地基处理第12讲.pdf

地 基 处 理地 基 处 理耿永常耿永常2第十二讲第十二讲排水固结法排水固结法—堆载预压法堆载预压法3一、概述• • 堆载预压法堆载预压法堆载预压法堆载预压法：：：：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图12.1 堆载预压排水固结原理堆载预压排水固结原理4二、设计与计算设计内容设计内容• • 排水系统排水系统排水系统排水系统：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；•堆载系统系统系统系统：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51. 1. 竖向排水体材料选择竖向排水体材料选择竖向排水体材料选择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. 2. 竖向排水体设置深度设计竖向排水体设置深度设计竖向排水体设置深度设计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。

二、设计与计算63. 3. 竖向排水体平面设计竖向排水体平面设计竖向排水体平面设计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：2()pbDδ π+=(12-1)塑料排水带井径比一般采用 n = 15~30二、设计与计算7•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图图12.2 竖向排水体平面布置及影响范围竖向排水体平面布置及影响范围(a)(b)二、设计与计算84. 4. 水平排水砂垫层设计水平排水砂垫层设计水平排水砂垫层设计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。

二、设计与计算95. 5. 堆载预压计划设计堆载预压计划设计堆载预压计划设计堆载预压计划设计 设计内容：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所示图图12.3 堆载预压加荷设计与计算流程堆载预压加荷设计与计算流程二、设计与计算106.6.地基土的固结度计算地基土的固结度计算地基土的固结度计算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）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 的相同图图12.4 砂井地基固结度计算模型砂井地基固结度计算模型二、设计与计算11（（2）多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算）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 加以修正即可图图12.5 砂井地基固结度堆载预压计划砂井地基固结度堆载预压计划二、设计与计算127. 7. 地基土抗滑稳定性验算地基土抗滑稳定性验算地基土抗滑稳定性验算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，即图图12.6 竖向排水体平面布置及影响范围竖向排水体平面布置及影响范围[]IIIIIIIIcostancostan() sinsinBu iiiuiicu A BCiiii ABc lWW U K WWWαϕαϕαα++ = ++∑∑∑(12-2)[]IIIIIIIcostan() sinsinCmu iniin B BCiiii ABc lWWWWηηαϕαα+ + ++∑∑∑二、设计与计算138. 8. 地基土的沉降计算地基土的沉降计算地基土的沉降计算地基土的沉降计算瞬时沉降：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：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：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•预压荷载下地基最终沉降量s∞，表达式为：0dcssss∞=++(12-3)式中：sd— 瞬时沉降； sc — 固结沉降； s0— 次固结沉降二、设计与计算14• 固结沉降表达式：固结沉降表达式：01101n ii ci iieeshe=−=Δ+∑(12-4)式中：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二、设计与计算15• 瞬时沉降表达式：瞬时沉降表达式：21ddsC pbEμ⎛⎞−=⎜⎟⎝⎠(12-5)式中：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二、设计与计算16• 次固结沉降表达式：次固结沉降表达式：00* 1lgnitshCit=⎛⎞=⎜⎟⎝⎠∑(12-6)式中：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 > t*）； h—土层厚度。

二、设计与计算17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 式计算： 01101n ii fi iieesheξ=−=+∑(12-7)式中： 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）二、设计与计算18三、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 工堆 载 预 压 法 施 工19四、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20思考题。