第8章__排水固结法

排水固结法排水固结法即指给地基预先施加荷载,为加速地基中水分的排出速率,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,使得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。

该法常用于解决软粘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。

实际上，排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。

排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。

如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。

通过计算确定回填的堆载计划、地基处理分区和施工要求，既经济合理，又满足了施工工期的要求。

排水固结法作为处理软粘土地基的有效方法，在工程上得到广泛的应用。

采用排水固结法可同时解决沉降和稳定问题。

使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差，且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。

排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。

设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的通路，缩短排水途径，它由竖向的排水井和水平向的排水垫层构成。

由塑料芯板和滤膜外套组成的塑料排水板作为竖向排水通道在工程上的应用日益增加，塑料排水板可在工厂制作，运输方便，尤其适合象三门这样的缺乏砂源的地区使用，可同时节省投资。

加压系统，即是施加起固结作用的荷载，土中的孔隙水因产生压差而渗流使土固结。

排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差，不会自然排出，地基也就得不到加固。

如果只施加固结压力，不缩短土层的排水距离，这不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，土的强度不能及时提高，各级加载也就不能顺利进行。

第四章 排水固结法排水固结法：是利用天然在地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用建筑物自重使土体中孔隙水逐渐排出、土体逐渐固结，地基土逐渐压密，强度逐步提高的方法，或者利用井点降水，利用插入土中的通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而使土体逐渐压密的方法。

排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎪⎩⎪⎨⎧联合法电渗法降低地下水位法真空法堆载法加压系统砂垫层水平排水体塑料排水带袋装砂井普通砂井竖向排水体排水系统排水固结 排水系统：主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。

该系统是由水平排水层和竖向排水体构成。

可以由在土中打设的砂井、袋装砂井、或塑料排水带等竖向排水体同地面铺设的砂石垫层构成；也可以利用天然地基中夹粉砂薄层的“千层糕”状土；当软土层较薄，或土的渗透性较好时，而施工工期允许时，可仅在地表铺设一定厚度的砂垫层作为排水系统。

加压系统：起固结作用的荷载，使地基土的固结压力增加而产生固结。

根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为：堆载预压法；砂井（袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法；真空（砂井、袋装砂井、塑料排水带）预压法；堆载——真空预压法、降水预压法和电渗法。

降水预压法和电渗法费用较高，在我国工程应用极少。

堆载预压法和砂井预压法的区别：堆载预压法是利用天然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维排水过程；而砂井预压法则是在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程为三维排水过程。

如果饱和软土较薄（〈5m 〉或固结系数较大（s cm c v /1022->）或土层内为“千层糕”状土时，则不需要很长时间就可获得较好的预压效果；反之，饱和粘土层比较深厚（10m ），而固结系数又较小（s cm c v /1023-<），则排水固结所需的时间很长，堆载预压的地基就受到了限制，则宜在软土中设置竖向排水体。

排水固结试验-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述排水固结试验是土壤力学实验中常用的一种试验方法，通过对土壤在不同排水条件下的固结行为进行研究，可以揭示土壤的力学特性和变形规律。

排水固结试验是土力学领域的重要实验手段，有助于工程师了解土壤在受力作用下的变形及稳定性情况，为工程设计和施工提供可靠的参考依据。

在排水固结试验中，通过施加一定的轴向荷载和不同的排水条件，观测土体的固结变形规律和孔隙水压力的变化，从而得出土壤的压缩特性和固结性质。

排水固结试验可以分析土壤在不同排水条件下的固结性能，为土体的工程应用提供准确的力学参数。

本文将对排水固结试验的定义、方法以及意义进行详细的讨论，并通过实验结果分析和结论总结，对未来研究方向进行展望，以期为土壤力学研究和工程实践提供有益的参考。

1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将介绍排水固结试验的概述、本文的文章结构以及研究目的。

接着在正文部分，将详细阐述排水固结试验的定义、方法以及意义。

最后在结论部分，将对实验结果进行分析，总结结论，并展望未来研究方向。

通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的研究内容和结论。

1.3 目的:排水固结试验是为了研究土壤在排水条件下的固结性质，通过对土壤中含水量的控制和监测，可以了解土壤在排水过程中的变形和强度特性。

本次试验的主要目的包括：1. 研究土壤的排水固结性能，了解土壤在排水过程中的固结变形规律；2. 探讨土壤在排水条件下的强度特性，为土木工程中相关设计提供参考依据；3. 分析排水过程中土壤的孔隙水压力变化，研究土壤的渗透特性和渗透系数；4. 确定土壤在排水过程中的固结指标，为土方工程和地基处理提供科学依据。

通过本次试验的开展，可以全面了解土壤在排水条件下的固结特性，为相关工程领域提供重要参考信息，促进土壤力学理论的研究与实践应用。

2.正文2.1 排水固结试验的定义排水固结试验是一种用来研究土壤在排水过程中固结行为的实验方法。

排水固结法工作原理动力排水固结法是强夯法与传统排水固结法相结台的加固软土地基的一种新技术。

强夯法是法国IHenard1969年首创的方法，7O年代末传入我国。

它是甩几十吨重锤从高处自由落F，反复多次夯击地面，其强大的夯击力在地基中产生高应力和振动，H夯击点发出的}申击波传到土层深处，使浅层和深层得到不同程度的加固。

经强夯后地基承载力可提高2～5倍，压缩性可降低200～500％。

冲击渡分面波和体波．面渡对表层土起扰动怍用：悻谴包括纵波(压嫱波)和横渡(剪切波)，使一定辣鹰的j一罢产生压密和沉降。

对于饱和的粉土司粘性土地基，如动力加载和卸载阶段所形成的最大隙水征力可：能使土体开裂．孔隙水未能迅速排走，I!fJ孔隙水压力很大，土体结构已技找动，父没有条件排水固结，土颗粒间的触变条件恢复叉较慢，这种情况下，不但不能使粘土加固，反而降低了粘性土的抗剪强度，增大的压缩性。

因此，对饱和粘性土用一般强夯法加固难以取得满意效果。

传统排水固结法是地基上预加静截．土壤中设置排水体，加速地基固结和强度增长．使地基沉降提前完成．但预载工作量大．固结时间长。

本方法是既用动力叉用人工排水。

它在软基上设置竖向和水平排水体．使软土中的水可迅速排出；强大的冲击力使地基产生塑性变形，造成地基中的总应力很高，迫捷孔隙水排出；振动波使软土中产生礅裂：l皮而成为孔隙水迅速排出的通道，即使很深厚的淤泥屡．其底板附近都会发现拉伸微裂纹．竖向排水体藏工时所产生的扰动圈及涂抹效应也固徽裂纹的出现而减步。

因此，土中孔隙水的流动不仅仅是层流，在主要加固区往，庄是紊流，甚至通过竖向排水体排到近地表时都会呈泉水喷涌现象。

排水固结速率比静力排水固结法要高几个数量级．大大缩短固结时间。

井且可以通过加载一一固结——再加载——再固结⋯⋯多次作用而达到不同的工程要求。

与一般强夯法相比，额方法又：独特的工艺，特别是规定只使用有效夯能(使土产生压密和固结作用)．不使用。

第二章排水固结法2.1概述软粘土地基：含水量大、透水性差，强度低，高压缩性；沉降变形大，持续时间较长；地基承载力和稳定性均难以满足工程要求，需要采取某种工程措施。

排水固结法是处理软粘土地基最基本有效方法之一。

该方法先在地基中设置砂井等竖向排水体系，对场地先行加载预压、或利用建筑物自重分级逐渐加载，使土体在孔隙水的排出过程中逐渐固结。

排水固结法可以有效地解决两方面问题：(1)沉降变形问题。

地基沉降在加载预压期间大部或基本完成，建筑物使用期不致产生过大的基础沉降变形；(2)稳定性问题。

地基土的抗剪强度加速增长，从而有效地提高地基士的承载力和稳定性。

排水固结法：(1)排水系统：竖向排水体—普通砂井袋装砂井塑料排水板水平排水体—砂垫层(2)加压系统：堆载法真空法降低地下水位法电渗法联合法2.2基本原理2.2.1 地基排水固结的基本原理饱和软粘土地基在荷载作用下，随着孔隙中的水被慢慢挤出：(1)孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形；(2)超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐增高，地基土的强度逐步增长。

图2-1表明，当地基土的天然周结压力为σ0′时，其孔隙比为e0，在e～σ′坐标上其相应点为 a 点。

当压力增加△σ′，固结终止时变为 c 点，孔隙比减小△e，曲线abc称为压缩曲线。

与此同时，抗剪强度与固结压力成正比由 a 点提高到 c 点。

由此可见，地基士受压固结时。

一方面孔隙比减小而产生压缩，另一方面抗剪强度得以提高。

如从c点卸除压力△σ′，则土体发生膨胀．图中 cef即为卸荷膨胀曲线；若从 f 点再加压△σ′，土体发生再压缩，沿虚线变化到 c′。

从其再压缩曲线fgc′可知，固结压力同样从σ0′增加△σ′，而孔隙比减小值为△e′，显然△e′≤△ e 。

图2-1 地基土的压密原理显然，如果在地基土层上先施加一个和上部结构荷载相同的压力进行预压，使土层固结（相当于压缩曲线 abc ），然后卸除荷载（相当于膨胀曲线 cef ）再建造建筑物（相当于再压缩曲线 fgc ' ），此时建筑物所引起的沉降即可大为减小。