结构屈服应力比
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电厂基础工程设计原则
以控制地基稳定为主
– 海堤（江堤），煤场，场坪填土等
以控制变形为主
– 总沉降：主厂房，烟囱，冷却塔，建筑物等 – 工后沉降：道路，干煤棚等
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2、大面积荷载下软基处理技术
2.1 排水固结法 加载系统：堆载，大气压
80
施工后 施工前
15
20
25
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堆煤自预压进度计划
荷载(kPa) 156
156kPa
136
136kPa
106
–确保电厂试运行的用煤量; 76
–确保煤堆及地基自身稳定； 36
36kPa
76kPa
106kPa 煤作用的荷载
–确保煤场软基产生的沉降
和侧向变形不影响周围已建 0 18
180
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工后沉降
– 建成3年后总沉降149 mm – 建成4年后总沉降166 mm – 远大于控制标准 (60mm)
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排水固结法实例——温州发电厂煤场
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• 堆煤高度12m，平面 100×200m
通过控制堆煤的空间位置及时间速率，使堆煤过程中地基稳定， 产生的侧向变形和竖向变形不影响已建成的周边构筑物(如输煤栈桥、 斗轮机轨道等)。
关键问题
• 煤场地基预抬高应和其最终沉降基本相同 • 煤场加载过程地基应稳定 • 严格控制侧向变形，以免对周围环境造成过大影响 • 干煤棚等工后沉降满足要求
优点
2.5) 线性 (Oct./1971
地基承载力
= 350 kPa 7.2) 线性 (Dec./1972
14.26) 线性 (Apr./1975
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15.85) 线性 (Nov./1969
排水固结法实例——温州机场
温州机场跑道超载预压 (1988)
– 控制工后沉降
工后沉降要求 – 总沉降 < 60 mm – 差异沉降 < 30 mm
• 周边环境复杂，管线多 • 典型温州软土特点：
软土层深厚 H≈40m
高含水量 w=40%~80%
低强度 Cu=8~15kPa
高压缩性 Cc=0.3~0.7
低渗透性 K=110-8~510-7cm/s
堆煤自预压法
堆煤自预压法
先施工塑料排水板和砂垫层，然后利用已建好的输煤栈桥与煤系 统，直接堆煤自预压；
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• 场地典型地质剖面
Elevation /m
130m
Monitoring area
4 0 -4 -8 -12 -16 -20 -24 -28 -32
muddy clay mud
silty clay
软土厚度: 约 30 m
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• 存在问题
上覆荷重(Kpa) 100
0
-100 -200
离地表20m
-300
-400 -500
离地表1m
-600
0
50
100
150
200
250
300
软土总地沉基降处(m理m)新技术
时间(天)
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上覆荷重 设计堆载 离地表1m实测值 地表沉降计算值 离地表20m实测值 离地表20m计算值
下卧层沉降及工后沉降
– 场地填高2m – 如果不处理，地基沉降完成需要40年 – 实际工期：2年
• 解决方法
袋装砂井
– 处理深度: 20 m 部分打穿
超载预压
– 超载高度: 32 kPa
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• 部分打穿砂井地基
下卧层
砂井
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• 超载预压
58m
• 工后初期，由于处理区的排水条件较好，残余孔压消散较快，所 以处理区沉降占工后总沉降的比重较大；
• 随着时间推移，处理区变形很快趋于稳定，下卧层沉降逐渐成为 工后沉降的主要组成部分，约占70％左右。
0 -10 -20
-30 -40 -50 -60
Z1 Ub Uc
.
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• 实测沉降曲线
Settlement (mm) Height of fill (m)
4 2 0 200 400 600 800 1000 1200
1988 1989
2
4
6
8 加载1过0程 12（月）14
Elapsed time (Month)
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孔压变化情况
Depth (m)
0
5
10
15
20
25
Residual
pore pressure
30 0 20 40 60 80 100
Pore wate孔r p压re（sksPuar）e (kPa)
A填t t筑he完e成nd后of filling A预fte压r 半ha年lf-year preloading A超fte载r 卸the荷r后emoval of surcharge