真空排水预压法加固软土地基_公路施工与管理课程设计(编辑修改稿)

真空排水预压法加固软土地基_公路施工与管理课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

p ，是薄膜紧贴于砂垫层上，这个压差称为“真空度”。 砂垫层中形成的真空度，通过垂直排水通道逐渐向下延伸，同时真空度又由垂直排水通道向四周的土体传递与扩散，引起土体中孔 隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力。 从而使土体孔隙水中的气和水由土体向垂直排水通道渗流，最后由垂直排水通道汇至地表砂垫层中被泵抽出。 图 3 真空排水预压法加固软土地基的应力分布 从太沙基的有效应力原理看，整个过程中 △σ =0，加固中降低的孔隙水压力就等于增加的有效应力，即 交通运输学院课程设计 第 8 页 △ 39。  △ u （ 31） 从上可以得出，垂直排水通道不仅起着垂直排水、减小排水距离、加速土体固结的作用 ，而且起着传递真空度的作用。 从有效应力路径分析看，加固前，平均应力为 )(2/1 39。 3039。 1039。 0  p （ 32） 加固中地基土体中增加的有效应力为 △ 39。  ，由于孔隙水压力是一个球应力，所以各个方向均增加 △ 39。  ，因此  39。 3039。 3  △ 39。  （ 33）  39。 1039。 1  △ 39。  （ 34） 其有效应力圆由 D 向右移 39。 D 到见图 4，平均应力增加到  39。 039。 pp △ 39。  （ 35） 图 4 真空排水预压法加固特征 真空排水预压法是利用大气来加固软土地基，因此不需要大量的预压材料及实物。 对真空排水预压法来说，别 加固土体中的 A、 B、 C、 D 各点（见图 3）在加固前处于 k0 应力状态，位于 k0 线上（见图 5）；加固中产生附加有效应力 △σ 1ˊ =△σ 3ˊ ，它们的有效应力路径是一组平行于 pˊ 轴的水平线，都位于 k0线的下方，说明加固土体o 交通运输学院课程设计 第 9 页 都发生了侧向收缩变形。 由于真空排水预压法加固软土地基过程中，作用于土体总应力并没有增加，降低的仅仅是土中孔隙水压力，而孔隙水压力是一个球应力。 所以不会产生剪切变形，仅有侧向收缩。 图 5 其中： )339。 139。 (2/1  q 真空排水预压法加固软土地基过程中，在真空吸力的作用下易使土中的密封气泡排出，从而使土的渗透性提高、固结过程加快。 真空排水预压法加固软土地基时，地基周围的土体是向着加固区内移动的，与堆载排水法相比真空排水预压法加固的土体密实度要高。 且由于真空排水预压法是通过垂直排水通道向土体传递真空度，而真空度在整个加固区内均匀分布，因此加固后的土体，其垂直变形在全区内比堆载预压加固的要均匀，而且平均沉降量要大。 真空排水预压法的强度增长是在等向固结过程中实现的，抗剪强度提高的同时不会伴随剪应力的 增大，从而不会产生剪切蠕动现象，也就不会导致抗剪强度的衰减。 )339。 139。 (2/139。  p交通运输学院课程设计 第 10 页 加固设计与计算 设计要达到的目的：第一是经加固要先期消除一定的沉降量，使建筑物基础的剩余沉降量小于允许值，这首先要分别计算出在使用荷载和加固荷载下地基发生的沉降量及规定时间内消除的沉降量；第二个目的是使加固后地基强度的增长满足与建筑物对地基稳定与承载能力的要求；第三，达到预期的固结度所需要的时间应满足工期要求。 沉降计算 固结沉降 cS 的计算 固结沉降量 Sc 的计算可采用单向压缩分层总和法或考虑土体应力历史的 elogp’曲线法来进行。 对于正常固结土，通常可用单向压缩分层总和法来计算。 当土层属于泥炭土、有机质土或高塑性粘性土时，还要考虑次固结沉降问题。 1） 单向压缩分层总和法 按 ep 曲线计算，将地基分成若干个薄层，其中第 i层的压缩量为 （ 41） 总压缩量为  ni cic SS 1 （ 42） 式中： ciS —— 第 i层的压缩量； oie —— 第 i层中点的土自重应力对应的孔隙比，由室内压缩试验 ep 曲线求得； lie —— 第 i层中点的土自重应力与附加应力和所对应的孔隙比； ih —— 第 i层土层的厚度。 2） elogp’曲线法 首先根据土工试验得到的前期固结压力 39。 cP 来判断土层属于正常固结土、超固结土还是欠固结土，然后再以不同的公式加以计算。 对正常固结土：总压缩量为 （ 43） 式中： iS —— 第 i层的压缩量； ih —— 第 i层土层的厚度； oie —— 第 i层中点的土自重应力对应的孔隙比； ioilioici heeeS  1)log (1 39。 39。 39。 11 ci ioicini oiini ic P PPcehSS   交通运输学院课程设计 第 11 页 ciC —— 第 i层的原位压缩指数； ciP39。 —— 第 i层中心点的有效自重应力； iP39。  —— 在第 i层中心点增加的有效附加应力。 对超固结土： 当有效附加应力 iP39。  （ ciP39。 oiP39。 ）的土层，按下式计算固结沉降 1cS ： （ 44） 式中： siC —— 第 i层土的回弹指数； n—— 土层的数目。 当有效附加应力 iP39。  ≤（ ciP39。 oiP39。 ）的土层，按下式计算固结沉降 2cS ： （ 45） 式中： siC —— 第 i层土的回弹指数； n—— 土层的数目。 整个土层总的单向固结沉降量为 cS ： 21 ccc SSS  （ 46） 对于新近沉积的粘性土、新近吹填土及地 下水位降低不久的地区，常会出现欠固结的土层，这种土的沉降包括由于土自重应力的欠固结部分引起的沉降和建筑物附加应力引起的沉降两部分，可以按下式计算： （ 47） 最终沉降量 S 的计算 1） 用公式来计算 按堆载法来计算最终沉降量 S )]39。 39。 39。 l o g ()39。 39。 l o g ([1 111 ciP iPoiPciCoiP ciPsiCni oieihni iScS   )]log(C[1 39。 39。 39。 12 oi ioisini oiic P PPehS  )39。 39。 39。 l o g (1))(l o g (1 139。 39。 39。 39。 39。 1 ciP iPoiPehCP PPPPehCSoiini cioiicioicioiini cic 交通运输学院课程设计 第 12 页 scd SSSS  （ 48） 式中： dS —— 初始沉降量； cS —— 固结沉降量； sS —— 次固结沉降量。 堆载排水预压法中初始沉降量是荷载施加后立即发生的那部分沉降，对于真空排水预压法中初始沉降的计算无具体计算方法，只能将其包含在修正系数 sm39。 中。 次固结沉降量 sS 可按下式计算： （ 49） （ 410） 式中： oie —— 第 i层土的初始孔隙比； ie —— 次固结引起的孔隙比的减小； 1t —— 次固结的起始时间，可由土样的压缩固结试验来确定； 2t —— 建筑物的使用年限。 软土层总的固结沉降量可用求和的方法求出。 严格按照式（ 48）计算最终沉降量有时比较困难，主要是计算参数难以准确确定，因此仍然可用式（ 411）来计算最终沉降量。 csSmS 39。  （ 411） 对真空排水预压法来说，通常 39。 sm =~，这当中还包括施工中的沉降量。 2） 用实测沉降曲线值来推求 假设在最后一级荷载作用下，沉降随时间变化规律符合某一数学表达式，然后用曲线拟合方法。 常用的数学表达式有双曲线、幂指数曲线、二次抛物线等。 a)双曲线法 按双曲线变化规律，沉降可按式（ 412）计算： （ 412） 式中： tS —— t 时刻的沉降量； aS —— 双曲线起点 ta的沉降量； ini oiis heeS 1 112log ttCe ii )( aaat ttttSS   交通运输学院课程设计 第 13 页 α、 β—— 待定系数。 将式（ 412。