排水固結(jié)法

1、第五章 排水固結(jié)法,5.1 概述5.2 加固原理5.3 排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.4 施工工藝5.5 加固效果檢驗(yàn)5.6 工程實(shí)例,06:42,1,5.1 概述,排水加固法,,堆載預(yù)壓,降水預(yù)壓,真空預(yù)壓,適用于飽和軟粘土：淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、 填海（湖）造田。－－含水量、壓縮性 高，強(qiáng)度、滲透

2、性低。,排水系統(tǒng),加壓系統(tǒng),,,豎向,橫向,聯(lián)合預(yù)壓,06:42,2,排水固結(jié)法,06:42,3,,真空預(yù)壓,,,,,,,??,,-u,,06:42,4,堆載預(yù)壓,,,,1,2,? 分級(jí)堆載? 豎向排水砂井、塑料排水板? 水平排水墊層,堆載過(guò)快易失穩(wěn),,真空預(yù)壓不會(huì)失穩(wěn),,,,,06:42,5,堆載預(yù)壓的加載速率,,,,,,,,p,t,06:42,6,排水固結(jié)法的主要目的：,減少地基沉降，使地基的沉降在加載預(yù)壓期間 大部分或基

3、本完成；通過(guò)排水固結(jié)，加速地基土抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，提高地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性；消除欠固結(jié)軟土地基中樁的負(fù)摩阻力，并可消除竣工后地基的不均勻沉降等。,06:42,7,第五章 排水固結(jié)法,5.1 概述5.2 加固原理5.3 排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.4 施工工藝5.5 加固效果檢驗(yàn)5.6 工程實(shí)例,06:42,8,5.2 加固原理,土的固結(jié)就是孔隙水壓消散和有效應(yīng)力不斷增加的過(guò)程，這一過(guò)程遵循有效應(yīng)力原理：,06:42,9,堆載預(yù)壓

4、,降水預(yù)壓,真空預(yù)壓,加壓系統(tǒng),,聯(lián)合預(yù)壓,5.2 加固原理,06:42,10,5.2 加固原理（堆載預(yù)壓法）,原位自重應(yīng)力 ?s 建筑物附加應(yīng)力 ?z 預(yù)加壓力 ?t=(1.2~1.5) ?z （超載預(yù)壓法）,加壓,,06:42,11,砂井,排水,,普通砂井,袋裝砂井,塑料排水板,砂墊層,5.2 加固原理（堆載預(yù)壓法）,06:42,12,第五章 排水固結(jié)法,5.1 概述5.2 加固原理5.3 排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與

5、計(jì)算5.4 施工工藝5.5 加固效果檢驗(yàn)5.6 工程實(shí)例,06:42,13,5.3排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算－堆載預(yù)壓,一、選擇砂井或塑料排水帶，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；二、確定排水砂墊層材料和厚度；三、確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間；四、計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑穩(wěn)定性和變形,06:42,14,5.3排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算－堆載預(yù)壓,,,砂井,dw,,,,,,de,,,dw,0

6、6:42,15,一、選擇砂井或塑料排水帶，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；1、dw：（原則上越密越好） 普通砂井 300～500mm； 袋裝砂井 70～120mm。 塑料排水帶,06:42,16,,2、間距l(xiāng) ——可按井徑比n選用。 n＝de/dw塑料排水帶或袋裝砂井n＝15～22；普

7、通砂井n＝6～8,06:42,17,一、選擇砂井或塑料排水帶，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度； 3、深度 應(yīng)根據(jù)建筑物對(duì)地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定。（反復(fù)試算） 至少應(yīng)超過(guò)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面2m。,06:42,18,一、選擇砂井或塑料排水帶，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；二、確定排水砂墊層材料和厚度；三、確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間；四、計(jì)算地基土的固結(jié)度

8、、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑穩(wěn)定性和變形,5.3排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算－堆載預(yù)壓,06:42,19,1、材料：中粗砂，粘粒含量不宜大于3％，砂料中可混有少量粒徑小于50mm的礫石，滲透系數(shù)大于10－2 cm/s。 2、厚度：小于500mm。,二、確定排水砂墊層材料和厚度；,06:42,20,三、確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間；,5.3排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算－堆載預(yù)壓,06:42,21,堆載預(yù)壓加荷設(shè)計(jì)與計(jì)算流程,06

9、:42,22,,,,,t,o,p,,,,,,加荷速率和加荷大?。喝Q于地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性1、利用地基土的天然抗剪強(qiáng)度—第一級(jí)容許施加的荷載P1。 P1＝5.52cu/k2、計(jì)算第一級(jí)荷載P1下地基強(qiáng)度增長(zhǎng)值。,06:42,23,p1,3、計(jì)算P1作用下達(dá)到固結(jié)度70％所需的時(shí)間（可由固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得）——確定第二級(jí)荷載開始施加的時(shí)間。4、根據(jù)Cu1計(jì)算第二級(jí)所施

10、加的荷載P2。5、計(jì)算P2作用下地基固結(jié)后強(qiáng)度值Cu2。依次按上述步驟，算出各級(jí)加荷荷載Pi和加荷時(shí)間，直到超出設(shè)計(jì)荷載。6、需進(jìn)行每一級(jí)荷載下地基穩(wěn)定性驗(yàn)算。,P2＝5.52cu1/k,06:42,24,四、計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑穩(wěn)定性和變形。 根據(jù)各級(jí)荷載下不同時(shí)間的固結(jié)度，推算地基強(qiáng)度的增長(zhǎng)值，分析地基的穩(wěn)定性，確定相應(yīng)的加荷計(jì)劃。,堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題,06:42,25,1、瞬間加

11、荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算2、多級(jí)逐漸加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算3、瞬間加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算（考慮涂抹和井阻影響）4、多級(jí)逐漸加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算（考慮涂抹和井阻影響）,06:42,26,可以分解成兩個(gè)方向的固結(jié)問(wèn)題疊加（ Carrillo ）,三維滲流固結(jié)問(wèn)題,其中,1、瞬間加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算,06:42,27,06:42,28,求解，得到,其中,—固結(jié)度,—井徑比,查表取值,增加井徑dw與減小

12、間距de哪個(gè)有效？,06:42,29,2、多級(jí)逐漸加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算,06:42,30,2、多級(jí)逐漸加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算,06:42,31,2、多級(jí)逐漸加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算,06:42,32,井阻和涂抹作用 在實(shí)際砂井施工中，由于沉管對(duì)周圍土體的擾動(dòng)和重塑作用，在砂井周圍形成了一個(gè)“涂抹區(qū)”，使該區(qū)內(nèi)土滲透性降低，壓縮性增大。 在土中水向砂井滲流過(guò)程中，砂料對(duì)滲流產(chǎn)生的阻

13、力也會(huì)影響土層的固結(jié)速率。 井阻和涂抹作用對(duì)固結(jié)速率的影響有時(shí)十分顯著。比如寧波機(jī)場(chǎng)袋裝砂井場(chǎng)地，在堆載205天后，考慮井阻與涂抹作用影響的地基實(shí)際平均固結(jié)度僅為按理想砂井地基計(jì)算的固結(jié)度0.81倍。,06:42,33,3、瞬時(shí)加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算（考慮涂抹和井阻影響）,06:42,34,4、多級(jí)逐級(jí)加荷條件下砂井地基固結(jié)度計(jì)算（考慮涂抹和井阻影響）,06:42,35,5、地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算,6、地基土的

14、抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 采用條分法計(jì)算抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比定義為抗滑穩(wěn)定系數(shù)。,06:42,36,工程實(shí)例1： 某建筑地基地層為淤泥質(zhì)黏土，縱向與橫向固結(jié)系數(shù)為1.8×10-3cm2/s，受壓土層厚20m，袋裝砂井直徑700mm，呈等邊三角形排列，間距1.4m，深度20m，底部不透水，砂井打穿受壓土層。預(yù)壓荷載總壓力為100kPa，分兩級(jí)等速加載，如下所示，計(jì)算堆載預(yù)壓120d后，地層的平均固結(jié)

15、度。（不考慮豎井井阻和涂抹影響）。,06:42,37,解：,06:42,38,解：,06:42,39,解：,06:42,40,7、地基土的沉降計(jì)算,06:42,41,A、瞬時(shí)沉降計(jì)算,Skempton（1955）彈性理論公式,注：平均值指柔性基礎(chǔ)面積范圍內(nèi)各點(diǎn)的平均值,沉降系數(shù)ω值,06:42,42,B、固結(jié)沉降計(jì)算,06:42,43,C、次固結(jié)沉降計(jì)算,次固結(jié)段（基本上是一條直線）的斜率反映土的次固結(jié)變形速率，一般用Ca表示，稱為土

16、的次固結(jié)指數(shù)。,次固結(jié)沉降量為,06:42,44,規(guī)范規(guī)定預(yù)壓固結(jié)法地基最終沉降采用 經(jīng)驗(yàn)公式：,06:42,45,5.4 施工工藝,一、豎向排水體施工1、普通砂井沉管法：靜壓法、錘擊法、振動(dòng)法水沖法鉆孔法2、袋裝砂井導(dǎo)管式振動(dòng)打設(shè)機(jī)械 施工順序P86,06:42,46,3、塑料排水板矩形導(dǎo)管式振動(dòng)打設(shè)機(jī)械 施工順序P87,二、橫向排水體施工 考慮地基土條件采用不同施工方法，P88。,三、加壓系統(tǒng)施工

17、 建筑物本身荷載 外加預(yù)壓荷載（面積、速率、計(jì)劃） 減小孔隙水壓力,06:42,47,5.5 加固效果檢驗(yàn)（自學(xué)）5.6 工程案例P92,06:42,48,作 業(yè) 某建筑地基的地層為淤泥質(zhì)黏土，中等靈敏度，固結(jié)系數(shù) ，受壓土層厚20m，袋裝砂井為等邊三角形排列，間距l(xiāng)＝1.4m，深度H=20m。砂井底部為不透水層，砂井打穿受壓