预压法——教学学习.pptx
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1、1授课内容及安排授课内容及安排q第六节 预压法(排水固结法)一、概述二、堆载预压法三、真空预压法四、低位真空预压法五、土地资源生态再生技术 1、问题的提出2、常规预压法与土地资源再生3、低位真空预压法与土地资源再生第1页/共66页21、预压法的加固原理2、预压法的适用条件3、预压法的分类4、预压系统的组成及各部分的功用预压法预压法概述概述 第2页/共66页31、加固原理:对天然地基,或先在地基中设置砂井、塑料排水板等竖向排水设施,然后利用建筑物本身重量分级加载,或在建筑物建造之前,在场地先行加载预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。预压法预压法概述概述 第
2、3页/共66页4加固作用:(1)沉降问题:使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成,使建筑物在使用期间不至于产生不利的沉降和沉降差。(2)稳定问题:加速地基土抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性。预压法预压法概述概述 第4页/共66页52、适用条件:总的来讲,预压法适用于:在持续荷载下土的体积会发生很大压缩变形且抗剪强度会持续增长的土类的地基处理,如:淤泥、淤泥质土、新吹填的饱和软土。预压法预压法概述概述 第5页/共66页6q3、预压法的分类:(1)按预压荷载的大小来分:预压荷载使用荷载超载预压法(2)按预压荷载种类来分:堆载预压法:荷载为堆载真空预压法:荷载为真空负压降水预压法预压
3、法预压法概述概述 第6页/共66页7真空预压法:荷载为真空负压传统真空预压法:水平滤网设在软土之上的砂层中间低位真空预压法:水平滤网设在软土之下 预压法预压法概述概述 第7页/共66页8q4、组成及各部分的作用及适用范围:(1)组成排水系统:竖向排水井:普通/袋装砂井、塑料排水板水平排水层:砂垫层、水平滤管网加压系统:堆载、真空预压、降低地下水位等预压法预压法概述概述 第8页/共66页9(2)各部分的作用:排水系统:改变地基原有的排水边界条件,缩短排水路径,加速软土固结;加压系统:对地基施加预压或真空负压,使地基土中的大部分孔隙水在预压荷载作用下排出,土颗粒被压缩,地基土得以固结。预压法预压法
4、概述概述 第9页/共66页101、适用条件2、堆载预压法设计(1)竖向排水体设计(2)确定加载的数量、范围、速率和预压时间(3)计算地基的固结度、强度增长、抗滑稳定和变形(4)工法的质量控制预压法预压法堆载预压法堆载预压法 第10页/共66页11除了预压法的总的适用条件外,还有:(1)要有价格便宜的堆载;(2)要有足够长的预压时间。预压法预压法堆载预压法堆载预压法适用条适用条件件 第11页/共66页12选择竖向排水体确定竖向排水体的设计参数:(a)直径(b)间距s(c)深度L堆载预压法堆载预压法竖向排水体设计竖向排水体设计 第12页/共66页13选择砂井或塑料排水袋等竖向排水体;若软土层厚度不
5、大或软土层含较多薄粉砂夹层,预计固结速率能满足工期要求,可不设置竖向排水体;对于深厚的软粘土地基,为了加速软土地基的固结过程,提高预压效果,一般常在地基内设置竖向排水体。堆载预压法堆载预压法竖向排水体设计竖向排水体设计 第13页/共66页14普通砂井直径取300500mm;袋装砂井直径取70100mm;塑料排水板的当量换算直径堆载预压法堆载预压法竖向排水体设计竖向排水体设计 第14页/共66页15间距s:间距根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。通常按井径比n=de/dw确定:普通砂井的间距s按n=68采用,常用24m;袋装砂井的间距s按n=1520采用,一般为12m;塑 料
6、 排 水 带 的 间 距 s按 n=1520采 用,实 际 工 程 中,常 取 在1.01.5m之间。堆载预压法堆载预压法竖向排水体设计竖向排水体设计第15页/共66页16de为一根砂井的有效排水圆柱体的直径;砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列;等边三角形布置:de=1.05s正方形布置:de=1.13s堆载预压法堆载预压法竖向排水体设计竖向排水体设计第16页/共66页17q深度L:根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求及软土层深度确定:软土层不厚:L可由软土层厚度决定而贯穿软土;软土层较厚:L应根据结构对变形和稳定的要求决定;软土层很厚(20m):由于此时的径向平均固结效应已很小,故穿
7、越软土的意义不大,可采用超载预压解决。堆载预压法堆载预压法竖向排水体设计竖向排水体设计第17页/共66页18堆载的大小:按照结构对变形的要求,工程上一般采用:对变形要求不高的工程,采用等载预压,与建筑物基底压力大小相同,堆载高度 堆载预压法堆载预压法确定堆载确定堆载 对变形要求较高的工程、地基为欠固结土,采用超载预压,堆载高度第18页/共66页19堆载范围不应小于建筑物基础边缘所包围的范围;加载速率应与地基土增长的强度相适应,对加载的各阶段应进行抗滑稳定分析;制定分级预压计划。堆载预压法堆载预压法确定堆载确定堆载 第19页/共66页20q分级预压计划的制定的步骤:首先根据场地的野外十字板剪切试
8、验资料,经 统 计,得 出 Sv沿 深 度 的 变 化 规 律:Sv=A+BZSv=A+BZ得到后,根据计算或参考邻近场地同类地基现场监测资料,确定最不利局部失稳的位置(如:此位置在基底以下深度为h处);计算第一级堆载的大小、速率及时间;计算第一级加载结束时地基的平均固结度;估算第二级荷载及其它各级荷载;绘制出pt加荷计划图。堆载预压法堆载预压法确定堆载确定堆载第20页/共66页21第一级加载确定后,估算第一级加载速率:对软粘土,第一级加载速率不宜太快,宜控制在取h/2深度处的土的抗剪强度作为估算施加第一级荷载p1的初始抗剪强度Cu0,若为长条形荷载(如坝、堤、路基荷载)堆载预压法堆载预压法确
9、定堆载确定堆载第一级筑堤高度:第一级荷载的施工时间:第21页/共66页22计算第一级加载结束时地基的平均固结度:堆载预压法堆载预压法确定堆载确定堆载对总平均固结度的要求:(a)一般情况要求(70%75%);(b)对变形要求高的工程,应达到80%90%。第22页/共66页23估算第二级荷载:第一级加载结束,间歇一段时间后到施加第二级荷载前,此时地基土的抗剪强度将增加到Cu1:堆载预压法堆载预压法确定堆载确定堆载经第二级加载后总的预压荷载第二级加载为以此类推第23页/共66页24根据 和每级加载时间Ti及加载后的间歇时间,即可绘制出pt加荷计划图。堆载预压法堆载预压法确定堆载确定堆载第24页/共6
10、6页25固结度:在某一固结应力下,经某一时间t后,土体发生固结或孔隙水应力消散的程度,任一深度z处经过时间t后的固结度为:堆载预压法堆载预压法固结度计算固结度计算对单向固结,土层的平均固结度:第25页/共66页26荷载一次到位时的固结度计算:当地基抗剪强度较高而堆载较小时,堆载预压荷载可一次到位,否则要分级加载;竖向平均固结度:堆载预压法堆载预压法固结度计算固结度计算径向平均固结度:总的平均固结度:第26页/共66页27分级加载时的固结度计算:在实际工程中,荷载往往是分级施加的,任意t时刻的固结度按JGJ79-91的P12的公式计算:堆载预压法堆载预压法固结度计算固结度计算第27页/共66页2
11、8对于预压荷载下的最终沉降量,先按单向压缩分层总和法计算:堆载预压法堆载预压法沉降计算沉降计算然后考虑其它影响因素,得 t时刻地基的沉降量 第28页/共66页29设有塑料排水板的地基,由于有良好的排水条件,故在做稳定分析时,还应考虑在预压荷载作用下土体产生固结引起土的强度增长的影响:堆载预压法堆载预压法地基稳定分析地基稳定分析第29页/共66页30堆载预压法堆载预压法地基稳定分析地基稳定分析第30页/共66页31实际工程中,应通过现场原位测试来保证工法的质量。现场观测主要包括:沉降观测;边桩位移测定;孔隙水压力控制;有条件的工程,还需做现场静力触探和十字板剪切试验;卸载时间确定。堆载预压法堆载
12、预压法工法的质量控制工法的质量控制第31页/共66页321、基本原理2、主要优点(和堆载预压法相比)3、适用条件4、施工工序5、沉降计算预压法预压法真空预压法真空预压法 第32页/共66页33在软土上铺设一层0.40.5m中粗砂透水层;打设砂井或塑料排水板,在砂垫层内应铺设排水滤管网;再在其上覆盖23层真空膜;最后借助真空泵(射流泵)抽气,因而在膜内形成大气压差;由于砂垫层和竖向排水系统与地基土界面存在这一压差,土中的孔隙水发生向竖井的渗流,使孔隙水压力不断降低,有效应力不断提高而使土体逐渐固结。真空预压法真空预压法基本原理基本原理 第33页/共66页34(1)本工法的真空负压的施加,不会导致
13、土体中剪应力的增加,故不会发生土体失稳破坏,为此预压荷载不须分级,可一次到位;(2)对真空预压而言,土体越软,抽取的真空度越高,土层的收缩变形越大;(3)本工法是内挤的收缩变形,故不会发生因侧向挤出而引起的竖向附加沉降;(4)本工法加固的土体的孔隙压密程度较高,在相同情况下,真空预压的压密效果比堆载预压法好;(5)本工法的工期短。真空预压法真空预压法主要优点主要优点第34页/共66页35真空预压法真空预压法主要优点主要优点堆堆 载载 预预 压压真真 空空 预预 压压(1)根根据据有有效效应应力力原原理理,由由于于堆堆载载,地地基基总总应应力力增增加加,堆堆载载所所引引起起的的超超静静孔孔隙隙水
14、水压压力力逐渐消散而使有效应力增加;逐渐消散而使有效应力增加;(1)根根据据有有效效应应力力原原理理,在在地地基基总总应应力力不不变变条条件件下下,由由于于抽抽真真空空而而引引起起的的负负孔孔隙隙水水压压力力逐逐渐渐消消散散而而使使有有效效应力增加;应力增加;(2)堆堆载载预预压压过过程程中中,一一方方面面土土体体强强度度在在提提高高,另另一一方方面面随随堆堆载载增增加加剪剪应应力力也也在在增增大大,当当剪剪应应力力达达到到土土的的抗抗剪剪强强度度时时,土土体体即即发发生剪切破坏生剪切破坏(2)预预压压过过程程中中,有有效效应应力力增增量量是是各各向向相相同同的的,剪剪应应力力不不增增加加,不
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