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排水固结法加固软土地基综述摘要：阐述了排水固结法的发展历程与趋势，排水固结法加固软土地基的原理,以及目前几种常用方法的使用条件及优缺点，结合工程实际证明加固效果.关键词：固结；排水；软基前言我国东南沿海自连云港至广州湾几乎都有软土分布，其厚度大体自北向南变薄,软土主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。
具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点.由于软土的特殊性，软土地基加固的重要性被越来越多的业内外认识所认知，在软土地基上直接建造建筑物或进行填土时，地基将由于固结和剪切变形会产生很大的沉降和沉降差异,而且沉降的延续时间长，因此有可能影响建筑物的正常使用。
另外，由于其强度低,地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求而产生地基土破坏。
许多因没有做好地基处理的建（构）筑物最终倒塌的案例让更多人清醒的认识到采取科学的方法进行地基加固的重要性。
如何能让“软"变“硬"从而增加土的承载力成为工程师们首要解决的问题。
目前国内对于软土地基加固最常见的施工方法就是排水固结法。
而排水固结法经过多年的实践，从技术创新到施工创新均有较大提高，排水固结法这一技术体系不断在被完善。
1.排水固结法的发展历程与趋势固结问题的研究在太沙基（Terzaghi)在1923年发表他的固结理论后的到的新的高度.有效应力原理和固结理论的建立标志着现代土力学的建立.从此,人们才可以借助有效应力原理和固结理论对土体的稳定性和沉降问题进行更符合客观实际的定量计算，也使在实验中计算固结速率的方法才成为可能。
由于淤泥等软土渗透性差，在附加应力下排水缓慢，单纯的使用排水固结法往往要很长时间才能固结。
因此，排水固结法的发展过程也使改善软土竖向排水能力的沙井、排水板能工艺的发展过程.竖向排水方法先后发展了两种，即沙井法和排水板法。
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。
4.2.2 排水固结1、概述排水固结法是对天然地基，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。
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。
所以上述两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。
排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。
砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。
但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。
克服次固结可利用超载的方法。
真空预压法适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。
2、加固机理(1)堆载预压加固机理预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。
在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。
同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度就逐渐增长。
在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。
如地基内某点的总应力增量为∆σ，有效应力增量为∆'σ，孔隙水压力增量为∆u，则三者满足以下关系：σσu∆∆∆'=-用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力∆σ并使孔隙水压力∆u消散而增加有效应力∆'σ的方法。
试述排水固结法的原理
排水固结法是一种通过排水来改善土壤力学性质的地基处理方法。
其原理基于以下两个主要方面：
1. 排水原理：当土壤中存在过多的水分时，土壤颗粒之间会浸润大量的水分，导致土壤颗粒间隔过近，土壤中的毛细管力和吸力增大，从而引起土壤的吸水能力提高，土壤变得饱和、坚稳度下降。
进一步，饱和土壤中排水困难，水分引起地基下沉，增大了地基沉降的风险。
通过排水，可以将土壤中的过剩水分排除，降低土壤饱和度，减小土壤颗粒间的毛细管力和吸力，进而恢复土壤的坚稳度。
2. 固结原理：当排水降低土壤饱和度时，土壤内部的水分压力会减小，土壤颗粒之间的接触面增大。
此时，排水孔洞的形成使得土壤颗粒能够更好地贴紧在一起，含水量减少，遇到外力时，土壤颗粒直接之间的摩擦力和抗剪强度增大，地基的承载能力提高。
另外，排水也能够减少土壤的压缩性和蠕变性，使土壤变得更加稳定。
通过以上的排水和固结原理，排水固结法能够通过控制土壤中的水分，提高土壤的坚稳度，增加地基的承载能力，以及减少地基的沉降和变形。
在实际工程中，排水固结法常被用于解决土壤条件较差或需要增加承载力的地基处理。
排水固结法加固软土地基综述
摘要：阐述了排水固结法的发展历程与趋势，排水固结法加固软土地基的原理，以及目前几种常用方法的使用条件及优缺点，结合工程实际证明加固效果。
关键词：固结；排水；软基
前言
我国东南沿海自连云港至广州湾几乎都有软土分布，其厚度大体自北向南变薄，软土主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。
具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
由于软土的特殊性，软土地基加固的重要性被越来越多的业内外认识所认知，在软土地基上直接建造建筑物或进行填土时，地基将由于固结和剪切变形会产生很大的沉降和沉降差异，而且沉降的延续时间长，因此有可能影响建筑物的正常使用。
另外，由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求而产生地基土破坏。
许多因没有做好地基处理的建（构）筑物最终倒塌的案例让更多人清醒的认识到采取科学的方法进行地基加固的重要性。
如何能让“软”变“硬”从而增加土的承载力成为工程师们首要解决的问题。
目前国内对于软土地基加固最常见的施工方法就是排水固结法。
而排水固结法经过多年的实践，从技术创新到施工创新均有较大提高，排水固结法这一技术体系不断在被完善。
1.排水固结法的发展历程与趋势
固结问题的研究在太沙基（Terzaghi）在1923年发表他的固结理论后的到的新的高度。
有效应力原理和固结理论的建立标志着现代土力学的建立。
从此，人们才可以借助有效应力原理和固结理论对土体的稳定性和沉降问题进行更符合客观实际的定量计算，也使在实验中计算固结速率的方法才成为可能。
由于淤泥等软土渗透性差，在附加应力下排水缓慢，单纯的使用排水固
结法往往要很长时间才能固结。
因此，排水固结法的发展过程也使改善软土竖向排水能力的沙井、排水板能工艺的发展过程。
竖向排水方法先后发展了两种，即沙井法和排水板法。
1937年，瑞典专家首先提出用排水纸板取代沙井作为竖向排水体，该法施工方便，排水效率高，具有极大的优越性。
但由于最初的排水纸板在稳定性、耐久性方面所存在的问题限制了该法的广泛应用，直到瑞典专家欧·瓦格（O.Wager）研究成功的聚氯乙烯槽型芯板代替了纸质芯板，用无纺土工布代替了纸质滤膜，解决了排水板稳定性的问题，才使这一形式迅速被推广应用。
排水板的推广也使排水固结法得到了更广泛的应用。
袋装沙井法使从加沙井法基础上发展起来的一种方法，该法使用7cm的袋装沙井取代了20-60cm的沙井，施工设备轻便、效率高，沙袋采用聚氯乙烯编织袋，沙采用纯净的中粗砂。
袋装沙井功能上可以与塑料排水板法等效，由于施工质量较易控制，近年来有望取代塑料排水板的趋势。
在我国，真正意义上的排水固结法试验是在交通部一航院1982年在天津塘沽新港四港池码头进行的，这次试验取得了良好的效果，加快了该法在全国的推广。
2.排水固结法原理
排水固结法是对天然地基，或先在地基设置沙井（袋装沙井或塑料排水带）等竖向排水体，然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，地基发生沉降时，同时强度逐渐提高的方法。
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。
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组成的，排水系统通常有普通沙井、袋装沙井、塑料排水带等；加压系统通常有堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法，电渗法和联合法。
近十几年来，竖向排水系统采用塑料排水板和袋装沙井较多，加压系统采用堆载预压和真空预压法较多，也有采用真空加堆载联合预压法以及利用建筑自重加载法；特别的是，利用冲击荷载及软土之上覆盖共同形成残余作用力使得冲击荷载作为加压系统组成部
分成为一种经济而有效的选择。
3.排水固结法加固软土地基的常用方法
3.1 堆载预压法
在软土中打设竖向排水体后，在地面按使用荷载或超载进行预压。
该法适用范围广，不受地质条件的限制，工序简单，工程费用较低，但工期较长。
3.2 真空预压法
在软土中打设竖向排水体后，在地面铺设密封真空膜并抽真空，利用大气压力作为预压荷载。
该法的优点是工期短，缺点是工序复杂，工程费用较高，预压效果受到一定局限，预压区周边效果相对较差，同时由于真空抽水最大高度为10m，淤泥层厚度小于8m时预压效果较好，但厚度大于8m时则有所减弱，厚度越大则越明显，当淤泥中存在砂层时四周需增设密封墙。
3.3 真空联合堆载预压法
在软土中打设竖向排水体后，在地面铺设密封真空膜并抽真空，当真空预压到一定程度时再在其上堆载联合进行。
该法的优点是克服了真空预压法对加固深度的限制，较适用于淤泥层相当软弱，地面堆载受限制，堆载料成本较高，工期较紧等情况；但缺点是工序复杂，工程费用较高。
3.4强夯法
在软土中打设竖向排水体后，利用强夯代替预压荷载，通过强夯的动力和压密作用，使孔隙中的水排出达到加固地基的目的，适用于软土厚度小于8m 的情况，且土质越好效果就越好。
该法的优点是工期短，费用低，但目前应用尚不多，其加固效果及加固机理还有待进一步的研究。
4.排水固结法加固软土地基工程实例
4.1广州番禺南沙蒲洲大酒店国际商贸广场工程
广州番禺南沙蒲洲大酒店国际商贸广场工程，场地淤泥层厚度为14-19m，含水量达74.4%，天然密度为1.53g/cm3，孔隙比为2.03，快剪强度c=8.6kPa，j=1.7（平均值），现场十字板试验值为5.7kPa（-10m以上）和13.2kPa（-10m以下）平均9.3kPa。
由于设计要求地基承载力达到40kPa，在使用荷载下的固结度≥85%，故需对该工程软基进行加固处理。
加固设计采用SPB-Ⅱ型塑料排水板，板长15-20m，呈正方形布置，间距
1.2m×1.2m。
施工方案为分3级干法堆填中粗砂，各级加载量及其静压（分区）
时间分别为：第1级为35kPa，静压18-40d；第2级为45kPa，静压70-100d；第3
级为20-32kP，满载静压60-120d。
施工时采用表面沉降盘、深层沉降、现场十
字板试验、钻孔取土等方法进行监测，以确保加固施工效果。
加固后的现场十字板试验值达26.6kPa，比原先的9.3kPa提高了175%，固结度达92.2%，满足设计要求，场地地基土的各项物理力学性能也大为改善，处理后的淤泥层地基承载力≥40kPa，消除地基沉降量1.8m-2.8m，工后沉降量＜300mm。
4.2 日本东北地区新干线某段超软土地基处理工程
工程地点位于日本东北地区新干线新臼石到仙台之间的一段上，即大河原和村田地区，距起点东京都296.5km附近的“第七号谷”，从地质图上看，主要为泥炭土和混有有机物的淤泥土，深度从地表算起有12m-13m。
地基强度，静力触探试验q c在200kPa以下，属于极软地基。
拟采用真空排水预压法进行加固处理，以提高建筑物基础的水平承载力和道路的稳定性。
加固区的平面尺寸大约是75m×76m，面积1950m2。
加固区膜下设置的水平排水层厚度70cm的砂垫层，砂料选用洁净而透水性较好的砂。
为防止砂的下沉，在垫砂之前，由于地面先铺设有30cm的孔洞，由熟铁条编织的铁板网，以保证车辆通行和推土机等施工机械能在上完成铺砂等作业。
加固区中设置了表面沉降、分层沉降、孔隙水压力及出水量的观测项目，加固区外设置了水平位移、水位观测孔及边桩的观测。
从设在试验区中央的沉降仪的记录来看，加固结束时第21d的沉降量时149cm，其中由抽真空形成的沉降量大约是83cm，而另外的66cm则是由于施工形成的沉降。
用双曲线法推求的最终沉降量是204cm，因此，施工中达到的固结度约为73%。
根据现场触探试验知，加固后再地表下2-7m的范围内，均比加固前的q c值增大1.5-2倍，但增大的程度越往下
越小，7m以下地基的强度几乎与加固前相同。
无侧限抗压强度试验结果表明，在7m以上的泥炭土层中，地基土的无侧限抗压强度均有增大，从加固前的
q c=7−12kPa，增加了一倍左右。
土体的含水率在加固前后变化很明显，加固前泥炭土层含水率为580%-860%，加固后减少到390%-540%，大约减少35%。
参考文献
[1].《软基处理手册》，中国建筑工业出版社，1988
[2].《排水固结法加固软土地基综述》，广州土木与建筑期刊，田美存，胡芝福，2003
[3].《真空排水预压法加固软土技术》（第二版），人民交通出版社，娄炎，2013
[4].《软土地基加固与质量监控》，中国建筑工业出版社，李彰明，2011。
