第八章 排水固结法
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排水固结法的原理排水固结法是一种通过排水来加速土壤固结并降低地基沉降的工程处理方法。
它的原理是通过有效排水将地下水位降低,使土壤颗粒间的水分压力减小,从而引起土壤的固结。
在土壤中存在两种主要的水分:排水介质和吸力水。
排水介质是土壤中间隙的水分,它能够排除土壤中的多余水分,并通过排水系统排出。
吸力水则是被土壤颗粒固定的水分,它对土壤的稳定性和固结性质有重要影响。
排水固结法的原理可以分为排水阶段和固结阶段。
在排水阶段,采用合理的排水系统将排水介质从土壤中排出,降低土壤中的含水率和地下水位。
此时,土壤颗粒间的吸力水通过毛细作用逐渐被抽离,土壤颗粒之间的接触力得到增加,土壤团粒变得更加紧密。
排水过程中也会带走一部分颗粒与水经过筛网,这种淘洗作用将土壤中的粉状颗粒带走,使土壤结构的稳定度增加。
随着排水的进行,土壤中吸力水的减少使得土壤的孔隙压缩,颗粒之间的接触力增大,土壤的固结效应逐渐显现。
在水分排出后,土壤中存在若干气体和颗粒间的有机物、胶体物等杂质。
这些物质在排水后容易与土壤颗粒结合并沉积,从而进一步增加土壤的密实度。
在固结阶段,土壤的有效应力逐渐增加,土壤的压实程度也逐渐增大。
土壤的孔隙随着颗粒之间的接触而消失,土壤的导水能力进一步减小,使地下水位进一步下降。
同时,土壤的体积也逐渐减小,从而引起地基的沉降。
排水固结法的原理是基于排水和土壤固结之间的紧密联系。
通过排水可以有效地减小土壤中的水分压力,改变土壤的物理性质,使土壤颗粒间的接触力增大,从而加快土壤的固结过程。
通过控制排水的速度和水位的降低,可以实现对土壤的有效固结和地基沉降的控制。
需要注意的是,排水固结法的应用需要充分考虑地下水对地基的保护作用。
如果地下水起到承压支撑地基的作用,过快地排水可能会导致地基下沉和破坏。
因此,在进行排水固结处理时,需进行合理的排水方案设计和施工监控,以确保地基的安全稳定。
知识点4.3.2排水固结法分类一、按照荷载施加方法的不同,可分为一、按照荷载施加方法的不同,可分为::堆载预压、真空预压排水固结法分类堆载预压真空预压在饱和软土地基上施加荷载后,孔隙水被缓慢排出,孔隙体积随之减少,地基发生固结变形,土体的密实度和强度提高。
加载预压加水预压是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井,再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝,薄膜四周埋入土中,通过埋设的排水竖井,用真空装置进行抽气。
真空--堆载联合预压法真空加压系统砂垫层塑料排水带袋装砂井普通砂井水平排水体竖向排水体降低地下水法真空法堆载法电渗法排水固结法排水系统在堆载预压法和真空预压法,都需要设置竖向排水体。
普通砂井普袋装砂井大样塑料排水板4.3.3施工工艺流程知识点4.3.3知识点1铺设水平排水砂垫层3施加固结压力目录2竖向排水体施工施工工艺流程要保证排水固结法的加固效果,从施工角度考虑,主要应重视以下三个环节虑,主要应重视以下三个环节:: Array➢铺设水平垫层➢设置竖向排水体➢施加固结压力01铺设水平排水砂垫层输入文本一、铺设水平排水砂垫层(一)材料:渗水好的砂料、常用级配良好的中粗砂厚度。
30~50cm厚度。
(二)厚度:一般应选用30~50cm(二)厚度:一般应选用:机械分堆摊铺、堆成若干砂堆然后用推土(三)垫层施工(三)垫层施工:机或人工摊平02竖向排水体施工输入文本二、竖向排水体施工03施加固结压力输入文本三、施加固结压力(一)堆载加压注意事项:1.堆载预压的材料2.堆载面积3.超软地基的堆载预压4.加荷速率4.3.1排水固结法的概念和知识点4.3.1知识点适用范围1排水固结法概念3应用目录2适用范围排水固结法的概念和适用范围依据土的固结理论,黏性士固结所需时间与排水距离的平方成正比。
01排水固结法概念输入文本一、排水固结法概念排水固结法亦称预压法,是利用地基土排水固结的特性,通过增设各种排水体(排水垫层、砂井、塑料排水带等),并施加预压荷载,以加速饱和软黏土固结过程的一种软土地基处理方法。
民办幼儿园整改报告(精选范文)2015年12月23日,我园接到县教体局下达的《关于落实2015年民办学校年审整改事项的通知》。
经过这次年检,我园还存在部分受检项目不达标的问题。
对此,我园领导高度重视,全体教职员工积极配合,立即制定整改措施,按照相关建园标准和各位领导的要求进行了整改,现将整改情况报告如下:一、全面树立安全第一的思想,把安全放在首位1、健全组织,加强领导。
成立了以园长为组长的安全工作领导小组,统一组织安排学校的安全工作,做到分工明确,责任细化,一级抓一级,层层抓落实,形成学校无闲人,人人抓安全的良好局面。
2、制订了突发事故应急预案,建立了事故、传染病及时报告制度和安全预警制度,有计划地开展安全演练,让幼儿具备简单的防火、防电、防水、防病、防骗常识,并指派专人做好记录。
3、完善安全教育制度,经常有针对性地加强对师生的安全教育。
一是学校利用每周一节的安全教育课对学生进行安全和健康教育,使学生牢固树立“安全第一,健康第一”的意识。
二是要求各任课教师在上课中要积极渗透安全教育。
三是积极开展交通安全、校内外活动安全、消防安全等专题安全教育活动,让学生在活动中达到自我教育的目的。
4、定期排查,及时整改。
我校实行定期检查和日常防范相结合的安全管理制度。
对幼儿园每个角落进行大检查,发现隐患,及时整改,特别是教室的门窗、学校围墙、电路的布置、学生活动场地、大型玩具器械等定期检查,查找安全隐患,发现问题及时采取措施,从而确保幼儿安全。
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为防止传染病的发生,学校制订了《疾病预防报告与重大事故应急预案》,购买了84消毒液,为班级配备了体温表。
每天两次对教室、厕所集中消毒,认真落实了晨检、午检制度,及时了解学生的出勤、健康情况,作好消毒记录和异常学生登记,并安排专人作为学校传染病疫情的报告人。
二、健全学校规章制度,做到有章可循1、制订岗位职责,明确责任和工作目标:《园长岗位职责》、《幼儿教师岗位职责》、《保育员岗位职责》。
排水固结法原理,方法及适用范围什么排水固结法原理,方法及适用范围什么?3,排水固结法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形。
在这个过程中,随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散,土的有效应力增加,地基抗剪强度相应增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。
排水可以利用天然土层本身的透水性,尤其是##地区多夹砂薄层的特点,也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。
加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。
为加固软弱的粘土,在一定条件下,采用电渗排水井点也是合理而有效的。
(1)堆载预压法在建造建筑物以前,通过临时堆填土石等方法对地基加载预压,到达预先完成部分或大部分地基沉降,并通过地基土固结提高地基承载力,然后撤除荷载,再建造建筑物。
临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载,但为了减少由于次固结而产生的沉降,预压荷载也可大于建筑物荷载,称为超载预压。
为了加速堆载预压地基固结速度,常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。
如粘土层较薄,透水性较好,也可单独采用堆载预压法。
适用于软粘土地基。
(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)在软粘土地基中,设置一系列砂井,在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道,缩短排水距离,从而加速固结,并加速强度增长。
砂井法通常辅以堆载预压,称为砂井堆载预压法。
适用于透水性低的软弱粘性土,但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
(3)真空预压法在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层,用真空泵对砂垫层及砂井抽气,使地下水位降低,同时在大气压力作用下加速地基固结。
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。
(4)真空-堆载联合预压法当真空预压达不到要求的预压荷载时,可与堆载预压联合使用,其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。
适用于软粘土地基。
(5)降低地下水位法通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小,从而增大有效应力,促进地基固结。
第八章排水固结法(consolidation)第一节概述我国东南沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层。
这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差且不少情况埋藏深厚。
由于其压缩性高、透水性差,在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差,而且沉降的延续时间很长,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。
因此,这种地基通常需要采取处理措施,排水固结法就是处理软粘土地基的有效方法之一。
该法是对天然地基,或先在地基中设置砂井、塑料排水带等竖向排水井,然后利用建筑物本身重量分组逐渐加载,或是在建筑物建造以前,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。
按照使用目的,排水固结法可以解决以下两个问题。
⑴沉降问题。
使地基的沉降在加载预压期间大部或基本完成,使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
⑵稳定问题。
加速地基土的抗剪强度的增长,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,如冷藏库、机场跑道等,常采用超载预压法处理地基。
待预压期间的沉降达到设计要求后,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强度的增长、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,使地基土强度的提高适应上部荷载的增加,最后达到设计荷载。
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。
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,缩短排水距离。
该系统是由竖向排水井和水平排水垫层构成的。
当软土层较薄,或土的渗透性较好而施工期较长时,可仅在地面铺设一定厚度的排水垫层,然后加载,土层中的孔隙水竖向流入垫层而排出。
当工程上遇到深厚的、透水性很差的软粘土层时,可在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水井,地面连以排水砂垫层,构成排水系统。
加压系统,即施加起固结作用的荷载。
它使土中的孔隙水产生压差而渗流使土固结。
其材料有固体(土石料等)、液体(水等)、真空负压力荷载等。
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,水不会自然排出,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,则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。
所以上述两个系统,在设计时总是联系起来考虑的。
在地基中设置竖向排水井,常用的是砂井,它是先在地基中成孔,然后灌以连续的砂使其密实而成。
普通砂井一般采用套管法施工。
近年来袋装砂井和塑料排水带在我国得到越来越广泛的应用。
工程上广泛使用的,行之有效的增加固结压力的方法有堆载法,真空预压法,此外还有降低地下水位法、电渗法及几种方法兼用的联合法等。
必须指出,排水固结法的应用条件,除了要有砂井〔袋装砂井或塑料排水带〕的施工机械和材料外,还必须要有:⑴预压荷载;⑵预压时间;⑶适用的土类等条件。
预压荷载是个关键问题,因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。
然而施加—个与建筑物相等的荷载,这并非轻而易举的事,少则几千吨,大则数万吨,许多工程因无条件施加预压荷载而不宜采用砂井预压处理地基,这时就必须采用真空预压法、降低地下水位法或电渗法。
作为综合处理的手段,排水固结法可和其他地基加固方法结合起来使用。
如美国横跨旧金山湾南端的Dumbarton桥东侧引道路堤场地,该路堤下淤泥的抗剪强度小于5kPa,其固结时间将需要30~40年。
为了支承路堤和加速所预计的2m沉降,采用了如下解决方案:⑴采用土工织物以分布路堤荷载和减小不均匀沉降;⑵使用轻质填料以减小荷载;⑶采用竖向排水井使固结时间缩短到1年以内;⑷设置土工织物滤网以防排水层发生污染等。
排水固结法一般适用于饱和软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土及泥炭土地基。
应用范围包括路堤、仓库、罐体、飞机跑道及轻型建筑物等。
第二节 排水固结的原理一 饱和土的渗透固结理论土力学中,将土在某一压力作用下,自由水逐渐排出,土体随之压缩,土体的密实度和强度随时间增长的过程称为土的固结过程。
所以,固结过程就是超静水压力消散、有效应力增长和土体逐步压密的过程。
为了清楚地掌握饱和土体的压缩过程,首先需要研究饱和土的渗透固结过程,即土的骨架和孔隙水分担外力的情况和相互转移的过程。
渗透固结:指饱和土体在荷载作用下,土孔隙中的水随着时间延续缓慢渗出,土的体积逐渐减小的过程。
饱和土体受荷产生压缩(固结)过程包括:⑴ 土体孔隙中自由水逐渐排出;⑵ 土体孔隙体积逐渐减小;⑶ 孔隙水压力逐渐转移到土骨架来承受,成为有效应力,土体逐渐被压密。
上述三个方面为饱和土体固结作用:排水、压缩和压力转移,三者同时进行的一个过程。
为了形象地阐明上述饱和土固结过程,借助一个弹簧活塞力学模型说明。
一个注满水的容器,水面上设有一个有小排水孔的活塞,弹簧一端与容器底连接,另一端接活塞。
当给活塞上刚施加压应力p 的瞬间(0t =),由于容器中的水还来不及排出,弹簧未压缩变形(因此不受力),测压管水头突然升高w h p =γ,说明活塞传递的压应力全部由水来承担,即水承担的压力u p =,而弹簧承担的压力口0'σ=,如图 (a)所示。
经瞬间之后(0t <<∞),水开始从活塞孔中逐渐排出,活塞下降,于是弹簧受压,测压管水头由h 下降到h ',如图 (b)所示,此时说明容器内水承担的压力在逐渐减小,而弹簧受到的压力逐渐增大,即,0,u p u p ''<σ>+σ=。
随着容器中的水不断排出,弹簧继续压缩变形,即'σ不断增大,u 不断减小。
直到最后(t=∞),活塞下降到某一位置而停止,也不向外排水,测压管水头0h =,如图 (c)所示。
此时,说明压力p 全部由弹簧承担,容器内水承担的压力为零,即,0p u 'σ==,弹簧的压缩过程宣告完成。
容器内的水和弹簧表示饱和土体,容器中的水表示土孔隙中的水,弹簧表示土的颗粒骨架。
土体受压后由孔隙水承担的应力称为孔隙水压力(又称超静水压力),以u 表示,由土颗粒承担的应力称为有效应力,以'σ表示。
当给一个饱和的粘土体刚一施加压力p 的瞬间(0t =),孔隙水未来得及排出,土骨架未变形,此时压力p 全由孔隙水承担,即u p =,0'σ=;经过瞬间后(0t <<∞),土孔隙中的水开始排出,土骨架受力变形,u 减小,'σ增大。
此时压力p 由孔隙水和土骨架共同承担,即,0,u p u p ''<σ>+σ=;直到最后(t =∞),土中孔隙水不向外排出,土骨架不再压缩,此时,0p u 'σ==,土的渗透固结完成。
综上所述,在一定压力作用下,饱和土的渗透固结就是土体中孔隙水压力与有效应力相互转换的过程,或者说是土中孔隙水压力逐渐消减、有效应力相应增长的过程。
如地基内某点的总应力为σ,有效应力为σ',孔隙水压力为u ,则三者的关系为u -='σσ此时固结度U 表示为 u U +''=σσ则加荷后土的固结过程表示为:用填土等加荷对地基进行预压,是通过增加总应力σ,并使孔隙水压力u 消散来增加有效应力σ'的方法。
地基土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。
如图(a )所示的排水边界条件,即土层的厚度相对于荷载的宽度(或直径)来说比较小,这时土层中的孔隙水向上下面透水层排出而使土层发生固结,这称为竖向排水固结。
根据固结理论,粘性土固结所需的时间和排水距离的平方成正比(2V V C T t H =)。
即土层越厚,固结延续的时间越长。
为了加速土层的固结,最有效的方法是增加土层的排水途径,缩短排水距离。
砂井、塑料排水带等竖向排水井就是为此目的而设置的如图(b )所示。
这时土层中的孔隙水主要从水平向通过砂井和部分从竖向排出。
砂井缩短了排水距离,因而大大加速了地基的固结速率(或沉降速率),这一点无论从理论上还是工程实践上都得到了 证实。
二 堆载预压加固机理堆载预压法是工程中行之有效、广为采用的方法。
即是在建筑物建造之前,在建筑场地进行加载预压,使地基的固结沉降基本完成和提高地基土强度的方法。
如图是堆载预压法原理说明图。
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。
如图,当土样的天然固结压力为0σ'时,孔隙比为0e ,在ce σ'~坐标上其相应的点为a 点,当压力增加σ'∆,固结终了时为c 点,孔隙比减少了e ∆,曲线abc 称为压缩曲线。
与此同时,抗剪强度与固结压力成比例地由a 点提高到c 点。
所以,土体在受压固结时,一方面孔隙比减少产生压缩,另一方面抗剪强度也得到提高。
如从c 点卸除压力σ'∆,则土样发生回弹(膨胀),图中cef 为卸荷膨胀曲线。
如从f 点加压σ'∆, 土样发生再压缩,沿虚线变化到c ',其相应的强度包络线如图中所示。
从再压缩曲线c fg '可清楚地看出,固结压力同样从0σ'增加σ'∆,而孔隙比减少值为e '∆,e '∆比e ∆小得多。
这说明,如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(相当于压缩曲线上从a 点变化到c 点),然后卸除荷载(相当于膨胀曲线上由c 点变化到f 点)再建造建筑物(相当于再压缩曲线上从f 点变化到c '点),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。
因为经过超载预压,当土层的固结压力大于使用荷载下的固结压力时,原来的正常固结粘土层将处于超固结状态,而使土层在使用荷载下的变形大为减小。
三 真空预压加固机理真空预压法(Vacuum Preloading)不需要进行堆载和卸荷,是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层,然后埋设垂直排水管道,再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝,薄膜四周埋入土中,通过砂垫层内埋设的吸水管道,用真空装置进行抽气,使其形成真空,增加地基的有效应力,如图所示。
当抽真空时,先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压,使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。
在此压差作用下,土体中的孔隙水不断地由排水通道排出,使土体固结。
真空预压法最早是瑞典皇家地质学院教授于1952年提出的,随后有关国家相继进行了探索和研究,但因密封问题未能很好解决,又未研究出合适的真空装置,故不易获得和保持所需的真空度,未能很好的用于实际工程,同时在加固机理方面也进展甚少。