预压法加固机理及适用范围电子教材(完整版)实用资料.doc

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1、预压法加固机理及适用范围电子教材（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）预压法加固机理及适用范围电子教材土工技术与应用项目组2021年3月预压法加固机理及适用范围1. 预压法的适用范围我国东南沿海和内陆广泛分布着饱和软黏土，该地基土的特点是含水量大、孔隙比大、颗粒细，因而压缩性高、强度低、透水性差。在该地基上直接修建筑物或进行填方工程时，由于在荷载作用下会产生很大的固结沉降和沉降差，且地基土强度不够，其承载力和稳定性也往往不能满足工程要求，在工程实践中，常采用预压法对软黏土地基进行处理。预压法是对天然地基，或先在地基中设置砂井（袋装砂井或塑料排水带）等竖向排水体，然

2、后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法，故预压法又称为排水固结法。该法常用于解决软黏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。对沉降要求较高的建筑物，如机场跑道等，常采用预压法处理地基。待预压期间的沉降达到设计后，移去预压荷载再建造建筑物。对于主要应用排水固结法来加速地基土抗剪强度的增加、缩短工期的工程，如路堤、土坝等，则可利用其本身的重量分级逐渐施加，使地基

3、土强度的提高适应上部荷载的增加，最后达到设计荷载。2. 预压法的加固机理（1）预压法原理 饱和软黏土地基在荷载作用下，孔隙中的水逐渐地排出，孔隙体积不断减小，地基发生固结变形，同时，随着超静孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。如图1所示，当土体的天然固结压力为，其孔隙比为eo ，在eo -曲线上为相应的A点。当压力增加，达到固结终了的C点，孔隙比减少了，曲线ABC称为土的压缩曲线。与此同时，在曲线上，土的抗剪强度由A点上升至C点。由此可见，土体在受固结压力时，因孔隙比的减少，使其抗剪强度得到提高。由C点开始卸荷至F点，卸下压力为，土体产生膨胀，见图1中CEF卸荷膨胀曲线

4、。如从F点再加压，使土体产生再压缩，沿虚线变化到C，从再压缩曲线FGC可看出，固结压力又从增加至，增幅为，相应的孔隙比减少值为（比小）。同样，在土体卸荷及再压缩过程中，其抗剪强度与孔隙比变化相似，也经历了下降与上升恢复。图1 排水固结法加固地基的原理根据以上排水固结法加固地基的原理，如果在建筑场地先加一个和上部建筑物相同的压力进行预压，使土层固结完后卸除荷载再建造建筑物，这样，建筑物所引起的沉降即可大大减小。如果预压荷载大于建筑物荷载，即所谓超载预压，则效果更好，经过超载预压，固结压力大于使用荷载下的固结压力时，原来的正常固结黏土层将处于超固结状态，从而使土层在使用荷载下的变形大为减小。但超载

5、过快易发生地基失稳，工程施工中需逐步施加超载压力。土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。当土层厚度相对荷载宽度（或直径）比较小时，土层中孔隙水将向上下的透水层排出而使土层发生固结，如图2(a)所示，称为竖向排水固结。根据太沙基固结理论，黏性土固结所需时间与排水距离的平方成正比。因此，为了加速土层的固结，常在被加固地基中置入砂井、塑料排水板等竖向排水体，如图2(b)所示，以增加土层的排水途径，缩短排水距离，达到加速地基固结的目的。 图 2 排水固结法的排水原理（a）天然地基竖向排水 （b）砂井地基竖向排水（2）用排水固结原理加固地基的方法 排水固结法的实施有两个方面，一方面是加载预压；另一方

6、面是排水，即在地基中做排水通道，以缩短孔隙水渗流距离，加速地基土固结过程。 预压方法：预压方法有堆载法、真空法、降低地下水位法等。在实际工程中，可单独使用一种方法，也可将几种方法联合使用。a.堆载预压法堆载预压法是工程上常用的有效方法，堆载一般用填土、砂石等散粒材料（图3），当采用加载预压时必须控制加载速度，制订出分级加载计划，以防地基在预压过程中丧失稳定性，因而所需工期较长。图3 填土堆载预压施工b.真空预压法真空预压法是在需要加固的软黏土地基内设置砂井，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜，使与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内产

7、生一个负压，促使孔隙水从砂井排出，达到固结的目的。真空预压法适用于一般软黏土地基，但在黏土层与透水层相间的地基，抽真空时地下水会大量流入，不可能得到规定的负压，故不宜采用此法。c.降低地下水位法地基土中地下水位下降，则土的自重有效应力增加，促使地基土体固结。降低地下水位法最适宜于砂或砂性土地基，也适用于软黏土层上存在砂或砂性土的情况。对于深厚的软黏土层，为加速其固结，可设置砂井，并采用井点降低地下水位。但降低地下水位，可能引起邻近建筑物基础的附加沉降，对此必须引起足够的重视。 排水方法：排水方法是在地基中置入排水体，以缩短土层排水距离。竖向排水体可用砂井、袋装砂井、塑料排水板等做成，如图4、图5所示。水平排水体一般由地基表面的砂垫层组成。当软黏土层较薄，或土的渗透性较好而施工期又较长时，可仅在地表铺设一定厚度的砂垫层，当加载后，土层中的孔隙水竖向流入砂垫层而排出。对于厚度大、透水性又很差的软黏土，需同时用水平排水体和竖向排水体构成排水系统，使土层孔隙水由竖向排水体流入水平排水体。图4 塑料排水板与观测仪器断面布置示意图图5 塑料排水板插板作业流程图一般工程应用总是综合考虑预压和排水两种措施，最常用的方法是砂井堆载预压固结法。