第五讲地基处理2009年讲稿1

1、第 11 讲河海大学地基处理地基处理沈才华 * 2009年概 述在岩土工程界，特殊性岩土主要包在岩土工程界，特殊性岩土主要包括括黄土、冻土、膨胀性岩土、盐渍土、黄土、冻土、膨胀性岩土、盐渍土、软土软土等。对于特殊性岩土的定名、工程等。对于特殊性岩土的定名、工程性质评价，不同部门基于自身建设的需性质评价，不同部门基于自身建设的需要，都不尽相同。要，都不尽相同。软弱土：淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土以及软弱土：淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土以及其它高压缩性土。其它高压缩性土。淤泥和淤泥质土：第四纪后期在冰海、湖泊、河（江）淤泥和淤泥质土：第四纪后期在冰海、湖泊、河（江）滩、三角洲、冰碛等地

2、质环境下沉积而成，还有部分冲滩、三角洲、冰碛等地质环境下沉积而成，还有部分冲填土和杂填土。填土和杂填土。冲填土：在治理和疏通江河时，用挖泥船或泥浆泵冲填土：在治理和疏通江河时，用挖泥船或泥浆泵把江河和港口底部的泥砂用水力冲填法所形成的沉积土，把江河和港口底部的泥砂用水力冲填法所形成的沉积土，也称吹填土。冲填土的成分比较复杂，多数属于粘性土、也称吹填土。冲填土的成分比较复杂，多数属于粘性土、粉土或粉砂。这种土的含水量高，常大于液限，其中粘粉土或粉砂。这种土的含水量高，常大于液限，其中粘粒台量较多的冲填土，排水固结很慢，多属于压缩性高、粒台量较多的冲填土，排水固结很慢，多属于压缩性高、强度低的欠固

3、结土。强度低的欠固结土。软土、软弱土杂填土：杂填土：指人工活动所形成的无规则的堆积物，包指人工活动所形成的无规则的堆积物，包含工业废料、建筑垃圾和生活垃圾等。杂填土的成分复含工业废料、建筑垃圾和生活垃圾等。杂填土的成分复杂分布无规律性，性质随填七的期龄而变化；一般认杂分布无规律性，性质随填七的期龄而变化；一般认为，堆填期龄在为，堆填期龄在5年以上，性质才逐渐趋于稳定。此外，年以上，性质才逐渐趋于稳定。此外，杂填土常含省腐植质和水化物，持别是以生活垃圾为主杂填土常含省腐植质和水化物，持别是以生活垃圾为主的杂填土，腐植质含量更高。随着有机质的腐化，地基的杂填土，腐植质含量更高。随着有机质的腐化，地

4、基的沉降量要加大且不均匀，因而同一场地的不同位置，的沉降量要加大且不均匀，因而同一场地的不同位置，其承载力与压缩性往往会有较大的差别。其承载力与压缩性往往会有较大的差别。泥炭土：泥炭土：指土中植物质含量不少于指土中植物质含量不少于50的土，若植的土，若植物质含量为物质含量为10一一50，则称为泥炭质土。通常这类土，则称为泥炭质土。通常这类土形成于低洼的沼泽和灌木林带，常处于饱和状态，含水形成于低洼的沼泽和灌木林带，常处于饱和状态，含水量可高达百分之几百。量可高达百分之几百。广泛分布于东南沿海地区和内陆江河湖泊广泛分布于东南沿海地区和内陆江河湖泊周围周围;由软弱土组成的地基，称之为由软弱土组成的

5、地基，称之为软弱土地基软弱土地基。饱和的，含有机质的饱和的，含有机质的天然含水量接近或超过液限天然含水量接近或超过液限天然孔隙比超过天然孔隙比超过1.01.0压缩性高、抗剪强度低压缩性高、抗剪强度低渗透性很小渗透性很小具有结构性具有结构性当烧失量当烧失量wn 5%时，有机质土时，有机质土当烧失量当烧失量wn 10%时，则称之为泥炭质土时，则称之为泥炭质土当烧失量当烧失量wn 60%时，则称之为泥炭时，则称之为泥炭IL 1.0，且，且1 e 1.5时，称之为淤泥质土时，称之为淤泥质土IL 1.0，且，且e 1.5时，称之为淤泥时，称之为淤泥（1 1）物理性质差物理性质差( (高含水量，大孔隙比）

6、高含水量，大孔隙比）基本物理特性差，含水量基本物理特性差，含水量W高，高，W=35% 80%；孔隙比孔隙比e大，大，e=1.0 2.0土的成分粘土矿物、有机质含量高土的成分粘土矿物、有机质含量高土粒粒度成分粘粒组和粉粒组含量高土粒粒度成分粘粒组和粉粒组含量高降低降低W、缩小、缩小e成为软弱土地基加固的重要内容成为软弱土地基加固的重要内容（2 2）抗剪强度低抗剪强度低软弱土天然不排水抗剪强度软弱土天然不排水抗剪强度cu=5kPa 25kPa正常固结软弱土随深度正常固结软弱土随深度cu增加，一般每延米深增加，一般每延米深度增长度增长1 2kPa外载作用下，软弱土渗透固结，强度会显著增外载作用下，软

7、弱土渗透固结，强度会显著增长长加速软弱土层渗透固结速率，是改善软弱土强加速软弱土层渗透固结速率，是改善软弱土强度特征的有效途径度特征的有效途径（3 3）压缩性较高压缩性较高正常固结软弱土压缩系数为正常固结软弱土压缩系数为a1-2=0.5 1.5MPa-1，最大最大a1-2=4.5MPa-1；压缩指数压缩指数Cc=0.35 0.75，且有，且有Cc=0.0147w-0.213天然软弱土层一般为正常固结土，有部分土层处天然软弱土层一般为正常固结土，有部分土层处于超固结状态，而近代海相或河湖相沉积物，于超固结状态，而近代海相或河湖相沉积物，一般处于欠固结状态一般处于欠固结状态控制沉降是地基加固重要内

8、容之一，尤其柔性荷控制沉降是地基加固重要内容之一，尤其柔性荷载下控沉技术载下控沉技术（4 4）渗透性很小渗透性很小软弱土渗透系数软弱土渗透系数k=10-6 10-8cm/s，在外荷作用，在外荷作用下渗透固结速率很慢下渗透固结速率很慢一般软弱土层渗透性具有明显各向异性，水平一般软弱土层渗透性具有明显各向异性，水平向渗透系数往往高于垂直向的渗透系数，尤其是向渗透系数往往高于垂直向的渗透系数，尤其是存在水平砂夹层。存在水平砂夹层。加速软弱土层的固结速率，成为软土加固的一加速软弱土层的固结速率，成为软土加固的一个重要内容个重要内容（5 5）结构性明显结构性明显软弱土一般为絮凝结构，尤以海相粘土更为明显

9、软弱土一般为絮凝结构，尤以海相粘土更为明显结构性强，一旦结构受到扰动或破坏，强度明显降结构性强，一旦结构受到扰动或破坏，强度明显降低，甚至呈现流动状态低，甚至呈现流动状态我国沿海软弱土的灵敏度我国沿海软弱土的灵敏度St=4 8，属于高灵敏土。，属于高灵敏土。地基处理中或地基施工中，减小结构性土层扰动，地基处理中或地基施工中，减小结构性土层扰动，直接影响施工效果直接影响施工效果（6 6）流变性显著流变性显著在外载作用下，土体主（渗透）固结完成后，在外载作用下，土体主（渗透）固结完成后，在剪应力作用下，土体剪切应变缓慢发展在剪应力作用下，土体剪切应变缓慢发展流变的工程问题，既可导致强度衰减；又可产

10、流变的工程问题，既可导致强度衰减；又可产生可观次固结沉降生可观次固结沉降流变机理认识待完善，地基处理的对策目前是流变机理认识待完善，地基处理的对策目前是提高处置的等级提高处置的等级提高地基土强度，改善其变形特征和渗透性提高地基土强度，改善其变形特征和渗透性提高抗液化能力、消除湿陷、胀缩等其它病害提高抗液化能力、消除湿陷、胀缩等其它病害地基处理的方法地基处理的方法置换、夯实、挤密、排置换、夯实、挤密、排水、加筋、胶结和热学等方法。水、加筋、胶结和热学等方法。物理处理物理处理化学处理化学处理热学处理热学处理置置换换排排水水密密实实加加筋筋搅拌搅拌灌浆灌浆热加热加固固冻结冻结根据地基处理方法的基本原

11、理，基本上可以根据地基处理方法的基本原理，基本上可以分为如下表。分为如下表。地基处理的分类 排 水 固 结 法 压 密 挤 密 置 换 法 灌 浆 法 加 筋 法 托 换 技 术 堆载预压 砂井法袋装砂井等 真空预压 降低地下水 电渗法 表面压实 重锤夯击 强夯法 振冲挤密 砂桩 灰土桩 换土法 振冲碎石桩 高压喷射注浆 水泥土搅拌桩 石灰桩 水泥浆 化学注浆 聚合物 锚固技术 加筋土 树根桩 基础托换 锚杆压桩 碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能地基处理的主要方法、适用范围和

12、工作机理地基处理的主要方法、适用范围和工作机理置换法换土垫层法换土垫层法一般采用开挖后回填的方法；对于厚度较小的淤泥质土层，一般采用开挖后回填的方法；对于厚度较小的淤泥质土层，亦可采用抛石挤淤法。地基表面性能良好的垫层，形成双亦可采用抛石挤淤法。地基表面性能良好的垫层，形成双层地基。垫层可有效的扩散基底压力，提高底基础承载力。层地基。垫层可有效的扩散基底压力，提高底基础承载力。振冲置换法振冲置换法强夯置换法强夯置换法碎石桩法碎石桩法石灰桩法石灰桩法EPS轻填法轻填法各种浅层的各种浅层的软弱土地基软弱土地基利用振冲器在高压水的作用下边振、边冲，在地基中成孔，利用振冲器在高压水的作用下边振、边冲，

13、在地基中成孔，在孔内回填碎石料且振密成碎石桩。碎石桩柱体与桩间土在孔内回填碎石料且振密成碎石桩。碎石桩柱体与桩间土形成复合地基，提高承载力，降低沉降形成复合地基，提高承载力，降低沉降采用强夯时，夯坑内回填碎石挤淤置换的方法，形成碎石采用强夯时，夯坑内回填碎石挤淤置换的方法，形成碎石墩柱体，以提高地基承载力和降低沉降墩柱体，以提高地基承载力和降低沉降采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或碎石桩柱体，置换后形采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或碎石桩柱体，置换后形成复合地基，可提高地基承载力，降低地基沉降。同时，砂、石柱成复合地基，可提高地基承载力，降低地基沉降。同时，砂、石柱体在软粘土中形成排

14、水通道，加速固结体在软粘土中形成排水通道，加速固结在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成竖向石灰桩柱在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成竖向石灰桩柱体，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩柱体周围体，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩柱体周围土体的性质，形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，降低沉降土体的性质，形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，降低沉降发泡聚苯乙烯（发泡聚苯乙烯（EPSEPS）重度只有土的）重度只有土的1/501/50 1/1001/100，并具有较高的强，并具有较高的强度和低压缩性，用于填土料，可有效减少作用于地基的荷载，且根度和低

15、压缩性，用于填土料，可有效减少作用于地基的荷载，且根据需要用于地基的浅层置换据需要用于地基的浅层置换c cu u 20kPa20kPa的粘性的粘性土、松散粉土和土、松散粉土和人工填土、湿陷人工填土、湿陷性黄土地基等性黄土地基等适用于表层软弱适用于表层软弱土层较薄的地基土层较薄的地基一般软土地基一般软土地基填土、软粘填土、软粘土地基土地基软弱地基上的软弱地基上的填方工程填方工程地基处理的主要方法、适用范围和工作机理地基处理的主要方法、适用范围和工作机理排水固结加载预压法加载预压法在预压荷载作用下，通过一定的预压时间，天在预压荷载作用下，通过一定的预压时间，天然地基被压密、固结，地基的强度提高，压

16、缩然地基被压密、固结，地基的强度提高，压缩性降低。在达到设计要求后，卸去预压荷载，性降低。在达到设计要求后，卸去预压荷载，再建造上部结构，以保证地基承载力和变形的再建造上部结构，以保证地基承载力和变形的稳定性。当天然土层的渗透性较低时，为了缩稳定性。当天然土层的渗透性较低时，为了缩短渗透固结的时间，加速固结速率，可在地基短渗透固结的时间，加速固结速率，可在地基中设置竖向排水通道，如砂井、排水板等。加中设置竖向排水通道，如砂井、排水板等。加载预压的荷载，一般有利用建筑物自身荷载、载预压的荷载，一般有利用建筑物自身荷载、堆载或真空预压等堆载或真空预压等超载预压法超载预压法软 粘 土 、软 粘 土

17、、粉 土 、 杂粉 土 、 杂填 土 、 冲填 土 、 冲填土等填土等基本原理与上述相同，但预压荷载超过上部结构的基本原理与上述相同，但预压荷载超过上部结构的荷载。一般在保证地基稳定的前提下，超载预压方荷载。一般在保证地基稳定的前提下，超载预压方法的效果更好，特别是对降低地基次固结沉降十分法的效果更好，特别是对降低地基次固结沉降十分有效有效淤泥质饱淤泥质饱和软粘土和软粘土地基处理的主要方法、适用范围和工作机理地基处理的主要方法、适用范围和工作机理振振密密挤挤密密强夯法强夯法采用重量采用重量100 400kN的夯锤，从高处自由落下，在的夯锤，从高处自由落下，在强夯的冲击力和振动力作用下，地基土密

18、实，可以强夯的冲击力和振动力作用下，地基土密实，可以提高承载力，减少沉降提高承载力，减少沉降振冲密实法振冲密实法挤密碎石桩法挤密碎石桩法土、灰土桩法土、灰土桩法松散碎石土、松散碎石土、砂土，低饱和砂土，低饱和度粉土和粘性度粉土和粘性土，湿陷性黄土，湿陷性黄土、杂填土和土、杂填土和素填土地基素填土地基振冲器的强力振动，使得饱和砂层发生液化，振冲器的强力振动，使得饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙比降低；同时，利用振冲砂粒重新排列，孔隙比降低；同时，利用振冲器的水平振冲力，回填料使得砂层挤密，达到器的水平振冲力，回填料使得砂层挤密，达到提高地基承载力，降低沉降的目的提高地基承载力，降低沉降的目的

19、施工方法与排水中的碎石桩相同，但是，沉管施工方法与排水中的碎石桩相同，但是，沉管过程中的排土和振动作用，将桩柱体之间土体过程中的排土和振动作用，将桩柱体之间土体挤密，并形成碎石桩柱体复合地基，达到提高挤密，并形成碎石桩柱体复合地基，达到提高地基承载力和降低地基沉降的目的地基承载力和降低地基沉降的目的采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土或灰采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土或灰土形成竖向加固体，施工过程中排土和振动作土形成竖向加固体，施工过程中排土和振动作用，挤密土体，并形成复合地基，提高地基承用，挤密土体，并形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降载力，减小沉降粘 粒 含 量 少粘 粒 含 量

20、 少于于10%的疏的疏松 砂 性 土 地松 砂 性 土 地基基松散砂性土松散砂性土、杂填土、杂填土、非饱和粘性非饱和粘性土地基、黄土地基、黄土地基土地基地下水位以地下水位以上的湿陷性上的湿陷性黄土、杂填黄土、杂填土、素填土土、素填土地基地基地基处理的主要方法、适用范围和工作机理地基处理的主要方法、适用范围和工作机理加筋加筋土法加筋土法主要有土钉和土锚法，土钉加固作用依赖于土主要有土钉和土锚法，土钉加固作用依赖于土钉与其周围土间的相互作用；土锚则依赖于锚钉与其周围土间的相互作用；土锚则依赖于锚杆另一端的锚固作用，两者主要功能是减少或杆另一端的锚固作用，两者主要功能是减少或承受水平向作用力承受水平

21、向作用力锚固法锚固法浅层软土地浅层软土地基处理、挡基处理、挡土墙结构土墙结构在地基中设置树根桩、低标号混凝土桩等竖相加固在地基中设置树根桩、低标号混凝土桩等竖相加固体，例如体，例如CFG桩、二灰混凝土桩等，形成复合地基，桩、二灰混凝土桩等，形成复合地基，提高地基承载力，减少沉降提高地基承载力，减少沉降各类软土地各类软土地基、尤其是基、尤其是较深厚的软较深厚的软弱土地基弱土地基竖向加固体竖向加固体复合地基法复合地基法在土体中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合在土体中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金属材料等，通过筋土间作用，达到成材料、金属材料等，通过筋土间作用，达到减小或抵抗土压力；调整

22、基底接触应力的目的。减小或抵抗土压力；调整基底接触应力的目的。可用于支挡结构或浅层地基处理可用于支挡结构或浅层地基处理适用于边坡适用于边坡加固，土锚加固，土锚技术应用中，技术应用中，必须有可以必须有可以锚固的土层、锚固的土层、岩层或构筑岩层或构筑物物地基处理的主要方法、适用范围和工作机理地基处理的主要方法、适用范围和工作机理化学加固法深层搅拌法深层搅拌法利用深层搅拌机械，将固化剂（一般的无机固化剂利用深层搅拌机械，将固化剂（一般的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰等）在原位与软弱地基土搅为水泥、石灰、粉煤灰等）在原位与软弱地基土搅拌成桩柱体，可以形成桩柱体复合地基、格栅状或拌成桩柱体，可以形成桩柱

23、体复合地基、格栅状或连续墙无机加固（水泥）土。作为复合地基，可以连续墙无机加固（水泥）土。作为复合地基，可以提高地基承载力和减少变形；作为支挡结构或防渗，提高地基承载力和减少变形；作为支挡结构或防渗，可以用作基坑开挖时，重力式支挡结构，或深基坑可以用作基坑开挖时，重力式支挡结构，或深基坑的止水帷幕。水泥系深层搅拌法，一般有两大类方的止水帷幕。水泥系深层搅拌法，一般有两大类方法，即可喷浆搅拌法和喷粉搅拌法法，即可喷浆搅拌法和喷粉搅拌法等等灌浆注浆法灌浆注浆法一 般 适 用 于一 般 适 用 于饱 和 软 粘 土饱 和 软 粘 土地 基 ， 对 于地 基 ， 对 于有 机 质 较 高有 机 质 较

24、 高的 泥 炭 质 土的 泥 炭 质 土或 泥 炭 、 含或 泥 炭 、 含水 量 很 高 的水 量 很 高 的淤 泥 质 土 ，淤 泥 质 土 ，适 用 性 宜 通适 用 性 宜 通过试验确定过试验确定有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆以及高压注有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆以及高压注浆等多种工法，浆液的种类较多。浆等多种工法，浆液的种类较多。适用于各类软适用于各类软土地基，和岩土地基，和岩基加固，可用基加固，可用于建筑物纠偏于建筑物纠偏等处理技术中等处理技术中托换技术对原有建筑物地基和基础进行处理、加固或改对原有建筑物地基和基础进行处理、加固或改建，或在原有建筑物基础下修建地下工程或因建，或在

25、原有建筑物基础下修建地下工程或因临近建造新工程而影响到原有建筑物的安全时，临近建造新工程而影响到原有建筑物的安全时，所采取的技术措施的总称。所采取的技术措施的总称。喷粉桩施工 振动沉管碎石桩 强夯加固地基 各类地基处理方法有各自特点和工作机理各类地基处理方法有各自特点和工作机理不同方法加固效果不同，存在局限性不同方法加固效果不同，存在局限性根据工程地基条件；工程对地基要求；材料、施根据工程地基条件；工程对地基要求；材料、施工机具和施工条件；经济性等，综合、比选，确定工机具和施工条件；经济性等，综合、比选，确定一技术可靠、经济合理、施工可行的方案一技术可靠、经济合理、施工可行的方案单一地基处理方

26、案；多种方法组合处理技术单一地基处理方案；多种方法组合处理技术地基处理的目的及主要地基问题：(1)强度及稳定性问题：当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷时，地基就会产生局部或整体剪切破坏。(2)压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构及外荷作用下产生过大变形时，会影响结构物的正常使用，特别是超过建筑物允许变形值时，结构可能产生开裂破坏。(3)地基渗透问题当地基中水力比降超过容许值肘，发生管涌，潜蚀等不良现象，造成建筑物的破坏。(4)动力荷载作用，地震、机器，车辆震动，波浪作用和爆破等动力荷载引起地基土的液化失稳，震陷等危害。浅层软弱土层厚度不是很大，可将基础底面浅层软弱土层厚度不是很大

27、，可将基础底面下处理范围内的软弱土挖除，然后换填工程特性下处理范围内的软弱土挖除，然后换填工程特性良好的材料，分层压实至设计密实度。良好的材料，分层压实至设计密实度。浅层软弱土层浅层软弱土层主要指淤泥质土、松散填土、主要指淤泥质土、松散填土、杂填土、滨填土以及冲填土地基。杂填土、滨填土以及冲填土地基。换填法概念ReplacementMethod低洼区域填筑、路基高填法，公路挡土墙、涵低洼区域填筑、路基高填法，公路挡土墙、涵洞地基处理等。（工程实例）洞地基处理等。（工程实例） 砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等具备强度高、砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等具备强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好工程特

28、性。压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好工程特性。主要为砂垫层、碎石垫层。主要为砂垫层、碎石垫层。 提高地基承载力、加速基础底面排水和减小基提高地基承载力、加速基础底面排水和减小基础沉降和差异沉降。础沉降和差异沉降。应 用材 料作 用（a）某闸基采用粘性土垫层 (b）海工建筑物（码头）采用抛石挤淤形成垫层换填法设计主要是垫层厚度换填法设计主要是垫层厚度t t（ 3m3m）和宽度）和宽度b bm m各种材料垫层设计，近似按砂垫层计算方法进行设计各种材料垫层设计，近似按砂垫层计算方法进行设计砂垫层垫层厚度砂垫层垫层厚度t t，要求达到足够深度，以置换可能，要求达到足够深度，以置换可能被剪切破坏的软弱

29、土层被剪切破坏的软弱土层垫层上、下平面尺寸，满足应力扩散要求和砂垫层不垫层上、下平面尺寸，满足应力扩散要求和砂垫层不发生水平挤出发生水平挤出pbDbmtpzpczpcb+2t tanpz砂垫层设计原理砂垫层设计原理式中：式中：pz垫层底面处的附加压力（垫层底面处的附加压力（kPa）pcz垫层底面处的自重压力（垫层底面处的自重压力（kPa）fz垫层底面处地基承载力（垫层底面处地基承载力（kPa）垫层厚度垫层厚度t 根据下卧土层承载力验算确定根据下卧土层承载力验算确定zczzfpp设计验算（6-1）条形基础条形基础：（6-2a）矩形基础矩形基础：（6-2b）式中式中b矩形基础或条形基础底面的宽度（

30、矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；）；l矩形基础底面的长度（矩形基础底面的长度（m）；）；p基础底面接触压力（基础底面接触压力（kPa）；）；pc基础底面自重应力（基础底面自重应力（kPa）；）；垫层材料压力扩散角，缺乏资料可参照下表。垫层材料压力扩散角，缺乏资料可参照下表。tan2)(tbppbpcz按均匀分布，条形基础和矩形基础下垫层底面处附按均匀分布，条形基础和矩形基础下垫层底面处附加压力加压力pz的简化计算的简化计算)tan2)(tan2()(tltbppblpcz计算方法计算方法垫层材料压力扩散角垫层材料压力扩散角/ 换填材料t/b砂、碎石灰土粉煤灰粘性土或粉土8IP140.252

31、0302260.530302223注：注：当当t/b0.25时，除灰土仍取时，除灰土仍取=30外，其它材料均取外，其它材料均取=0；当当0.25 t/bTi）的固结度，计算采）的固结度，计算采用时间用时间t 为等压时间（为等压时间（t- Ti）加上等速加载时间）加上等速加载时间Ti/2，即，即（5）计算的固结度尚应对总荷载比例进行修正。）计算的固结度尚应对总荷载比例进行修正。22)(iiiTtTTtt以二级等速加荷为例，说明以二级等速加荷为例，说明Terzaghi改进法改进法应用于分级加荷固结计算的方法。应用于分级加荷固结计算的方法。当当0t=t1T1时，进入首次等速加载过程，对于时，进入首次

32、等速加载过程，对于本级荷载本级荷载 p1，有，有当按总荷载计算固结度时，上式改写成当按总荷载计算固结度时，上式改写成1211ppUUttittppUU211当时当时，进入首次等压期，进入首次等压期计算采用时间计算采用时间修正后固结度为修正后固结度为221TttT2212112TtTTttiTttppUU1)2(212当当时，进入二次等速加载周期时，进入二次等速加载周期对对 p1，采用的固结计算时间为，采用的固结计算时间为；对对，固结度计算时间则为，固结度计算时间则为所以有所以有332TttT213Ttt2223323TttTtt iTttiTttppUppUU)2(1)2(323313p 当当

33、进入第二次等压周期，则进入第二次等压周期，则对对 p1，固结计算时间，固结计算时间对对 p2，固结时间，固结时间则，固结度计算为则，固结度计算为34Ttt214Ttt222342334TTtTTTtt iTTtiTttppUppUU2)2(1)2(432414多级等速加荷可依次类推，并归纳如下式多级等速加荷可依次类推，并归纳如下式（6）式中式中Tn、Tn+1分别为各级等速加荷的起分别为各级等速加荷的起点和终点时间；点和终点时间； pn为第为第i级荷载的增量。级荷载的增量。ninTTttppUUnn1)2(1井阻与涂抹作用井阻与涂抹作用地基中设置竖向排水系统透水性虽然大，而对渗流总有地基中设置竖

34、向排水系统透水性虽然大，而对渗流总有一定的阻力，称为井阻一定的阻力，称为井阻（WellResistance）在竖向排水系统施工中，井管插拔对井壁附近一定区域在竖向排水系统施工中，井管插拔对井壁附近一定区域的土体具有涂抹作用，该作用降低了土体的径向渗透系的土体具有涂抹作用，该作用降低了土体的径向渗透系数，称为施工涂抹作用数，称为施工涂抹作用（SmearEffect）。近年来，断面尺寸较小塑料排水板。井径近年来，断面尺寸较小塑料排水板。井径dw、井间距、井间距de减小，降低了地基径向排水渗径，提高了地基排水固结减小，降低了地基径向排水渗径，提高了地基排水固结的速率。的速率。考虑井阻和涂抹作用的非理

35、想井固结理论具有了现实的考虑井阻和涂抹作用的非理想井固结理论具有了现实的意义，在意义，在Barron解的基础上，解的基础上，Yashikmmi（1979）和）和Hansbo（1981）提出了可以考虑上述作用的非理想单元）提出了可以考虑上述作用的非理想单元井固结理论。井固结理论。Hansbo考虑井阻和施工涂抹的固结度解答，考虑井阻和施工涂抹的固结度解答，以以PVDs为例为例(7)其中其中)2exp(1)(2FrtctUevhrsFFFF043)ln(43)ln(0nddFwe)ln() 1()ln() 1(shwsshskkddkkFwhrqkLF322PVDs通水能力设计值通水能力设计值qw根

36、据根据Short-Term试验得出，一试验得出，一般般2550升升/sm。美国。美国ASTMD4716试验（试验（ASTM，1996），），采用水头梯度采用水头梯度1.0，PVDs侧面正应力侧面正应力200kPa，得，得式中式中RFIN反滤土工织物弹性应度，压缩了芯板排水通道反滤土工织物弹性应度，压缩了芯板排水通道的折减系数；的折减系数；RFCRPVDs的蠕变折减系数；的蠕变折减系数；RFCC反滤织物和芯板孔隙中化学物质沉淀产生化学反滤织物和芯板孔隙中化学物质沉淀产生化学阻塞作用的折减系数；阻塞作用的折减系数；RFBC芯板排水通道或反滤织物孔隙上生物积聚阻塞芯板排水通道或反滤织物孔隙上生物积聚

37、阻塞作用的折减系数；作用的折减系数；RFK由固结变形导致由固结变形导致PVDs的纠结、皱折和应变的的纠结、皱折和应变的折减系数。折减系数。KBCCCCRINultwRFRFRFRFRFqq1PVDs的使用时间较短，化学和生物的阻塞影响相的使用时间较短，化学和生物的阻塞影响相对较小，一般可以忽略对较小，一般可以忽略考虑井阻、涂抹，亦可简单乘以一个折减系数考虑井阻、涂抹，亦可简单乘以一个折减系数0.80 0.95在附加荷载作用下，某一时间，土体中一点的在附加荷载作用下，某一时间，土体中一点的抗剪强度抗剪强度S可用下式表示可用下式表示（8）式中式中天然地基在加荷前的抗剪强度天然地基在加荷前的抗剪强度

38、/kPa由于固结而增长的抗剪强度由于固结而增长的抗剪强度/kPa由于剪切应力水平提高和应变发展所引由于剪切应力水平提高和应变发展所引起的土体强度衰减起的土体强度衰减/kPaSSSSc00ScSS针对针对研究不够深入，表达式（研究不够深入，表达式（8）一般改）一般改写成写成(9)式中式中 土体剪切应力等因素对强度影响土体剪切应力等因素对强度影响综合性折减系数综合性折减系数 =0.75 0.90。S)(0cSSS天然地基的强度可用十字板剪切试验或无侧天然地基的强度可用十字板剪切试验或无侧限抗压试验确定。限抗压试验确定。十字板剪切试验，软土地基强度十字板剪切试验，软土地基强度S0与深度与深度z关关系

39、基本上是直线系基本上是直线式中式中c0地面处地基的初始强度（地面处地基的初始强度（kPa）。）。无侧限抗压试验，确定地基初始抗压强度时无侧限抗压试验，确定地基初始抗压强度时式中式中qu土体的无侧限抗压强度（土体的无侧限抗压强度（kPa）。）。zcS00uucqS20图图6-8地基初始强度与深度的关系地基初始强度与深度的关系深度z天然地基强度s0c0=tan强度增量强度增量估算估算上式可以改写成上式可以改写成由此由此(10)将式（将式（10）代入（）代入（9）时，可得到）时，可得到cStanS11sin1cossinKStcUKuKuKKS11111)1 ()()()(1010uKSUKSSt在

40、预压法中固结压力荷载来源在预压法中固结压力荷载来源利用建筑物自身重量加压的方法利用建筑物自身重量加压的方法外加预压荷载（堆载）加压的方法外加预压荷载（堆载）加压的方法减小地基中孔隙水压力减小地基中孔隙水压力(负压负压)方法方法是一种经济有效方法，当加压周期长，沉降控是一种经济有效方法，当加压周期长，沉降控制严格的结构不宜采用此法。制严格的结构不宜采用此法。应用于地基稳定性、适应较大变形的建筑物路应用于地基稳定性、适应较大变形的建筑物路堤、土坝、贮矿场、油罐、水池等。堤、土坝、贮矿场、油罐、水池等。特别是对油罐或水池等建筑物，例如先进行充特别是对油罐或水池等建筑物，例如先进行充水加压，既可检验有无渗漏；又可利用分级充水水加压，既可检验有无渗漏；又可利用分级充水预压，地基