地基处理之排水固结法.ppt

地基处理之排水固结法演示文稿，。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。
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。
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。
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。

，。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。
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。
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）选择塑料排水带或砂井，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（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；
（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：

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）。（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de与间距L的关系为：
等边三角形排列 de=105L
正方形排列 de=113L
（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（n=de/dw，dw为竖井直径，对塑料排水带可取dw=dp）。塑料排水带或袋装砂井的间距可按n=15~22选用，普通砂井的间距可按n=6~8选用。（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。（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；

(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。(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。（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：

式中—