第五章 排水固结
排水固结法的原理
排水固结法的原理排水固结法是一种通过排水来加速土壤固结并降低地基沉降的工程处理方法。
它的原理是通过有效排水将地下水位降低，使土壤颗粒间的水分压力减小，从而引起土壤的固结。
在土壤中存在两种主要的水分：排水介质和吸力水。
排水介质是土壤中间隙的水分，它能够排除土壤中的多余水分，并通过排水系统排出。
吸力水则是被土壤颗粒固定的水分，它对土壤的稳定性和固结性质有重要影响。
排水固结法的原理可以分为排水阶段和固结阶段。
在排水阶段，采用合理的排水系统将排水介质从土壤中排出，降低土壤中的含水率和地下水位。
此时，土壤颗粒间的吸力水通过毛细作用逐渐被抽离，土壤颗粒之间的接触力得到增加，土壤团粒变得更加紧密。
排水过程中也会带走一部分颗粒与水经过筛网，这种淘洗作用将土壤中的粉状颗粒带走，使土壤结构的稳定度增加。
随着排水的进行，土壤中吸力水的减少使得土壤的孔隙压缩，颗粒之间的接触力增大，土壤的固结效应逐渐显现。
在水分排出后，土壤中存在若干气体和颗粒间的有机物、胶体物等杂质。
这些物质在排水后容易与土壤颗粒结合并沉积，从而进一步增加土壤的密实度。
在固结阶段，土壤的有效应力逐渐增加，土壤的压实程度也逐渐增大。
土壤的孔隙随着颗粒之间的接触而消失，土壤的导水能力进一步减小，使地下水位进一步下降。
同时，土壤的体积也逐渐减小，从而引起地基的沉降。
排水固结法的原理是基于排水和土壤固结之间的紧密联系。
通过排水可以有效地减小土壤中的水分压力，改变土壤的物理性质，使土壤颗粒间的接触力增大，从而加快土壤的固结过程。
通过控制排水的速度和水位的降低，可以实现对土壤的有效固结和地基沉降的控制。
需要注意的是，排水固结法的应用需要充分考虑地下水对地基的保护作用。
如果地下水起到承压支撑地基的作用，过快地排水可能会导致地基下沉和破坏。
因此，在进行排水固结处理时，需进行合理的排水方案设计和施工监控，以确保地基的安全稳定。
排水固结法
e0.025130
)
0.93
01:45
40
7、地基土的沉降计算
s sd sc ss
01:45
41
A、瞬时沉降计算
p B
Skempton（1955）弹性理论公式 Sd
0
E
1- 2
沉降系数ω值
受荷面形状
圆形 正方形 矩形
L/B
—— 1.00 1.5 3.0 6.0 10.0 30.0 100.0
般用Ca表示，称为土的
次固结指数。
次固结沉降量为
ss
n i 1
(hCa
lg
t2 t1
)i
01:45
44
•规范规定预压固结法地基最终沉降采用 经验公式：
s f
e0i e1i 1 e0i
hi
取值为1.1～1.4
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45
5.4 施工工艺
一、竖向排水体施工
1、普通砂井
•沉管法：静压法、锤击法、振动法
第五章 排水固结法
5.1 概述 5.2 加固原理 5.3 排水固结法的设计与计算 5.4 施工工艺 5.5 加固效果检验 5.6 工程实例
01:45
1
5.1 概述 排水加固法
排水系统 加压系统
竖向
横向
堆载预压 降水预压 真空预压 联合预压
适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、 填海（湖）造田。－－含水量、压缩性 高，强度、渗透性低。
29
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
01:45
30
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
01:45
31
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
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。
排水固结法原理,方法及适用范围什么
排水固结法原理，方法及适用范围什么排水固结法原理，方法及适用范围什么？3,排水固结法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。
在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。
排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是##地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。
加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。
为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。
(1)堆载预压法在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，到达预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载,再建造建筑物。
临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。
为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。
如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。
适用于软粘土地基。
(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。
砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。
适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
(3)真空预压法在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。
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。
(4)真空-堆载联合预压法当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。
适用于软粘土地基。
(5)降低地下水位法通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。
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
(精品)4.排水固结法
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统
Wick Drains
材料
sand
gravel
系统组成——排水系统
Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
降低地下水位能使: 1）土的性质得到改善； 2）地基发生附加沉降； 3）降低地基中的地下水位，使地基中的软土 承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固 结。
适用于: 砂土或软粘土层中存在砂或粉土的土层。
为加速其固结，往往设置砂井。
（a）天然面地下水； （b）有压地下水
④电渗法 在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流 电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，这种现 象称为电渗。 如将水在阴极排除而在阳极不予补充的情况下土 就会固结，引起土层的收缩。 适用于: 饱和粉土和粉质粘土
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 sdUtscss
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。
典型工程真空预压工艺设备平面和剖面图
用真空方法增加的有效应力
1983年开展了真空-堆载联合预压法，开发了一 套先进的工艺和优良的设备，取得了良好的效 果。该法得到国外专家的好评。
系统组成——加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
③降低地不水位法
利用井点抽水降低地下水位以增加土的自重 应力，达到预压加固的目的。
第四节换土垫层法第五节排水固结预压法
第五节排水固结预压法
4.稳定性分析 4.稳定性分析 由于地基土在预压荷载作用下可能失稳破 因此， 坏，因此，预压加载过程中必须验算每 级荷载下地基的稳定性。 级荷载下地基的稳定性。 进行稳定性分析时， 进行稳定性分析时，通常假定地基的滑动 面为圆筒面，可采用圆弧法（条分法） 面为圆筒面，可采用圆弧法（条分法） 进行分析。 进行分析。
& qi α Ut = ∑ [(Ti − Ti −1 ) − e β ∆ i =1 ∑ p
n
βt
(e βTi − e βTi −1 )]
考虑井阻和涂抹的影响，瞬时加载条件下， 考虑井阻和涂抹的影响，瞬时加载条件下， 固结时间t 固结时间t时竖井地基径向排水平均固结 8C 度可按下式计算： 度可按下式计算： − t
σ z + σ cz ≤ f az b( pk − pc ) σ =
z
b + 2z tan θ
lb( pk − pc ) σz = (b + 2 z tan θ )(l + 2 z tan θ )
第四节 换土垫层法
压力扩散角θ
z/b
换填材料 中砂、粗砂、砾砂、圆 粉质粘土、粉 粉质粘土、 中砂、粗砂、砾砂、 角砾、石屑、 砾、角砾、石屑、 煤灰 卵石、碎石、 卵石、碎石、矿渣 0.25 ≥0.5 20° 20° 30° 30° 6° 23° 23° 灰土
第五节排水固结预压法
3.排水过程中地基强度增长值的推算 在预压荷载作用下，地基土在某一时刻t的 抗剪强度τft为:
τ ft = τ f 0 + ∆σ zU t tan φcu
τf0——地基中某点在加荷前的天然土抗
剪强度，kPa。其值可由十字板剪切试验 测定； Δσz——预压荷载引起的该点附加竖向压 力； Ut——该点土的固结度
排水固结法原理
排水固结法原理排水固结法是一种广泛应用于加固软土地基的方法，其主要原理是通过排水和加压，使软土地基中的孔隙水和压力得到有效排除，从而达到加固地基的目的。
排水固结法主要包括预压堆载法和砂井法两个方面，以下将对这两种方法进行详细介绍。
1.预压堆载法预压堆载法是一种通过在软土地基上堆载重物，使地基产生一定的正压力，从而降低孔隙水压力，使有效应力增加，地基得到固结的方法。
预压堆载法具有施工简单、效果显著等优点，被广泛应用于加固软土地基的工程实践中。
预压堆载法的计算主要包括确定堆载重量、堆载时间以及卸载时间等因素。
在计算过程中，需要对地基的沉降、稳定以及承载力等方面进行综合考虑，以确定最佳的堆载重量和时间。
同时，为了确保预压堆载法的实施效果，需要注意控制加载速度，避免因加载过快导致地基破坏。
2.砂井法砂井法是一种通过在软土地基中设置砂井，使地基中的孔隙水从砂井中排出，从而达到加固地基目的的方法。
砂井法具有排水效果好、施工速度快等优点，被广泛应用于处理大面积软土地基的工程实践中。
砂井法的计算主要包括确定砂井的直径、深度以及间距等因素。
在计算过程中，需要对地基的渗透性、砂井材料的性质以及排水效果等方面进行综合考虑，以确定最佳的砂井直径、深度和间距。
同时，为了确保砂井法的实施效果，需要注意控制砂井的设置密度和排水速度，避免因排水过快导致地基失稳。
3.联合应用为了更好地满足实际工程需求，有时需要将预压堆载法和砂井法联合应用，以达到更好的加固效果。
联合应用的优势在于：(1)排水和加压同时作用，能够更有效地排除孔隙水和增加有效应力，提高地基的承载能力和稳定性；(2)能够处理较复杂的地基情况，如大面积软土地基、地质条件较差等地基问题；(3)可以根据实际工程需求进行优化调整，如改变堆载重量、砂井直径和深度等参数，以达到最佳加固效果。
联合应用时，需要综合考虑各种因素，包括地基条件、材料性质、施工环境等，以确保联合加固方案的合理性和可行性。
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。
试述排水固结法的原理
试述排水固结法的原理
排水固结法是一种通过排水来改善土壤力学性质的地基处理方法。
其原理基于以下两个主要方面：
1. 排水原理：当土壤中存在过多的水分时，土壤颗粒之间会浸润大量的水分，导致土壤颗粒间隔过近，土壤中的毛细管力和吸力增大，从而引起土壤的吸水能力提高，土壤变得饱和、坚稳度下降。
进一步，饱和土壤中排水困难，水分引起地基下沉，增大了地基沉降的风险。
通过排水，可以将土壤中的过剩水分排除，降低土壤饱和度，减小土壤颗粒间的毛细管力和吸力，进而恢复土壤的坚稳度。
2. 固结原理：当排水降低土壤饱和度时，土壤内部的水分压力会减小，土壤颗粒之间的接触面增大。
此时，排水孔洞的形成使得土壤颗粒能够更好地贴紧在一起，含水量减少，遇到外力时，土壤颗粒直接之间的摩擦力和抗剪强度增大，地基的承载能力提高。
另外，排水也能够减少土壤的压缩性和蠕变性，使土壤变得更加稳定。
通过以上的排水和固结原理，排水固结法能够通过控制土壤中的水分，提高土壤的坚稳度，增加地基的承载能力，以及减少地基的沉降和变形。
在实际工程中，排水固结法常被用于解决土壤条件较差或需要增加承载力的地基处理。
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井阻和涂抹作用
在实际砂井施工中，由于沉管对周围土体 的扰动和重塑作用，在砂井周围形成了一个“涂 抹区”，使该区内土渗透性降低，压缩性增大。 在土中水向砂井渗流过程中，砂料对渗流产 生的阻力也会影响土层的固结速率。 井阻和涂抹作用对固结速率的影响有时十分 显著。比如宁波机场袋装砂井场地，在堆载205天 后，考虑井阻与涂抹作用影响的地基实际平均 固结度仅为按理想砂井地基计算的固结度0.81倍。
1.00 1.5 3.0 6.0 10.0 30.0 100.0
1.12 1.36 1.78 2.23 2.53 3.23 4.00
0.56 0.68 0.89 1.12 1.27 1.62 2.00
0.95 1.15 1.52 1.96 2.25 2.88 3.70
0.88 1.08 1.44 — 2.12 — —
第五章 排水固结法
5.1 概述 5.2 加固原理 5.3 排水固结法的设计与计算 5.4 施工工艺 5.5 加固效果检验 5.6 工程实例
5.1 概 述
排水固结法能解决软粘土地基的沉降和稳定问题。可使 地基的沉降在预压期间基本完成或大部分完成，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。
n
q1 t t1 t 0 (t1 t0 ) e (e e ) p q2 t t3 t 2 (t3 t 2 ) e (e e ) p 6 0.081 0.0251120 0.025110 0 ( 10 0 ) e ( e e ) 100 0.0251 4 0.081 0.0251120 0.025140 0.025130 (40 30) e (e e ) 100 0.0251 0.93
二、确定排水砂垫层材料和厚度；
1、材料：中粗砂，粘粒含量不宜大于3％， 砂料中可混有少量粒径小于50mm的砾石，渗 透系数大于10－2 cm/s。 2、厚度：小于500mm。
一、选择砂井或塑料排水带，确定其断面尺寸、间 距、排列方式和深度； 二、确定排水砂垫层材料和厚度； 三、确定预压区范围、预压荷载大小、荷载分级、 加载速率和预压时间； 四、计算地基土的固结度
解：
解：
8
2
0.81
8Ch 2Cv 2 Fn d e 4H 2 d e 1.05l 1.47m, n d e / d w 1.47 / 0.07 21 n2 3n 2 1 则Fn 2 ln(n) 2.3 2 n 1 4n 8Ch 2Cv 8 1.8 103 2 1.8 103 2 2 2 Fn d e 4H 2.3 147 4 20002
n n
C、次固结沉降计算
次固结段（基本上是一
条直线）的斜率反映土
的次固结变形速率，一 般用Ca表示，称为土的 次固结指数。 次固结沉降量为
7、地基土的沉降计算
s sd sc ss
A、瞬时沉降计算
Skempton（1955）弹性理论公式
Sd
p0 B E
1-
2
沉降系数ω值
受荷面形状 圆 形 L/B —— 中 点 1.00 矩形角点， 圆形周边 0.64
平均值 0.85
刚性基础 0.79
正 方 形 矩 形
ft f 0 ∆ zUt tancu
6、地基土的抗滑稳定性验算
采用条分法计算抗滑力矩与滑动力矩之比定义 为抗滑稳定系数。
工程实例1： 某建筑地基地层为淤泥质黏土，纵向与横向固结系 数为1.8×10-3cm2/s，受压土层厚20m，袋装砂井直径 700mm，呈等边三角形排列，间距1.4m，深度20m， 底部不透水，砂井打穿受压土层。预压荷载总压力为 100kPa，分两级等速加载，如下所示，计算堆载预压 120d后，地层的平均固结度。（不考虑竖井井阻和涂 抹影响）。
3 堆 载 预 压 加 荷 设 计 与 计 算 流 程
加荷速率和加荷大小：取决于地基土的强度和稳定性 1、利用地基土的天然抗剪强度—第一级容许施加的荷 不排水抗剪强度 载P1。 P1＝5.52 cu / k
安全系数
2、计算第一级荷载P1下地基强度增长值。
折减系数
p
Cu1 (Cu C )
l边长
de
一、选择砂井或塑料排水带，确定其断面尺寸、 间距、排列方式和深度；
1、dw：（原则上越密越好） 普通砂井 300～500mm； 袋装砂井 70～120mm。 塑料排水带 d w
2(b Байду номын сангаас )
厚度 b ——宽度
2、间距 l ——可按井径比n选用。 n＝de/dw 塑料排水带或袋装砂井n＝15～22； 普通砂井n＝6～8
1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算 2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算 3、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算（考虑涂抹和 井阻影响） 4、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算（考虑涂 抹和井阻影响）
1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算
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。p72 假设 1、影响范围，圆柱体 2、荷载瞬时施加 3、土体仅竖向变形，a，k常数 4、土体完全饱和
e e1
e2
s
z t p
5.2 加固原理（堆载预压法）
普通砂井 排水 袋装砂井 塑料排水板
UZ 1
Tv
8
2
exp( 2Tv / 4)
砂垫层
k (1 e1 ) cv a
cv t 2 H
竖井？p68
砂井
第五章 排水固结法
5.1 概述 5.2 加固原理 5.3 排水固结法的设计与计算 5.4 施工工艺 5.5 加固效果检验 5.6 工程实例
注：平均值指柔性基础面积范围内各点的平均值
B、固结沉降计算
Ai Ai 1 p0 si si si1 ( zi i zi 1 i 1 ) Esi Esi
p0 s si ( zi i zi 1 i 1 ) i 1 i 1 Esi
' u1
o
t
3、计算P1作用下达到固结度70％所需的时间（可由 固结度与时间的关系求得） ——确定第二级荷载开始施加的时间。 4、根据Cu1计算第二级所施加的荷载P2。
P2＝5.52cu1/k
5、计算P2作用下地基固结后强度值Cu2。
Cu 2 (Cu1 C )
' u2
依次按上述步骤，算出各级加荷荷载Pi和加荷时间， 直到超出设计荷载。 6、需进行每一级荷载下地基稳定性验算。
7 2.90810（ 1 / s） 0.0251 (1 / d )
第一级加荷速率为 60 / 10 6(kPa / d ) 第二级加荷速率为 40 / 10 4(kPa / d )
解： 则地基预压 120d后总固结度为
qi t Ti Ti 1 Ut ' (Ti Ti 1 ) e (e e ) i 1 p
d e 1.05l d e 1.13l 等边三角形 正方形
dw de
3、深度
应根据地基的稳定性、变形要求和工期 确定。（反复试算） 至少应超过最危险滑动面2m。
一、选择砂井或塑料排水带，确定其断面尺寸、间 距、排列方式和深度； 二、确定排水砂垫层材料和厚度； 三、确定预压区范围、预压荷载大小、荷载分级、 加载速率和预压时间； 四、计算地基土的固结度
分级堆载 竖向排水砂井、塑料排水板 水平排水垫层
真空预压不会失稳
真空预压
-u
系统组成——加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
FLASH
降水预压
后退
排水固结法的主要目的： • 减少地基沉降，使地基的沉降在加载预压期间 大部分或基本完成； • 通过排水固结，加速地基土抗剪强度的增长， 提高地基强度及稳定性； • 消除欠固结软土地基中桩的负摩阻力，并可消 除竣工后地基的不均匀沉降等。
5.2 加固原理
土的固结就是孔隙水压消散和有效应力不断增加的过程， 这一过程遵循有效应力原理：
u
5.2 加固原理
堆载预压 加压系统 降水预压 真空预压
u
st u u U 1 s
联合预压
5.2 加固原理（堆载预压法） 加压
原位自重应力 s 附加应力 z 预加压力 t=(1.2~1.5) z （超载预压法）
工程应用：路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑 对象：软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土
5.1 概 述
加压系统
排水系统
5.1 概述
竖向 排水系统
排水加固法 加压系统 横向 堆载预压 真空预压 降水预压
前进
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统 Wick Drains
材料
sand
gravel
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
后退
系统组成——加压系统
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
堆载预压
2 1
堆载过快易失稳
总固结度（大于30%时）：
U rz 1 8 e t
2
8c H 2 cv 2 Fde 4 H 2
故
8 t ln 2 (1 U rz )
1
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算