第四章預(yù)壓法排水固結(jié)法第一二三節(jié)概述加固機(jī)理設(shè)計(jì)與計(jì)算

第四章

預(yù)壓法(排水固結(jié)法)1、預(yù)壓(排水固結(jié))法的概念

利用排水固結(jié)原理，在地基土內(nèi)設(shè)置砂井等豎向排水體、鋪設(shè)水平排水墊層，然后利用建筑物本身重力分級(jí)逐漸加載，或在建筑物建造前在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)達(dá)到強(qiáng)度逐步提高的地基處理方法。2、應(yīng)用對(duì)象

預(yù)壓法適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基。砂井法特別適用于處理存在連續(xù)薄砂層的地基。真空預(yù)壓法適用于能在加固區(qū)形成穩(wěn)定負(fù)壓邊界條件的軟土地基。第一節(jié)概述3應(yīng)用排水固結(jié)法的主要目的應(yīng)用排水固結(jié)法的主要目的包括三個(gè)方面：

①

減少建筑地基沉降，使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部或基本完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降和沉降差；②

通過(guò)排水固結(jié)，加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，提高建筑地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性；

③消除欠固結(jié)軟土地基中樁承受的負(fù)摩阻力，并可消除竣工后地基的不均勻沉降等。排水固結(jié)加壓系統(tǒng)：為地基提供固結(jié)壓力，使地基產(chǎn)生附加壓力而發(fā)生排水固結(jié)(給地基提供排水固結(jié)動(dòng)力)排水系統(tǒng)：為改善原地基天然排水系統(tǒng)的邊界條件，增加孔隙水排出路徑、縮短排水距離(加速地基土排水固結(jié)進(jìn)程)豎向排水體(普通砂井；袋裝砂井；塑料排水板，其它排水方式)水平排水體——砂墊層。加載法：(堆載預(yù)壓法；超載預(yù)壓法；建筑物自重分級(jí)加載法)真空預(yù)壓法；降水預(yù)壓法；電滲法；聯(lián)合法；關(guān)鍵是排水通道便于施工、透水性好關(guān)鍵是提高壓力場(chǎng)梯度值排水固結(jié)法由排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)組成4排水固結(jié)系統(tǒng)的組成

加壓系統(tǒng)是地基實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)的基本保證，排水系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)地基內(nèi)水體順利排出的一種有效手段。

二者關(guān)系：如沒(méi)有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒(méi)有壓力差就不會(huì)自然排出，地基也就得不到加固；如果只增加固結(jié)壓力，不縮短土層的排水距離，則不能在預(yù)壓期間盡快地完成設(shè)計(jì)所要求的沉降量，強(qiáng)度不能及時(shí)提高，加載也不能順利進(jìn)行。5、排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)的關(guān)系加壓與排水這兩個(gè)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)總是聯(lián)系起來(lái)考慮的。6、各種預(yù)壓法簡(jiǎn)介

荷載作用下，地基土層的固結(jié)過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是孔隙水壓力不斷消散和有效應(yīng)力不斷增長(zhǎng)的過(guò)程。

排水和加壓系統(tǒng)就是改變地基應(yīng)力場(chǎng)中的總應(yīng)力σ和孔隙水壓力u來(lái)達(dá)到增大有效應(yīng)力σ′、實(shí)現(xiàn)壓縮土層的目的。其中1)堆載預(yù)壓法。是用填土等外荷對(duì)地基預(yù)壓而增加地基總應(yīng)力σ，使孔隙水壓力u消散來(lái)增加有效應(yīng)力σ′；2)真空預(yù)壓法。是通過(guò)覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差(總壓力不變,仍為大氣壓及土體自重壓力)、減少孔隙水壓力，增加有效應(yīng)力的過(guò)程。土層在負(fù)的超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負(fù)壓固結(jié)；3)降水預(yù)壓法、電滲排水預(yù)壓法。是在總應(yīng)力不變的情況下，通過(guò)減小地基內(nèi)孔隙水壓力來(lái)增加有效應(yīng)力的方法。其中，降水預(yù)壓也是土層在負(fù)的超靜水壓力下排水固結(jié)，屬于負(fù)壓固結(jié)。真空預(yù)壓、降水預(yù)壓和電滲排水預(yù)壓方法由于不增加剪應(yīng)力，地基不會(huì)產(chǎn)生剪切破壞，適用于很軟弱的黏土地基的排水固結(jié)處理，而且也不需要控制加載速率。4）電滲排水預(yù)壓法。是在土中插入金屬電極、通以直流電,借助于電場(chǎng)作用使土中水從陽(yáng)極流向陰極排走,且不讓水在陽(yáng)極附近補(bǔ)充，從而降低土中的含水量或地下水位,加速固結(jié)。圖4-2-1排水固結(jié)法增大地基土密度的原理

亦即大部分壓縮變形(

)在預(yù)壓階段已經(jīng)消除(再壓縮曲線fgc’

)。一、堆載預(yù)壓加固機(jī)理③c點(diǎn)卸壓△σ?(卸荷曲線cef)，孔隙比增大值,土體抗剪強(qiáng)度下降。由于

1、預(yù)壓力學(xué)變化過(guò)程第二節(jié)：加固機(jī)理

土體經(jīng)預(yù)壓之后，壓縮變形量得以提前完成①假定土體天然固結(jié)壓力σ0′對(duì)應(yīng)的孔隙比為eo

(對(duì)應(yīng)a點(diǎn))

。②壓力增加△σ?，孔隙比減小△e

，固結(jié)終止于c點(diǎn)(壓縮曲線abc)，對(duì)應(yīng)抗剪強(qiáng)度增加△τ。

如果對(duì)地基施加的荷載大于建(構(gòu))筑荷載，如圖4-2-1中的d點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力，則會(huì)進(jìn)一步增大地層的固結(jié)程度，大大減少地基的沉降量，該方法稱為超載預(yù)壓排水固結(jié)法。圖4-2-1排水固結(jié)法增大地基土密度的原理

根據(jù)土力學(xué)，地基內(nèi)某點(diǎn)總應(yīng)力σ、有效應(yīng)力σ′、及孔隙水壓力u之間的關(guān)系為:σ′=

σ-u;固結(jié)度U可表示為：

加載的固結(jié)過(guò)程可表示為：

①；②；③，固結(jié)完成。

顯然，U

隨有效應(yīng)力σ′的增加而增大并趨向于1。

2、加載的固結(jié)過(guò)程

根據(jù)固結(jié)理論，固結(jié)所需時(shí)間和排水距離的平方成正比，

土層越厚，固結(jié)延續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)。a豎向雙面排水

b砂井地基排水

圖4-2-2排水法的原理排水系統(tǒng)(豎向、水平排水體)作用:改善地基排水邊界條件，增強(qiáng)土層的排水固結(jié)效果。

3、固結(jié)所需時(shí)間

為加快土層的固結(jié)速度，最有效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。具體排水手段：設(shè)置豎向排水體(砂井、塑料排水板(袋))+水平排水體(砂墊層)二、真空預(yù)壓加固機(jī)理

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面：①先鋪設(shè)砂墊層；

當(dāng)抽真空時(shí)，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。②然后埋設(shè)垂直排水管道；③再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中；④通過(guò)砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力，見(jiàn)圖4-2-3

。a

真空預(yù)壓過(guò)程示意圖;b

增壓的有效應(yīng)力圖4-2-3真空預(yù)壓原理

真空預(yù)壓的原理主要反映在以下三個(gè)方面：

1)

薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載。

2)

地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力。

3)

封閉氣泡排出，土的滲透性加大。真空預(yù)壓是將覆蓋于地面密封膜下的地基通過(guò)抽氣泵抽為真空狀態(tài)，使膜內(nèi)外形成氣壓差。地基達(dá)到完全真空時(shí)，理論上可產(chǎn)生一個(gè)大氣壓(100kPa)的預(yù)壓荷載(實(shí)際只能達(dá)到85-90kPa)，從而使土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即在總應(yīng)力不變情況下，通過(guò)減小孔隙水壓力來(lái)增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，故稱為負(fù)壓固結(jié)。二、預(yù)壓加固機(jī)理總結(jié)形象比喻：堆載預(yù)壓是一種“推車”排水法，直接通過(guò)增加外荷載對(duì)地基施壓，達(dá)到提高空隙水壓力的目的，進(jìn)而對(duì)水體實(shí)施“強(qiáng)行擠出”；真空預(yù)壓是一種“拉車”排水法，即通過(guò)人為降低“出水口”的壓力，使得地基中的水體獲得高水頭差，并實(shí)現(xiàn)水體的排出；兩者都是形成相對(duì)強(qiáng)的水力梯度場(chǎng)，從而達(dá)到“驅(qū)水”的目的。第三節(jié)設(shè)計(jì)與計(jì)算

一、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵僅設(shè)置排水系統(tǒng)，無(wú)加壓系統(tǒng)，孔隙中的水就沒(méi)有壓力差，

水難以排出，

地基無(wú)法得到加固；只增加固結(jié)壓力，土層的排水距離不縮短，

不能在預(yù)壓期間完成設(shè)計(jì)要求的沉降量，

強(qiáng)度不能及時(shí)提高，加載也不能順利進(jìn)行。

排水固結(jié)法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵：合理布置排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩者之間的關(guān)系，使地基在受壓過(guò)程中順利實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，并增加一部分強(qiáng)度，

以滿足逐漸加荷條件下地基的穩(wěn)定性，并加速地基的沉降，

最終實(shí)現(xiàn)滿足建筑物對(duì)沉降的要求。

排水系統(tǒng)是一種手段：目標(biāo)：加固期限盡量短；固結(jié)沉降快；強(qiáng)度增加充分；施工過(guò)程安全完善設(shè)計(jì)預(yù)備工作由鉆探及土工試驗(yàn)結(jié)果估算天然地基承載力上部建筑物所要求的承載力與沉降量或穩(wěn)定性的安全系數(shù)確定砂井直徑與深度，假定砂井有效間距預(yù)壓荷載的設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載的分級(jí)，固結(jié)度及強(qiáng)度增大計(jì)算預(yù)壓荷載引起的沉降量計(jì)算承載力或穩(wěn)定性分析驗(yàn)算剩余沉降與沉降差驗(yàn)算工期初步設(shè)計(jì)豎向固結(jié)與強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算滿足不滿足承載力或穩(wěn)定性核算沉降核算確定砂井布置與加荷方案不滿足設(shè)計(jì)完成交付施工圖4-3-1具體設(shè)計(jì)計(jì)算及流程圖框二堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì)計(jì)算堆載物：填土、砂石等散粒材料。油罐地基：實(shí)施對(duì)地基的預(yù)壓；堤壩：以其本身重量有控制地分級(jí)加載，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。超載預(yù)壓：為了加速壓縮過(guò)程，可采用比建(構(gòu))筑物重量大的荷載進(jìn)行預(yù)壓。堆載預(yù)壓法的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：1)

選擇砂井或塑料排水帶(板)，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度。

2)

排水砂墊層材料和厚度。

3)

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。4)

計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、穩(wěn)定性和變形等。1．砂井或塑料排水帶(板)尺寸、間距、排列方式和深度1)排水豎井的設(shè)置

對(duì)深厚軟粘土地基，應(yīng)設(shè)置塑料排水帶或砂井等排水豎井；當(dāng)軟土層較薄或含有較多粉砂類層，且固結(jié)速率能滿足工期要求時(shí)，可不設(shè)置排水豎井。砂井直徑和間距，主要取決于黏性土層的固結(jié)特性和施工期限的要求。研究表明，即使砂井直徑很小，如只有3cm的理想井(不計(jì)涂抹作用和砂井阻力作用)，對(duì)加速固結(jié)也是極其有效的。所以，原則上砂井以采用“細(xì)而密”的方案較好。砂井地基的固結(jié)度：包括豎向排水固結(jié)度與向內(nèi)徑向排水固結(jié)度，影響排水固結(jié)的因素：砂井或塑料排水帶(板)尺寸、間距、排列方式和深度

分三類排水井(帶):1)

普通砂井取300～500mm;2)

袋裝砂井取70～120mm;3)

塑料排水帶的當(dāng)量核算直徑(dp)

=

b——排水帶寬度(mm)；d——排水帶厚度(mm)。

(4-3-1)2)排水井的直徑確定3)排水豎井的平面布置

正三角形布置正方形布置圖4-3-2豎井排列形式等邊三角形排列：正方形排列：

可采用等邊三角形式或正式方形排列(圖4-3-2

)。其有效排水直徑

de與井間距l(xiāng)之關(guān)系為：

4)井間距l(xiāng)

的確定l可根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定。間距l(xiāng)可按井徑比n選用

(n=de/dw

，de:有效排水直徑;dw:豎井直徑，塑料排水帶取dw=dp,亦即取豎井直徑dw為當(dāng)量核算直徑dp).

對(duì)普通砂井的間距可按n=6～8選用，其余兩類按n=15～22選用。5)排水井深度

依據(jù)建筑物對(duì)地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定。對(duì)以抗滑穩(wěn)定性控制的工程，井深至少應(yīng)超過(guò)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面2.0m；對(duì)以變形控制的建筑，井深應(yīng)根據(jù)在限定的預(yù)壓時(shí)間內(nèi)需完成的變形量確定。豎井宜穿過(guò)受壓土層。2．排水砂墊層材料和厚度

在豎井頂面應(yīng)鋪設(shè)排水砂墊層，以連通砂井、塑料排水帶等豎向排水體，引出從土層排入豎向排水體的滲流水。

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002)規(guī)定，砂墊層厚度應(yīng)小于500mm，砂墊層砂料宜用中粗砂，黏粒含量≤3%，砂料中可混有少量粒徑小于50mm的礫石。砂墊層的干密度應(yīng)大于1.5g／cm3，其滲透系數(shù)宜大于1×10-2cm/s。

在預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)設(shè)置排水溝，預(yù)壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層相連的排水盲溝。3．預(yù)壓荷載大小、荷載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間

在軟弱地基上堆載預(yù)壓，必然在地基中產(chǎn)生剪應(yīng)力。

當(dāng)該剪應(yīng)力大于軟土地基的抗剪強(qiáng)度時(shí)，地基將剪切破壞。

堆載預(yù)壓需進(jìn)行分級(jí)加荷，等到前期荷載作用下地基強(qiáng)度增加到足以滿足下一級(jí)荷載時(shí)，方可施加下一級(jí)荷載，直至加到設(shè)計(jì)荷載。

對(duì)于地基沉降有嚴(yán)格要求的建筑物，應(yīng)采取部分超載預(yù)壓處理地基。超載大小，應(yīng)視要求的殘余沉降量和固結(jié)度而定。首先用簡(jiǎn)便的方法確定一個(gè)初步加荷計(jì)劃，然后校核該加荷計(jì)劃下地基穩(wěn)定性和沉降量，如圖4-3-3所示。圖4-3-3堆載預(yù)壓加荷設(shè)計(jì)與計(jì)算流程

確定最后加荷計(jì)劃確定天然地基不排水抗剪強(qiáng)度Cu及砂井等設(shè)計(jì)參數(shù)第i級(jí)加荷荷載計(jì)算Pi=5.52Cui－1／KPi作用下地基固結(jié)后強(qiáng)度值計(jì)算Cu=η(Cui-1+ΔC?ui)

兩級(jí)荷載間隔時(shí)間計(jì)算Ti-Ti-1)每級(jí)荷載下地基穩(wěn)定性驗(yàn)算是否滿足強(qiáng)度要求建筑地基最終沉降量、在預(yù)壓工期內(nèi)沉降量及剩余沉降量的計(jì)算，是否滿足設(shè)計(jì)要求是否超出設(shè)計(jì)荷載否否是是否是采用超載預(yù)壓2)

計(jì)算第一級(jí)荷載P1作用下地基強(qiáng)度的增長(zhǎng)值。地基在P1預(yù)壓下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間強(qiáng)度逐漸提高，地基強(qiáng)度為Cu1=η(Cu+ΔC?u1

)式中：ΔC?u1為P1作用下地基固結(jié)增長(zhǎng)的強(qiáng)度；η為強(qiáng)度折減系數(shù)。1)

利用地基的天然抗剪強(qiáng)度Cu

計(jì)算第一級(jí)容許施加的荷載P1。對(duì)長(zhǎng)條梯形填土，可根據(jù)Fellenius公式估算，即P1

=5.52Cu／K。

式中：Cu—天然地基不排水抗剪強(qiáng)度(由無(wú)側(cè)限、三軸不排水剪試驗(yàn)或原位十字板剪切試驗(yàn)測(cè)定)；K—安全系數(shù)(建議采用1.1～1.5)。具體步驟:3)

計(jì)算P1

作用下達(dá)到所定固結(jié)度(一般為70％)所需要的時(shí)間，即兩級(jí)荷載(Pi、Pi+1)間隔，目的在于確定第一級(jí)荷載停歇的時(shí)間，或第二級(jí)荷載開(kāi)始施加的時(shí)間。地基在Pi

作用下達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間可根據(jù)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得。4)

根據(jù)第2步驟得到的地基強(qiáng)度Cu1,計(jì)算第二級(jí)所能施加的荷載P2，即P2=5.52Cu1／K

在此基礎(chǔ)上，計(jì)算P2

作用下地基固結(jié)后的強(qiáng)度值：

Cu2=η(Cu1+ΔC?u2

)

，以及P2的作用時(shí)間(固結(jié)度為70％)。依次按上述步驟計(jì)算出各級(jí)加荷荷載Pi和加荷時(shí)間，直至超出設(shè)計(jì)荷載。5)

上述加荷計(jì)劃確定后，對(duì)每一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)?shù)鼗€(wěn)定性不滿足要求時(shí)，則調(diào)整上述加荷計(jì)劃。6)

計(jì)算預(yù)壓荷載下地基的最終沉降量、預(yù)壓期間的沉降量和剩余沉降量，以確定預(yù)壓荷載卸除的時(shí)間。如果預(yù)壓工期內(nèi)，地基沉降量不滿足設(shè)計(jì)要求，則采用超載預(yù)壓，重新制定加荷計(jì)劃。

加載速率根據(jù)地基土強(qiáng)度確定。當(dāng)天然地基土強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)可一次性加載；否則，應(yīng)分級(jí)逐漸加載，待前期預(yù)壓荷載下地基土強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)方可加載。4．地基土的固結(jié)度計(jì)算

可根據(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，估算加荷期間地基的沉降量，確定預(yù)壓荷載的期限等。

每個(gè)砂井影響范圍可用等效面積圓柱體代表（右圖：處理模型）。該等效柱體直徑de，高度2H，砂井直徑dw，飽和軟黏土層上、下面均為排水面。加荷條件下，土層中孔隙水沿徑向和豎向滲流，土層固結(jié)。地基固結(jié)計(jì)算公式見(jiàn)表4-3-1圖4-3-4砂井地基固結(jié)度計(jì)算模型1)瞬間加荷條件下地基固結(jié)度計(jì)算表4-3-1瞬間加荷條件下地基固結(jié)計(jì)算公式γw—水重度；kh，kv—水平及豎向滲透系數(shù)；TV(=Cv

·t/H2)—豎向固結(jié)時(shí)間因數(shù)(無(wú)因次)；a—土的壓縮系數(shù)。圖4-3-5豎向排水固結(jié)的Uz－Tv關(guān)系曲線其中:為t時(shí)間地基的平均固結(jié)度；為第

i級(jí)荷載的加載速度(kPa/d);為各級(jí)荷載的累加值；

Ti-1

,Ti分別是第i級(jí)荷載的起始和終止時(shí)間(從零點(diǎn)起算，單位d)，當(dāng)計(jì)算第i級(jí)荷載加載過(guò)程中某時(shí)間t的固結(jié)度時(shí)，Ti改為t；α、β見(jiàn)表4-3-1

。對(duì)堅(jiān)井地基，表中為不考慮涂沫和井阻影響的參考值。

2)逐級(jí)加荷下地基固結(jié)度計(jì)算

實(shí)際工程中加荷是逐級(jí)進(jìn)行的，在一級(jí)或多級(jí)等速加載條件下，固結(jié)時(shí)間t時(shí)刻對(duì)應(yīng)總荷載的地基平均固結(jié)度計(jì)算辦法為：

3)涂抹與井阻影響下的平均固結(jié)度計(jì)算

當(dāng)排水豎井采用擠土方式施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮涂抹(?)對(duì)土體固結(jié)的影響；當(dāng)堅(jiān)井的縱向通水量qw與天然水平向滲透系數(shù)kh的比值較小，且長(zhǎng)度又較長(zhǎng)時(shí)，尚須考慮井阻(?)的影響。涂抹：指的是在塑料排水帶扦帶過(guò)程或砂井施工過(guò)程中，不可避免會(huì)引起地基土的擾動(dòng)，并因此在排水帶或砂井周圍形成一相對(duì)不透水的土層，這種因?qū)Φ鼗翑_動(dòng)引起的透水性降低的作用稱為涂抹作用。井阻：指的是因塑料排水帶或砂井的導(dǎo)水能力需要在一定的水頭差(水力梯度)作用下才能起作用，以排出從地基土流入的水量，這種砂井導(dǎo)水能力的有限性可稱之為井阻。

瞬時(shí)加載條件下，考慮涂抹和井阻影響時(shí)，豎井地基徑向排水平均固結(jié)度可按下式計(jì)算：式中：t固結(jié)時(shí)刻，堅(jiān)井地基徑向排水平均固結(jié)度；

kh：天然土層水平向滲透系數(shù)(cm/s)；ks涂抹區(qū)土的水平向滲透系數(shù)，可以取(cm/s)；qw豎井縱向排水量；L堅(jiān)井深度(cm);

s：涂抹區(qū)直徑ds與豎井直徑dw之此值，可取s=2.0~3.0(高靈敏性粘土取高值，中靈敏性者取低值);s

在一級(jí)或多級(jí)等速加載條件下，考慮涂抹和井阻影響時(shí)，豎井穿受壓土層地基之平均結(jié)度可以按t時(shí)間地基的平均固結(jié)度計(jì)算：其中：4)排水豎井未穿透受壓土層的地基固結(jié)度計(jì)算

對(duì)排水豎井未穿透受壓土層的地基，應(yīng)當(dāng)分別計(jì)算豎井范圍、豎井底面以下土層的平均固結(jié)度。并通過(guò)預(yù)壓使這兩部分土層之固結(jié)度和所完成的變形量滿足設(shè)計(jì)要求。

5．地基土的抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算

計(jì)算預(yù)壓荷載下飽和粘性土地基中某點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮土體原來(lái)的固結(jié)狀態(tài)。對(duì)正常固結(jié)飽和粘性地基，基本點(diǎn)某一時(shí)刻t的抗剪強(qiáng)度可按下試計(jì)算：(kPa)式中：地基土天然抗剪強(qiáng)度(kPa);：預(yù)壓荷載引起的該點(diǎn)的附加豎向應(yīng)力(kPa);

Ut：該點(diǎn)土的固結(jié)度；：三軸固結(jié)不排水壓縮試驗(yàn)求得的土的內(nèi)磨擦角(o)

6．地基的最終豎向變形量預(yù)壓荷載下地基的最終豎向變形量為

Sf:(m)這兒：eoi

為第i層中點(diǎn)土自重應(yīng)力(Pscz)對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)e-p曲線查得;e1i為第i層中點(diǎn)土自重應(yīng)力(Pscz)

+附加應(yīng)力(Pz)

對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)e-p曲線查得

;hi為第i層土層厚度(m);ξ(音kesei)：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)正常因結(jié)飽和粘性土ξ=1.1～1.4，土質(zhì)軟，載荷小者取小值，反之最大值。變形計(jì)算時(shí)，受壓層計(jì)算深夜取附加應(yīng)力與土自重應(yīng)力之比為（PZ/Pscz=）0.1時(shí)的深度。

三真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟黏土地基內(nèi)設(shè)置豎向排水體(如砂井或塑料排水板于地基土，由此達(dá)到排水固結(jié)的目的。圖4-3-6真空預(yù)壓沙井固結(jié)度計(jì)算模型

設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容包括：豎向排水體的斷面尺寸、間距、排列方式和深度；預(yù)壓區(qū)面積和分塊大??；真空預(yù)壓工藝；要求達(dá)到的真空度和土層的固結(jié)度；真空預(yù)壓和建筑物荷載下地基的變形計(jì)算；真空預(yù)壓后地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算等。1)設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容2)排水豎井3)排水豎井間距l(xiāng)l可根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定。間距(l)

可按井徑比n選用

(，dw為豎井直徑，對(duì)塑料排水帶可取dw

=dp,亦即取豎井直徑dw為當(dāng)量核算直徑dp).

對(duì)普通砂井的間距可按n=6～8選用，其余兩類按n=15～22選用。預(yù)堆載預(yù)壓法相同，亦即：4)砂井砂料真空預(yù)壓法必須設(shè)置排水豎井；

砂井砂料選擇同堆載預(yù)壓法，亦即砂井的砂料應(yīng)選用中粗砂，其粘粒含量不應(yīng)大于3%；其滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2cm/s。。5)預(yù)壓區(qū)范圍6)地基最終豎向變形計(jì)算7)真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，每邊增量不小于3.0m;真空預(yù)壓的地基最終豎向變形計(jì)算與堆載預(yù)壓法相同，其中ξ=0.8～0.9；真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法以真空預(yù)壓為主時(shí)，可取0.9；當(dāng)建筑物的荷載超過(guò)真空預(yù)壓的壓力，且建筑物對(duì)地基變形有嚴(yán)格要求時(shí)，可采用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法，其總壓力宜超過(guò)建筑物的荷載。8)膜下真空度：9)透氣或透水層施隔：10)真空設(shè)備數(shù)量：膜下的真空度應(yīng)穩(wěn)定保持在650mmHg以上，且應(yīng)均勻分布，豎井深度范圍內(nèi)土層的平均固結(jié)度應(yīng)大于90%。對(duì)于表層存在良好的透氣層或在處理范圍內(nèi)有充足水源補(bǔ)給的透水層時(shí)，應(yīng)采取有效措施隔斷透氣層或透水層。真空預(yù)壓所需抽真空設(shè)備的數(shù)量，可按加固面積的大小和形狀、土層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以一套設(shè)備可抽真空的面積為1000～1500m2確定。

四、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

堆載預(yù)壓法現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一般包括地面沉降觀測(cè)、水平位移觀測(cè)和孔隙水壓力觀測(cè)，如有條件可進(jìn)行地基中深層沉降和水平位移觀測(cè)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，提出如下控制要求：

1）對(duì)豎井地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過(guò)15mm，對(duì)天然地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過(guò)10mm；2）邊樁水平位移每天不應(yīng)超過(guò)5mm；3）地基中孔壓不得超過(guò)預(yù)壓荷載的50％～60％，并且應(yīng)根據(jù)上述觀察資料綜合分析、判斷地基的穩(wěn)定性；4）預(yù)壓荷載的卸荷時(shí)間一般控制在固結(jié)度為85％左右?！纠}1】

排水固結(jié)法由()組成。

A.加壓系統(tǒng)B.砂樁C.排水系統(tǒng)

D.填土E.量測(cè)系統(tǒng)·

答案：

【例題2】在排水系統(tǒng)中，屬于水平排水體的有()。

A．普通砂井B．袋裝砂井C．塑料排水帶D．砂墊層

答案：ACD

【例題3】排水固結(jié)法中具體哪些方法可適用于處理很軟弱的飽和粘性土地基?()

A．降低地下水位法B．真空預(yù)壓法

C．電滲法

D．堆載預(yù)壓法E．超載預(yù)壓法

答案：

降低地下水位法、真空預(yù)壓法和電滲法由于不增加剪應(yīng)力，地基不會(huì)產(chǎn)生剪切破壞，所以他適用于很軟弱的飽和粘性土地基。ABC【例題4】真空預(yù)壓的原理主要涉及哪些方面（）?A．薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載

B．地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力

C．封閉氣泡排出，土的滲透性加大

D．超孔隙水壓力的消散答案：ABC【例題5】在工程中應(yīng)用的豎向排水體有()。

A．普通砂井B．砂墊層

C.袋裝砂井D.塑料排水帶答案：ACD【例題6】排水固結(jié)法加固地基的作用有()。

A、提高承載力；B、減少沉降；C、提高穩(wěn)定性；

D、復(fù)合地基；E、加筋答案：ABC【例題7】用于連續(xù)薄砂層的排水固結(jié)法有()；可克服次固結(jié)方法的有()?A．砂井法B．堆載法C．真空預(yù)壓D.超載法

答案：

排水固結(jié)法適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)土及沖填土等飽和粘性土地基。砂井法特別適用于處理存在連續(xù)薄砂層的地基，但砂井只能加速主固結(jié)而不能減少次固結(jié)，故對(duì)有機(jī)質(zhì)土和泥炭等次固結(jié)土可利用超載的方法。AB；D【例題9】工程實(shí)際中，真空預(yù)壓法可產(chǎn)生的最大荷載約為()。

A．50kPaB．70kPaC．85kPaD．100kPaE．120kPa

答案：【例題8】理論上，真空預(yù)壓法可使地基產(chǎn)生的最大荷載為()？

A．50kPaB．75kPaC．80kPaD．100kPaE，120kPa

答案：DC【例題10】下列哪一種或幾種預(yù)壓法不需要控制加荷速率?()A．砂井堆載預(yù)壓B．堆載

C．砂井真空預(yù)壓D．降水預(yù)壓

E．超載預(yù)壓

答案：真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，故也稱為負(fù)壓固結(jié)。其余的堆載預(yù)壓方法總應(yīng)力增加，因此為了防止地基土剪切破壞，因此要控制加荷速率。CD【例題11】排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是()。

A加固期限盡量短B．固結(jié)沉降要快

C．充分增加強(qiáng)度D．復(fù)合地基

答案：ABC

【例題12】塑料