v;土工程技术塑料板排水法加固软基技术贾宁张永波太原3工大学太原o3x24析。对其今后发展方向作了展望。
1塑料板排水法简介塑料板水法属于地基处,的排水沾结预压法。它通过在饱和软上地基中打设可!冰的塑料板,使其与预先铺好的砂垫层共同组成排水系统,然后在砂垫层上加载预压。
软土中的孔隙水在水力梯度作用下,通过塑料板向砂垫层排出,超孔隙水压力逐渐消散。地基排水固结,强度得到增长,沉降逐渐发展,从而提高了地基的承载力和稳定性,同时减少或消除了建筑物修建后的沉降和不均匀沉降。
塑料板排水法源于美整丹尼莫兰山3肘在1925年提出的砂井预压固结法。由于砂井施工质量难于控制,很容易出现缩径断,错位等现象,况施工机械笨1代,不能在超软土地基上进1施工。所以后来又逐渐发展了袋装砂井和塑料板排水法。
尽管塑料板排水法是种较为成熟的地基处理方法,但随着塑料板排水法的大量使用和应用场合的转移,出现了许多新的问,如山于处师的软层越来越厚。原来的不考虑牛阻和涂抹作用的理想井固结理论就显得不够精确;由于工期的紧迫,为了充分地利用好每天。地基的抗剪强度,长的梢确计算也是个需要解决的问;在高等级公路路基的应用上。由于公路对路坫不均匀沉降有严格的要求。所以如何计算及评价工后沉降和不均匀沉降也是个迫在眉睫的事情。另外随着人们环保意识的提高,使用多次回炉的废旧塑料或新旧混合的塑料制成的塑料板付地水造成2塑料板排水法加固软基的固结理论固结理论是整个排水固结预卡法设计与实践的理论基础软七强度增长和沉降发展直接与固结度相关。所以它;朔料板排水法设计中的项重要内容。但是由于边界条件受力状态应力历史的复杂性和固结介质t本身的复杂性,使得固结度的计算十分困难。
自砂井问世以来它直受到人们的重视,这也使以固结理论的发展成为排水固结法理论研允的核心和主线。
塑料板排水地基固结度的计算实际上应以群井理论计戴但为了计算和参数测定方便,地基的固结度计算般都是以单井计算。
固结度若按实际情况计算会十分复杂,所以迄7为止所有解析法求固结度大小的理论都作了不同的假设,可归纳为0抹及棱柱形土体均简化为圆杵形②塑料板等效为圆柱形砂井;渺热层的透水性为无为大即体顶部为自由排水面;柱体底部为不透水面当底部为透水的砂层时,由对称性,取12柱体为研宄对象,贝1底部亦为不透水层;假定柱体变形为小变形;井阻抹效应大小不随时间变化;7.体上部各点荷载不随,间变化由应变或土体内各点应变不随距中心点的远近谈化垂肓等应变。
另外,不同学者根据工程的具体情况,在不同的假设糸件下,如土的均幻忭。泫透性随时间的变化适用的渗透定律排水体的影响井阻,涂抹加荷速率和蠕变效应等,得出了体固结的解析解。其中最为著名的为巴伦8虹1948的固结理论解,他分自由应变理想井不考虑井阻和涂抹,自由应变有涂抹作用及垂直等应变情况下考虑井及涂抹作⑴等种情况给出了固结度计兑的解析。1赵维炳1988研究指出巴伦在推导垂直等应变情况下考虑井阻及涂抹作用下的解时,因不满足,定理而只能是近似解而非精确解2.
尽管如此,巴伦的砂井固结理论被广泛应用于工程设计中,并取得了较好的效果。随着袋装砂井和塑料排水板的出现,由于这类排水体径小,间趴小。长度大。施1扰动也人,所以井阻和涂抹作用也大,若采用理想井理论计算他基的固结度,则往往存在较大的误差们对非理想井理论的研宄。巴伦提出的非理想井理论,虽然能考虑井阻和涂抹作用,应用也方便,但是由于数学上处理过于粗略,属于近似解,计算的结果偏于保守;约希库米,8,1974提出的较严密的自由应变条件考虑井阻的砂井固结解析解,其结果为非显式,应用不太方便;汉斯堡他8,1981提出的等应变条件下考虑井阻的砂井地基固结理论。其解仪给出某深度径叫乎均固结度,地基的平均1结度仍然是个近似式;钱家欢等人1984认为饱和坫七地基应属于粘滞体人而基于流变模吧捉厂自由应变和1;应变条件下非理想井地基粘弹性体固结理论解并在某些工程中应用而获得良好的效果,它对于分析预乐工程期变形及地基强度几有实用意义,这是对砂井地基固结理论有意义上。提出等应变条件下非理想井固结,论精确解及其简化式,这解与汉斯堡的解接近,5约希库米的精确解史接近,并公式达简明,物理概念沽楚,矣数易于测记,易于应用3.第届朔,板排水法加固软基技术研讨会1996上,专家们建议在工程上采用谢康和的理论分析1算固结投,叩料排水带地坫设计规程,0297的也是谢康和固结度计算的简化式及分级连续等速加荷的计算式。
3强度增长与排水固结的关系在预压荷载作用下,方面,随着排水固结的进行,地基的抗剪强度逐渐增长;方面,剪应力随着荷载的,加而加大,而且在施工扰动和剪切蠕动作用下,地基强度还有定衰减。因此,在附加荷载作用下,地基中某点某时间的抗剪强度为板或无侧限抗压强度试验来测Arc由于固结而,长的抗剪强度增Ts由于剪切而引起的抗剪强度衰减目前,计算还有困难,所以曾国熙建议用下式计算系数,大衫数参考冲1的,位在0.75 0.95之间。当土的强度较低,荷载较大时,剪应力较大,剪切蠕变效应较火,即1应取较低值反之取以值,事实上,的取值更还应与时间有关。王盛源4在第届塑料板排水法加固软基技术研处会19991.发论文指排水体施前厂谢体扰动造成土体强役降低搡。
这时若堆载预压显然应取较小值在预压后期,随着施扰动的恢1应有所增加。
抗压强度或不排水抗剪强度计,有101!经验公式推算法有效应力法含水量法天然地基十字板强度推算法等,但以沈珠;1等人1963提出的有效固结应力法较为合理。,计算公式如下h阀结种1冰剪内摩擦角。式可进步简化为1式其中,竖向附加应力增量,逆印U地基平均固结度。
上式即现行规范中建议的强度增长计算公4地基的沉降计算预压能消除主固结变形,这点人们的认识较为致。关于次固结变形发生的时间,有人认为在1结阶段也次固结变形。但根据试验研宄,对于正常固结土,主固结阶段的次固结变形很小,可以忽略不计,次固结发生在主固结以后。
对于超载预压,若选择超载量凡,使其与相当于建筑物永久荷载量丹的堆载的共同作用下的沉降大于巧作用下主固结变形,超载卸除以后,土层变为超固结状态,土层中水卞有效应力和竖向有效应力之比较1常纳土人。从而使该点的应力降低,次固结系数心降低。卸去的超载越大,降低越显著。预压期越长,0降低越明显,次固结发生的时间越迟。这就是超载预压能消除主固结降低和推迟次固结的原因从以上讨论看出,土中有效应力的变化,是地基发生次固结变形的原因。据此,赤石胜于1981年根据卸载前后土体中的应力变化提出种计算工后次固结沉降的方法5今后发展方向5.1理论发展正如前面所说,砂井的固结理论是砂井排水法的核心,它直圮人们研究的屯点从巴伦总结前人研宄成果提出砂井地基排水固结理论以来,考虑各种因素的固结即。论出现很多这些77法可分为两类1类足以巴伦公式为基础的解析方法;另类是利用边界元或有限元联立求解位移和孔隙水托的数值法,山朽十算方法和计算设备的迅速发展,第类方法发展很快。其计算结果可靠程度依赖于所选用的地基土体本构模型的合理性以及模型参数选的正确性在排水叫结作下,高味缩忮土将产生很大的货形良多都超过⑴应属厂人变形问方法较为复杂。观在大多应用下1维和维甲面,视酿公制了大变形结有限元沉降分析程序。该程序应用了出,1固结理论和,如01非线性弹性模型,它能反映打设塑料板后空间渗流和垂直土层不同刚度的特点,与实际较符。
随着固结模型的完善,软土参数指标选取受到屯视。铁道部科学研允院的李,周和欧阳葆兀提出了地基沉降的概率汁算方法5杨高升和刘家豪1999从分析塑料板排水加固地基的受力和固结特点入手,建立了地基失稳的概率模型,这化部以对叫抖板地基的进步认识,并将更好地指导设计和计算。
1989年谢康和和曾国熙首次提出地基的优化计算理论和方法7,为以后塑料板排水法处理粘土地基的优化设计奠定了基础。但这方面的研宄还不多。
5.2实践创新除了在理论方面的发展,塑料板这种土工合成材料的创新应用也出现很多。从应用的场合看,塑料板排水法不仅在陆上,而且在水深基和超软基等方面也有应用。从应用的工程类型上,公路。铁路水利围垦机场电站和城建工程中邡有应。从应用的方法1力,+断不新。如塑料板与碎1桩综处理大型油罐软土地基。这种技术利用碎石,消除土层地震液化的可能性,提高上部地基土层承载力;利用塑料排水板为深部淤泥质土层提供竖向排水通进,洱通过油罐充水预压进步提高地基强度,经综合处理,保证油罐地基的稳定和控制地基不均匀变形。该技术可适用于沿海大型油罐软土地基的处理。
海罗泾港区用塑料板排水动力固结钢淹挤实法加,排粉煤灰软,地战8.该项技术先在湿排粉煤灰地基上铺设,淹然后进,强,钢济不仅起到排水垫层和工作垫层的作用,而且在强夯结束后,由于粉煤灰固有的化学活相与钢渣中的游离氧化钙相结合。起火山灰反应而使强度逐渐,长,形成硬6,该法利用了大量的粉煤灰和钢渣,取得了显著的环境效益,日本京都火学教授嘉门雅史用水平铺设浚工程产乍的弃士夂使软粘也能建成较陡的斜坡,节约了弃土处理的地方。
另外,在打,区内,或打桩区周围布设塑料排水板可以消散打桩引起的超孔隙水乐力。
防止液化层液化减小挤十效应。从而降低打桩对周围建筑的危害。尽符这种方法经得到了较为广泛的应用,但对于需打设多少塑料板,塑料板怎样布置,以及打设塑料板后,能降低多大比例的超孔隙水压等问至今仍没有很好的解决在实际工枰中般都是根据经验布置定数量的塑料排水板塑料板还可水平铺设于铁路路基下防止地基翻浆冒泥。铺于山坡土堤坝的竹水坡以降低地下渗水的逸出心防止边坡的坍滑,垂直铺于建筑物地下室外侧或挡土墙背血,以降低墙后的地下水压力这些都说明塑料排水板是种有潜力可挖的土工合成材料,值得我们进,深研允,2赵维炳。广义,模型模拟的饱和土体轴对称固结理论解。河海大学学报,1981654756 3王铁儒等。排水固结预压法工程应用与设计综述。
中国土木工程学会港口工程学会。塑料排水学术委员会编。第届塑料板排水法加固软基技术研讨会论文集。南京河海大学出版社。1999.8 4王盛源等。塑料排水板的软基加固功能。中国土木工程学会港口工程学会。塑料排水学术委员会编。第届塑料板排水法加固软基技术研讨会论文集。南京河海大学出版社,1999.13395李国周。欧阳葆元。软土地基固结与沉降概率分1夏林等。挤密碎石桩与强夯法加固处理湿陷性黄地基。武,业大学学报。9.18231332吴延杰等。干振碎石桩设计计算的研宄。第七上接第95页6杨高升。刘家豪。蒙特卡罗法在塑料板地基稳定性分析中应用。中国土木工程学会港口工程学会,塑料排水学术委员会编。第届塑料板排水法加固软基技术研讨会论文集。南京河海大学出版±。
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