地基处理第八章排水固结法共44页

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• 二、堆载预压法设计 • • 堆载预压法处理地基的设计应包括下列内容： • (一） 选择塑料排பைடு நூலகம்带或砂井，确定其断面尺寸、
间距、排列方式和深度； （二） 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； • （三） 计算地基土的固结度、强度增长、抗滑
稳定性和变形
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• （一）选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸、 间距、排列方式和深度；
n
U t
i 1
qi p[T (iT i 1)et(eT i eT i 1)]
• 式中 U — t时间地基的平均固结度；qi———第 i级荷载的加 载速率 （kPa/d）；∑⊿p———各级荷载的累加值 （kPa）； Ti-1，Ti———分别为第 i级荷载加载的起始和终止时间 （从零 点起算） （d），当计算第 i级荷载加载过程中某时间 t的固结 度时， Ti改为 t；α、β———参数，根据地基土排水固结条件 按表 5 2 7采用。对竖井地基，表中所列β为不考虑涂抹和井阻 影响的参数值。
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排水系统由竖向排水体和水平排水体构 成,主要作用是改变地基的排水边界条件,缩短 排水距离和增加孔隙水排出的途径。当软土 层靠近地表且较薄或土的渗透性好且施工周 期较长时,可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层 而不设竖向排水通道,使土中的孔隙水在荷载 作用下向上排至砂垫层而产生固结沉降。若 软土层较厚时,为加快排水固结,应在地基中设 置砂井等竖向排水体,与水平砂垫层一起构成 排水系统。
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• (3) 加载速率应根据地基土的强度确定。 当天然地基土的强度满足预压荷载下地 基的稳定性要求时，可一次性加载，否 则应分级逐渐加载，待前期预压荷载下 地基土的强度增长满足下一级荷载下地 基的稳定性要求时方可加载。
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• （三） 计算地基土的固结度、强度增长、抗滑稳定 性和变形
• (1)一级或多级等速加载条件下，当固结时间为 t时， 对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算：
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• 8.2 排水固结的原理
•
排水固结法的关键在于排出孔隙水，使孔隙减
少及有效应力增加，从而产生沉降固结。
•
根据固结理论，粘性土固结所需时间为
•
式中t为固结时间，Tv为时间因数，Cv为固结系
数，H为排水距离）。固结时间与排水距离的平方
成正比，缩短排水距离可大大缩短固结时间。在地
基中设置砂垫层及砂井等（见图8.2-2）的目的就是
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• 降低地下水位法是利用井点抽水降低地 下水位以增加土的有效应力，从而达到 加速固结的目的。降水法最适用于砂性 和软粘土层中存在砂或粉土的情况。
• 电渗法是在土中插入金属电极并通过以 直流电，使土中水分由阳极流向阴极。 如将阳极积集的水排除，土体中孔隙水 就会减少，有效应力增大导致沉降固结。
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• （4） 排水竖井的深度应根据建筑物对 地基的稳定性、变形要求和工期确定。
• (A) 对以地基抗滑稳定性控制的工程， 竖井深度至少应超过最危险滑动面 2 .0m。
• (B) 对以变形控制的建筑，竖井深度应 根据在限定的预压时间内需完成的变形 量确定。竖井宜穿透受压土层。
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• （二） 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；
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• 8.3 排水固结法设计计算
• 一、设计前应取得的资料 • （1）进行场地勘察，查明土层在水平和
竖直方向的分布和变化、透水层的位置及 水源补给条件、地下水深度等。
• （2）进行室内土工实验，确定土的固结 系数、孔隙比和固结压力关系、三轴试验 抗剪强度等。
• （3）进行原位十字板剪切试验，确定各 土层十字板抗剪强度。
• (1) 预压荷载大小应根据设计要求确定。对于 沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法 处理，超载量大小应根据预压时间内要求完 成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载 下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应力。
• (2)预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物 基础外缘所包围的范围。
• （1）排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排 水带。普通砂井直径可取 300~ 500mm，袋装砂 井直径可取 70~120mm。塑料排水带的当量换算 直径可按下式计算：
2(b) dp
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 （mm）； b———塑料排水带宽度 （mm）；δ———塑料 排水带厚度 （mm）。
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• 加压系统是指对地基施加的荷载。 • 排水系统与加压系统总是联合使用的。 • 目前,实际工程中应用较多的排水固结
法有砂井(塑料排水板)加载预压和砂井 （塑料排水板）真空预压。 • 排水固结一般适用于饱和软粘土、吹 填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土 及泥炭土地基。应用范围包括路堤、仓库、 罐体、飞机跑道及轻型建筑物等。
为了增加排水途径，缩短排水距离，从而加快软弱
土层的排水固结。
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• 排水固结法的加荷方式既可采用上述的直接 堆载法，也可采用真空抽吸、预压，降低地 下水位及电渗法。
• 真空预压法是将不透气的薄膜设在需要加固 的软土地基表面的砂垫层上，通过土体中设 置的竖向排水体及埋设于砂垫层中的滤水管 道，将薄膜下土体中的水、气抽出，从而在 土体与砂垫层及砂井等竖向排水体之间形成 压差,发生渗流,使土中孔隙压力不断降低,有效 应力不断增加,促使土体固结沉降。
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• （2） 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 间距 L的关系为：
de与
• 等边三角形排列 de =1 05L
• 正方形排列
de =1 13L
• （3） 排水竖井的间距可根据地基土的固结特
性和预定时间内所要求达到的固结度确定。
设计时，竖井的间距可按井径比 n选用 （取按ndnw==d=1ed5/dp~）w2，2。选d塑w用为料，竖排普井水通直带砂径或井，袋的对装间塑砂距料井可排的按水间n带距=可6可~ 8选用。
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• (2) 当排水竖井采用挤土方式施工时，应 考虑涂抹对土体固结的影响。当竖井的 纵 数 应向 考kh通虑的水井比量阻值影较qw响小与。，天且然长土度层又水较平长向时渗，透尚系
• (3) 对排水竖井未穿透受压土层之地基， 应分别计算竖井范围土层的平均固结度 和竖井底面以下受压土层的平均固结度， 通过预压使该两部分固结度和所完成的 变形量满足设计要求。