排水固结法处理软弱地基.ppt
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排水固结法处理软弱地基中国瑞林怡丰特工友情制作中国瑞林怡丰特工友情制作概述排水固结法是处理软黏土地基的有排水固结法是处理软黏土地基的有效方法之一。
该法是对天然地基，或先效方法之一。
该法是对天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的预压，使土体中的孔隙水排出孔隙水排出，逐渐固逐渐固结结，地基发生沉降，同时强度逐步提高，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。
的方法。
nn排水固结法可解决以下两个问题：
排水固结法可解决以下两个问题：
nn
（1）沉降问题沉降问题。
使地基的沉降在加。
使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建筑载预压期间大部分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
降差。
nn
（2）稳定问题稳定问题。
加速地基土的抗剪。
加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。
稳定性。
nn排水固结法适用于处理排水固结法适用于处理淤泥质土淤泥质土、淤泥淤泥和和冲填土冲填土等等饱和黏性土饱和黏性土地基。
地基。
nn排水固结法是由排水固结法是由排水系统排水系统和和加压系统加压系统两部两部分共同组合而成。
分共同组合而成。
nn
（1）排水系统排水系统水平排水垫层和竖向排水体水平排水垫层和竖向排水体构成。
竖向排水体可选用普通砂井、袋装构成。
竖向排水体可选用普通砂井、袋装砂井或塑料排水板。
砂井或塑料排水板。
nn
（2）加压系统加压系统即是起固结作用的荷载，它即是起固结作用的荷载，它使地基土的固结压力增加而产生固结。
使地基土的固结压力增加而产生固结。
nn工程上广泛使用且行之有效的增加固结压工程上广泛使用且行之有效的增加固结压力的方法是力的方法是堆载法堆载法，此外，还有，此外，还有真空法真空法、降低地下水位法降低地下水位法、电渗法电渗法和和联合法联合法。
nn排水固结法的设计，主要是根据上排水固结法的设计，主要是根据上部结构荷载的大小、地基土的性质以及部结构荷载的大小、地基土的性质以及工期要求、确定竖向排水体的直径、间工期要求、确定竖向排水体的直径、间距、深度和排列方式；确定预压荷载的距、深度和排列方式；确定预压荷载的大小和预压时间，使通过预压，地基能大小和预压时间，使通过预压，地基能满足建筑物对变形和稳定性的要求。
满足建筑物对变形和稳定性的要求。
塑料排水板插板机塑料排水板插板机堆载预压法设计计算nn一、堆载预压的计算步骤一、堆载预压的计算步骤nn因软黏土地基抗剪强度较低，无论直接建因软黏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造建筑物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而速加载，而必须分级逐渐加荷必须分级逐渐加荷，待前期荷载，待前期荷载下下地基强度增加到足以加下一级荷载时地基强度增加到足以加下一级荷载时才可才可加下一级荷载。
具体计算步骤是，首先用简加下一级荷载。
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，其核这一加荷计划下地基的稳定性和沉降，其步骤如下：
步骤如下：
nn11利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载许施加的荷载许施加的荷载许施加的荷载pp11，一般可以软基的承载力：
，一般可以软基的承载力：
，一般可以软基的承载力：
，一般可以软基的承载力：
nn22计算第一级荷载下地基强度增长值计算第一级荷载下地基强度增长值计算第一级荷载下地基强度增长值计算第一级荷载下地基强度增长值。
在。
在。
在。
在pp11荷载作荷载作荷载作荷载作用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高以用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高以用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高以用下，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后的地基强度为后的地基强度为后的地基强度为ccu1u1：
nn33计算计算计算计算pp11作用下达到所确定固结度所需要的时间。
作用下达到所确定固结度所需要的时间。
作用下达到所确定固结度所需要的时间。
作用下达到所确定固结度所需要的时间。
目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级目的在于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。
荷载开始施加的时间。
荷载开始施加的时间。
荷载开始施加的时间。
nn4根据第二步所得到的地基强度根据第二步所得到的地基强度cu1计计算第二级所能施加的荷载算第二级所能施加的荷载p2。
p2可近似可近似地按下式估算：
地按下式估算：
nnnn同样，求出在同样，求出在p2作用下地基固结度达作用下地基固结度达70时的强度以及所需要的时间，然后计时的强度以及所需要的时间，然后计算第三级所能施加的荷载，依次可计算算第三级所能施加的荷载，依次可计算出以后的各级荷载和停歇时间。
出以后的各级荷载和停歇时间。
nn5按以上步骤确定的加荷计划进行每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。
如稳定一级荷载下地基的稳定性验算。
如稳定性不满足要求，则调整加荷计划。
性不满足要求，则调整加荷计划。
nn6计算预压荷载下地基的最终沉降量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。
的在于确定预压荷载卸除的时间。
nn二、超载预压二、超载预压nn对沉降有严格限制的建筑对沉降有严格限制的建筑，应采用，应采用超载预压法处理地基。
经超载预压后，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，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。
结变形，并推迟次固结变形的发生。
塑料排水板固结设计计算nn19251925年，丹尼尔年，丹尼尔.莫兰将垂直砂井用于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费城奥克兰海湾大桥公路软土地基的加固，固，19261926年获得专利。
年获得专利。
nn砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按经验设计。
经验设计。
1940194019421942年，巴隆（年，巴隆（BarronBarron）根据太沙基的固结理论，提出砂井法的设计根据太沙基的固结理论，提出砂井法的设计计算方法。
我国从计算方法。
我国从2020世纪世纪5050年代起，开始应年代起，开始应用砂井法。
（现在常用塑料排水板代替砂井）用砂井法。
（现在常用塑料排水板代替砂井）。
nn塑料排水板主要适用于塑料排水板主要适用于塑料排水板主要适用于塑料排水板主要适用于没有较大集中荷载没有较大集中荷载没有较大集中荷载没有较大集中荷载的的的的大面积荷重大面积荷重大面积荷重大面积荷重或或或或堆土荷重堆土荷重堆土荷重堆土荷重工程，例如水库土坝、油工程，例如水库土坝、油工程，例如水库土坝、油工程，例如水库土坝、油罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工建罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工建罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工建罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工建筑物等工程。
筑物等工程。
筑物等工程。
筑物等工程。
nn一、排水板设计一、排水板设计一、排水板设计一、排水板设计nn砂井设计包括当量直径、间距、深度、排列砂井设计包括当量直径、间距、深度、排列砂井设计包括当量直径、间距、深度、排列砂井设计包括当量直径、间距、深度、排列方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。
方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。
方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。
方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。
nn（11）塑料排水板当量直径和间距）塑料排水板当量直径和间距）塑料排水板当量直径和间距）塑料排水板当量直径和间距nn塑料排水板的当量直径塑料排水板的当量直径塑料排水板的当量直径塑料排水板的当量直径ddpp计算计算计算计算:
常用的SPB100型，塑料排水板宽度b=100mm；厚度=4mm（22）有效排水直径有效排水直径ddee：
nn排水竖井的平面布置可采用等边三角排水竖井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。
竖井的有效排水直径形或正方形排列。
竖井的有效排水直径ddee与问距与问距ll的关系为：
的关系为：
nn等边三角形排列等边三角形排列等边三角形排列等边三角形排列ddee1.051.05llnn正方形排列正方形排列正方形排列正方形排列ddee1.131.13ll（33）塑料排水板井径比）塑料排水板井径比）塑料排水板井径比）塑料排水板井径比:
nn对塑料排水板可取对塑料排水板可取对塑料排水板可取对塑料排水板可取ddwwddpp即：
即：
即：
即：
塑料排水板的井径比可塑料排水板的井径比可塑料排水板的井径比可塑料排水板的井径比可按按按按nnnn1515151522222222选用选用选用选用（4）排水板布置范围）排水板布置范围nn排水板的布置范围一般可由基础的轮廓线向排水板的布置范围一般可由基础的轮廓线向外增大约外增大约24m。
（5）砂料砂料nn宜选用中粗砂，其含泥量不能超过宜选用中粗砂，其含泥量不能超过3。
（6）砂垫层）砂垫层nn排水板顶部铺设砂垫层，可使砂井排水有排水板顶部铺设砂垫层，可使砂井排水有良好的通道，将水排到工程场地以外。
良好的通道，将水排到工程场地以外。
二、固结计算二、固结计算二、固结计算二、固结计算nn平均固结度采用下式计算：
平均固结度采用下式计算：
平均固结度采用下式计算：
平均固结度采用下式计算：
其中：
其中：
其中：
其中：
UUUUtttttttt时间地基的平均固结度时间地基的平均固结度时间地基的平均固结度时间地基的平均固结度qqqqiiii第第第第iiii级荷载的加载速率（级荷载的加载速率（级荷载的加载速率（级荷载的加载速率（kpa/dkpa/dkpa/dkpa/d）pppp各级荷载的累加值（各级荷载的累加值（各级荷载的累加值（各级荷载的累加值（kPakPakPakPa）TTTTi-1i-1i-1i-1,T,T,T,Tiiii分别为第分别为第分别为第分别为第iiii级荷载加载的起始和终止时间（从零级荷载加载的起始和终止时间（从零级荷载加载的起始和终止时间（从零级荷载加载的起始和终止时间（从零点起算）（点起算）（点起算）（点起算）（dddd）,参数参数参数参数nn三、沉降计算三、沉降计算三、沉降计算三、沉降计算nn地基土的总沉降一般包括地基土的总沉降一般包括地基土的总沉降一般包括地基土的总沉降一般包括瞬时沉降瞬时沉降瞬时沉降瞬时沉降、固结沉降固结沉降固结沉降固结沉降和和和和次固结沉降次固结沉降次固结沉降次固结沉降三部分。
三部分。
三部分。
三部分。
nn瞬时沉降瞬时沉降瞬时沉降瞬时沉降是在荷载作用下由于土的畸变所引起，是在荷载作用下由于土的畸变所引起，是在荷载作用下由于土的畸变所引起，是在荷载作用下由于土的畸变所引起，并在荷载作用下立即发生的。
并在荷载作用下立即发生的。
并在荷载作用下立即发生的。
并在荷载作用下立即发生的。
nn固结沉降固结沉降固结沉降固结沉降是由于孔隙水的排出而引起土体积减是由于孔隙水的排出而引起土体积减是由于
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