排水固结新PPT教案

1、排水固结新排水固结新 排水固结法4.1. 概述4.2. 排水固结法加固机理4.3. 预压 排水固结设计计算4.4. 真空预压法4.5.排水固结法施工4.6. 效果检验第1页/共61页4.1. 概述 1.排水固结法 是对天然地基，或先在地基中设置竖向排水体，再利用建筑物本身重量逐渐加载；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，强度逐步提高的方法。 该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在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，从而提高地基的承载力和稳定性。第2页/共

2、61页2. 排水固结法的构成 由排水系统和加压系统两部分共同组成。排水固结排水系统加压系统竖向排水体水平排水系统普通砂井袋装砂井塑料排水带砂垫层堆载法真空法降低地下水位法电渗法联合法第3页/共61页塑料排水带第4页/共61页Vertical Wick Drains截面：芯板为并联十字型而组成口琴状。滤膜 ：长纤热扎无纺布，渗水性能极为优良 芯板：聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)混合掺配制 第5页/共61页袋装砂井第6页/共61页第7页/共61页插板机第8页/共61页3. 排水固结的适用范围 适用于各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。4. 排水固结的应用条件v必须有预压荷载v有足够的预压时

3、间v有适用的土类第9页/共61页4.2. 加固机理4.2.1.堆载预压加固机理1.什么是堆载预压： 在软粘土地基上，先施工加荷载，使土层产生相当的压缩固结，然后将预压荷载卸掉，进行建筑物施工，即可增加地基强度，减少建筑物建成后的沉降量。2、土的固结过程： 土层的固结过程就是孔隙水压力消散和有效应力增加的过程。即：也是土体密度和强度随时间而增长的过程。第10页/共61页4.2. 加固机理3、总应力、有效应力 、孔隙水压力三者间关系 什么是有效应力 当荷载作用于饱和土体时，这些荷载是由土颗粒和孔隙水共同承担的。通过土粒间接触点传递的粒间应力称有效应力；通过孔隙水传递的应力称为孔隙水压力。 此时的固

4、结度U表示为： U 0 u=1 完全固结第11页/共61页第12页/共61页 为了加速固结，在天然地基中设计垂向排水体。在实际的工程中设置砂井，包括袋装砂井、塑料排水带等。竖向排水情况砂井地基排水情况水平砂垫层砂井第13页/共61页堆载排水砂垫层排水砂井软土层第14页/共61页排水固结法的原理 加 固 软 土 层竖 向 排 水 体排水垫层水平排水盲沟第15页/共61页系统组成排水系统 第16页/共61页 4.2.2.真空预压加固机理 1.真空预压概念设砂垫层垂直排水管道封闭膜水平吸水管道 抽真空2.加固机理： 通过抽真空，在膜的内外形成压差，使土体中的孔隙水不断排出，从而使土体固结。第17页/

5、共61页 真空预压原理主要表现在三个方面；(1).薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。(2).地下水位下降，附加应力相应增加。 抽气前后地下水位降低，此范围内土体由浮重度变为湿重度，土体固结压力增加。v(3).封闭气泡排出，土的渗透性加大。第18页/共61页第19页/共61页第20页/共61页第21页/共61页第22页/共61页第23页/共61页第24页/共61页【解】理论上，当地基达到完全真空时，可产生1个大气压即100kPa的预压荷载。 2.工程实际中, 真空预压法可产生的最大荷载约为： (A)50kPa (B)70kPa (C)85kPa (D)100kPa【解】理论上，当地基达到完全真

6、空时，可产生1个大气压即100kPa的预压荷载。但在实际工程中，根据目前的技术能力，使地基达到完全真空是不可能的，一般能达到8590kPa。 第25页/共61页第26页/共61页第27页/共61页 预压排水固结设计与计算 一、加压系统设计 土质情况：单级加荷和多级加荷； 堆载材料：自重预压、加荷预压和加水预压。 计算步骤：首先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，然后校核这一加荷计划下的地基的稳定性和沉降。 第28页/共61页 对饱和软粘土也可采用下列公式计算： DKCpu14. 51对条形填土，可根据下面公式估算： KCpu52. 51Cu-天然地基不排水抗剪强度K-安全系数；1.11.5 土

7、的重度D基础的埋深第29页/共61页)(1uuuCCC3、计算作用下达到所确定固结度所需要的时间。达到某一固结度所需要的时间可根据固结度与时间的关系求得。-强度折减系数第30页/共61页KCpu1252. 5第31页/共61页第32页/共61页二、排水系统设计1、竖向排水体选择 普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。 若深度超过20m，采用普通砂井，井径可取200500mm。袋装砂井直径多用70100mm，砂的含泥量3%。 塑料排水板的当量换算直径可按下式计算：)(2bdp式中 dp塑料排水板的当量换算直径，mm； b塑料排水袋宽度，mm； 塑料排水袋厚度，mm。第33页/共61页9 .6614.

8、3_)5100(2)(2bdp第34页/共61页2、竖向排水体深度设计 P109 (1).当软土层不厚、底部有透水层时，排水体应尽可能穿透软土层； (2).当深厚的软土层间有砂层或砂透镜体时，排水体应尽可能打至砂层或砂透镜体。而采用真空预压时应尽量避免排水体与砂层相连接，以免影响真空效果； (3).对于无砂层的深厚地基则可根据其稳定性及建筑物在地基中造成的附加应力与自重应力之比值确定(一般为0.10.2)竖向排水体长度一般为1025m。第35页/共61页3、竖向排水体的平面布置形式与范围 竖向排水体的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。竖向排水体的有效直径de与间距 l 的关系为：lde05

9、. 1等边三角形排列lde13. 1正 方 形 排 列 竖向排水体的布置范围一般比建筑物基础范围稍大些。扩大的范围可由基础的轮廓线向外增大约24m。第36页/共61页mlde575. 15 . 105. 105. 12.塑料排水带的宽度为100mm，厚度为5mm ，采用间距为2.0m的正方形布置，则其有效排水直径是多少?解：正方形布置公式为：mlde26. 2213. 113. 1第37页/共61页4、竖向排水体的间距 竖向排水体的间距可按井径比 n 选用，井径比 n 的表达式为：weddn 式中 de竖向排水体影响圆的直径； dw竖向排水体的直径，对塑料排水袋dw=dp(换算后的直径)。 设

10、计时，普通砂井的井径比n=68；袋装砂井或塑料排水带的井径比n=1522。第38页/共61页5、砂料设计砂井的砂宜用中粗砂，洁净，不含草根杂物，含泥量不能超过3%。6、地表排水砂垫层设计（水平排水体设计） 砂井顶部的砂垫层采用中粗砂，含泥量应小于3%。 厚度0.5m左右；在砂料贫乏地区，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。 第39页/共61页第40页/共61页第41页/共61页第42页/共61页第43页/共61页第44页/共61页第45页/共61页袋装砂井第46页/共61页拔管剪断塑料带等。拔管剪断塑料带等。第47页/共61页第48页/共61页第49页/共61页处理前的淤泥第50页/共61页第51页/共61页第52页/共61页真空预压系统设置1、埋设竖向排水系统与水平向滤水管。 2、铺设密封膜。3、设置抽气系统。 真空预压法施工第53页/共61页第54页/共61页第55页/共61页4.5. 施工质量检验1施工质量检验(1).塑料排水带应测定其纵向通水量、抗拉强度、滤膜渗透系数和等效孔径等。(2).砂井和砂垫层砂料，应做颗粒分析和渗透性试验。(3).对预压工程，应进行地基竖向变形、侧向位移和孔隙水压力等项目的监测。(5).真空预压工程应进行膜下真空度和地下水位的量测。第