12 第十二讲 排水固结法—堆载预压法.pptx

第1页：第十二讲排水固结法—堆载预压法

第十二讲排水固结法—堆载预压法

第2页：堆载预压排水固结原理

堆载预压法：通过在地面上堆载，对地基土体进行预压，使地基土体在预压过程中产生排水固结，达到减少工后沉降和提高地基承载力。图12.1堆载预压排水固结原理

第3页：设计与计算：包括竖向排水体的材料选用

排水系统：包括竖向排水体的材料选用，排水体长度、断面、平面布置的确定等；

堆载系统：主要包括堆载预压计划的确定、堆载材料的选用以及堆载预压过程中的现场监测设计等。设计内容

第4页：设计与计算：竖向排水体材料选择

1.竖向排水体材料选择

竖向排水体可采用普通砂井、袋装砂井和塑料排水带；

若需要设置竖向排水体长度超过20m，建议采用普通砂井；

袋装砂井通常在现场制备，袋子材料通常采用聚丙烯编织布，直径多用70mm左右，砂料宜用风干砂，含泥量应小于3%；

塑料排水带在工厂生产，品种型号很多。2.竖向排水体设置深度设计根据对工后沉降的要求和地基承载力的要求确定软粘土地基处理深度，然后由处理深度确定竖向排水体的设置深度。

第5页：竖向排水体平面设计

3.竖向排水体平面设计

普通砂井直径一般为300~500mm，多采用400mm，井径比常采用n=6~8。

袋装砂井直径一般为70~100mm，多采用70mm，井径比常采用n=15~30。

塑料排水带常用当量直径表示。当塑料排水带宽度为b，厚度为δ时，其当时直径DP计算式为：pDπ=2(b+δ)(12-1)塑料排水带井径比一般采用n=15~30。

第6页：竖向排水体平面布置及影响范围

图12.2表示砂井平面布置及影响范围。图12.2(a)表示等边三角形布置，图12.2(b)表示正方形布置。图中等面积圆表示一个砂井的影响范围。

井径比n的取值主要取决于土体的固结特性和预压加固期限的要求。井径比取值小，表示最大排水距离短，地基固结速度快，但地基处理成本提高。(a)(b)图12.2竖向排水体平面布置及影响范围

第7页：水平排水砂垫层设计

4.水平排水砂垫层设计

地表排水砂垫层采用中粗砂铺设，含泥量应小于5%，砂垫层的厚度一般应大于400mm。水平排水系统也可采用土工合成材料与砂垫形成的混合垫层。

第8页：堆载预压加荷设计与计算流程

5.堆载预压计划设计设计内容：预压荷载大小、荷载分级、加载速率、预压时间。见图12.3所示。图12.3堆载预压加荷设计与计算流程

第9页：砂井地基固结度计算模型

6.地基土的固结度计算（1）瞬间加荷条件下砂井地基固结度的计算图12.4所示为堆载预压砂井地基固结度处理模型。具体计算方法与上讲介绍的相同。10图12.4砂井地基固结度计算模型

第10页：砂井地基固结度堆载预压计划

（2）多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算

在实际工程中，堆载预压地基处理为保证施工过程中地基的稳定性，其荷载多为分级逐渐施加的，如图12.5所示，将一次瞬间施加荷载得一的固结时间关系加以修正即可。图12.5砂井地基固结度堆载预压计划

第11页：竖向排水体平面布置及影响范围

BBCAB+WIicosαitanφu+WIIiUcosαitanφcu]K=A[culi(WI+WII)isinαi+WIIisinαi(12-2)CBCAB+ηnWIIicosαitanφn]+Bηm[culi(WI+WII)isinαi+WIIisinαi7.地基土抗滑稳定性验算由图12.6可推导出地基抗滑稳定系数K，即图12.6竖向排水体平面布置及影响范围

本页公式由源文件的符号字体转写而成，字符已还原为标准符号，公式的排版顺序建议对照原课件图片核对。

第12页：设计与计算：指荷载施加后立即发生的沉

瞬时沉降：指荷载施加后立即发生的沉降量，是由剪切变形引起的，当荷载较大、加荷载速率较快时，sd较大。固结沉降：指地基排水固结所引起的沉降，是地基沉降中最为主要的部分；次固结沉降：指土骨架在持续荷载作用下发生的蠕变而引起的沉降。(12-3)8.地基土的沉降计算

预压荷载下地基最终沉降量s∞，表达式为：s∞=sd+sc+s0

sd

瞬时沉降

sc

固结沉降

s0

次固结沉降。

第13页：设计与计算

nci0ie0is=−e1iΔh1+ei=1(12-4)

sc

压缩固结沉降量，m

e0i

第i层中点土自重应力所对应的孔隙比，由室内固结试验e-p曲线查得

e1i

第i层中点土自重应力与附加应力之和所对应的孔隙比，由室内固结试验e-p曲线查得

Δhi

第i层土层厚度，m。

固结沉降表达式：

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第14页：设计与计算

瞬时沉降表达式：E1−μ2sd=Cdpb(12-5)

p

均布荷载

b

荷载面积的直径或宽度

Cd

考虑荷载面积形状和沉降计算点位置的系数，查表得

E、μ

土的弹性模量和泊松比。

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第15页：设计与计算

次固结沉降表达式：0nthClgtis=0*i=1(12-6)

C0

次固结系数，查表得

t*

主固结达到100%的时间，可根据e-lgt关系上拐点确定

t

固结时间（对于次固结而言，t&gt；t*）

h

土层厚度。

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第16页：设计与计算

式计算：n0ie0ihii=1−e1isf=ξ1+e(12-7)

sf

最终竖向变形量，m

e0i

第i层中点土自重应力所对应的孔隙比，由室内固结试验e-p曲线查得

e1i

第i层中点土自重应力与附加应力之和所对应的孔隙比，由室内固结试验e-p曲线查得

hi

第i层土层厚度，m

ξ

经验系数（对正常固结饱和粘性土地基可取ξ=1.1~1.4。荷载较大、地基土较软弱时取较大值；否则，取较小值）。在实际工程中，预压荷载下地基的最终竖向变形量常采用经验算法，《建筑地基处理技术规范》规定按下

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第17页：施工

排水系统施工堆载预压施工砂垫层施工竖向排水体施工普通砂井袋装砂井塑料排水带堆载预压法施工

第18页：质量检验

沉降观测

超孔隙水压力监测

十字板抗剪强度试验

室内土工试验

第19页：思考题

思考题