（岩土工程专业论文）排水板处理软土地基固结沉降与稳定控制研究.pdf

中文摘要 摘要 垄鹳簿瘩叛羰歪法是霞移著簿瘩预压法戆基础上发震起寒戆，是一秽行之毒 散的软基加固方法。近年来随着国民经济的发展，广泛应用于道路、堆场、港口、 枧场等各类软基擞强工程中。本文在鲤顾了期结理论的现状和发展蜃，结合鹰山 国家石油储各基地堆载预糕试验区捧水板堆裁预压法处理较土地基工藏实测资 料，围绕该法处理软基中的圈结沉降与稳定控制问题进行了系统的研究。 首先，在舟缁了一维嚣线蛙国缀毽论萃缀等速鸯妥饕簿析麓斡萋勰上，推导了 更符合实际工程加荷情况舶一维非线性固结理论多级等速加荷解析解，并通过理 论公式熬退纯窥 鬈单冀例滋括r 验迁。 结合舟山国家石油储备基地堆载预压试验区的工程概况，根据堆载加荷计划 的制订原则和计算方法，对堆载预压处理软基工程的加荷计划和现场试验方案进 行初步设计；通过对现场试验蕊溺数据静整璞分析，襻亟羲压过程中流酶、孔压、 侧向位移随时问与荷载发展的一般规律。 然詹擐搓实测捺辩，盛月经典黧续理论、一维菲线性圈结壤论和实溅燕接箕 方法分别计算地基圃结沉降，对各种结果进行对比分析，可知理想井与非理想并 在不完全打穿的排冰板处理下。两者平均固结度差值在1 5 2 0 ，根据寅测值推 算的固翁度介于理想并与j # 理想并诗葬值之间，且箴一缝菲线彀霜结蓬论褥到酶 固结度吻合较好：分别用四种沉降推掉方法计算最终沉降、瞬时沉降，通过多种 方法豹诗冀进较褥到楚基浚簿系数m 燕l ，1 2 - 】，1 6 ，秀一壤 线谯器缝瑾谂舌 募褥 到的沉降时间发展曲线与实测沉降时间发展曲绒符合较致，遂也说明了使用一 维 睦世疆结理论计算本工程的合理性。 最后分析了现场试验过程中对稳定性的控制，主要从稳定系数计算籀实测数 据反馈分析两方面进行控制。在稳定系数的计算中，髓要考虑地基土在预压过程 串懿强震培长，在本次试验中诗篝褥翻强度掰减系数在o 。s 3 ，9 6 之趣；在实撼 数据反馈分析中，主要对沉降速率、侧向位移速率和孔压值进杼控制，控制过程 孛必须弱畦考虑几个揍栝豹毽素。 关键词：塑料排求援堆载琰艇一维 线性固结沉降计算固结度稳定控制 ；楚文摘要 a b s t r a c t a s 黝e 般站v em e 也删o f 也掌s o 最c l a 岁豁。叩dn 蝴妇e n p j a s 廿cb n d 出a i n p f e l o a d i sd 。v e l o p e d 舶m 湖矗d r a i np i d o a d i n g 扭确o dw i 也她d e v e l o p m e n to f e c o n o m mi ti s 谢d e l yu s e di ns e v e r a l 幽d so ft h es o f tc l a yg 蝌u n di m p r o v e m e n t p 涮撬s u 馥船m 箍d ，矗髑我p o 鸡a 殛。矗a 砖s o 。珏a f l 。rr e 话掷渤g 船痢 p 藏瓣 d e v e l o p m c n to ft h i sm e m o di nb d e t i l i s t l l e s i s 百v e sas y 曲蝴a 廿cr c a r c ho n c o n s o l i d 越i 。珏s 采 l 霉m e 鲑强ds 壤b 氆重y 删黜s 巍氇e 辜醴￥搿臻臻d 拓。鑫芝嗣蔓b 器s 馘 t 1 1 e 雠甜招0 f 丘e 】dt e s to f z h o u s l 瑚n a d o f l a 】o nr e s e b 鼬ei 郴m v 甜b yp 】a s 廿c b 目d 玉翻p 嘲。赫魄。 f i r s t ly ，m u h i * s t a g e p r 。1 0 a d i l l go f 伽e m i m e n 8 i o n a ln o n l i n e a rc o n s o l i d 撕o n a n 基 婶拍l l u t 蝴i so b 妇e d勰灯i eb 8 s 趣 s i 狂垂e i s 扭秽p 捌。鑫d i n g o f o n e d i m e n s i o n a ln o 工1 i - m e a rc o n s o l i 血t i o n 蚰a l y t i c _ a 1s o l u t i o i l a c c o r d i n gt o 于是可得 喜扣( 等) e 卅圳且+ 唧( m _ 1 胚 薹云s m ( 警 时圳聃蜘汛h 】，纠。 ( 2 3 4 ) 式中，4 = i g m ( f ) d f = i r d r = n ； 蜀= 胁) e x p 胁( 州a d 一鱼号趣 e x p ( 聊一l 】； 4 = f 占。( r ) d r = fg m ( r ) d r + f g 。( r ) d r = r + o 一) ； 岛= 胁) 唧水m 卜胁) e x p r 水m d r ：亟孚阻击【e x p ( r ，c ) 一1 】， r = 争一华：n = 争；瓦= 警为时间配瓦= 等。h ith 2 j h “h 2 将式r 2 3 4 、代入式f 22 3 1 ，可解得超静孔压为 去h ，+ 薹云s i n ( 警 e 坤c 一酬尽+ e 砸- 1 胚r s t 寺h + 薹云s m 唧c 卅 咖汹) _ 1 ) ，纠。 ( 2 3 5 ) 将式( 23 3 ) 、式( 2 3 4 ) 代入式( 2 2 5 ) ，可得沉降为 ( 1 ) 当0 r t 时 州叫h x 。+ 半卅 排水板处理较土地燕固结沉降与稳定控制研究 脚。+ 亟r 宝斋c 。酊等 e x p ( 圳【置+ 唧( m 舶) 一1 ( 2 3 6 ) 嚣m 2l 日一“ + 、”。 ( 2 ) 当f t 时 s = ( 嚣一d ) 1 一e x ( 一戢l 岛) 一显哆( 一m 蟊) 委去c o s 瞥) 时酬避+ 唧c ) _ l l ( 2 3 7 ) 在式( 9 - 4 3 ) 及式( 9 4 4 ) 中取口= o 即得土层顶面处的沉降s ( o ，f ) 。 土鼷顶垂最终沉降为 s ( o ，q = 日【1 一e x p ( 一吼) 】 ( 2 1 3 8 ) 攫据上述超羚魏压及沉降鲍公式，联合式瞎。2 2 ) 帮式牮。2 3 ) 可求褥地基警均固 结度。 2 。2 多缓等速擞胬瓣解答 上述介绍了谢康和等( 2 0 0 3 ) 变荷载下饱和软黏土一维大应变固结解析理 论中的攒导，健在实际工程中荷载德往是多缓豹，在此工程鹜最下，推导出多 级等速加荷情况下的解析解则更符合实际情况，在上述理论推导的基础上，本节 将引入更为复杂的荷载形式，推导出多级等遗加荷下一维非线性圈结解析解。 在多缀等速獭衙情况下，黄载形式可班袭避为 岳= ；粤+ 兰f e ，屯】 a 一蟑l i ) 产1 芦l ，2 ，。( 23 9 ) r 屯，气】 t 4 l 强2 2 表示六缀魏荷搿载示意溷。 将式( 2 2 1 ) 、( 2 2 6 ) 转化为 w w ( 口，。= 薹刍s i n ( 警) 州棚慨c x p 帆咿筇 ( 2 4 0 ) s = s 殛，；) ；( 酲一麝) 一e ，币【一m 。譬8 ) 骜一嚣e ) 译【一燃。孽窜霹 砉刍s ( 警 哪，墨+ 嘞廿t ， 渊， 浙江大学硕士学位论文篇二章一娥非线性周结解析理论李振2 0 0 6 年5 月 一= g m ( r 辩r 令q 。号，& 一g 一弹) 占。f m ) 糊f i c 岛( 啪a l r ( 1 ) 第一级加载，r r u 0 ，“】时 害= ：翟之：高，c 。= 鲁= 了等皇h 1 啪) ：q _ ，( f ) ：p 等钉 渲 8 当f 【r u o ，t 1 时 4 = f g m p ) 晰= f 疆一号 y r 瑙一挚扛r l r 罨，= f 厂( r ) 糕p f 乳溆) 妇 。 = l 如) e x p ( f l r 弦= l 警c x p 口，r 渺 = m “詈毒f e x p ( r l 妒l 】2 l 专 c 艰 沪l 】 ( 24 2 ) ( 2 4 3 ) ( 2 ，4 4 ) ( 2 + 4 5 ) 燕垒蔓墼壅篓主整薹鋈壁篓塑墨整塞黧墅翌墨一 ，= f g 。( f ) 出= r 1g m ( f ) 出+ l ，g m ( r ) 出 = 脚”挚m + 鼢 = f l t l + 酝一t 1 ) = 如) e 礤 f ( 群) d a c l r = r 。( r ) e 冲 f ( 掰) d a d r = r l n ，唧( r l f ) d ”n t 年e x p ( r 南) “】 ( 2 ) 第= 级加载，r r u 。，k 】时 矧枣黧巩神丧鲰2出i or e ，k 】础【o 啪) - 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帅n 等，r 。廿m “盘睁m u 羞 在单级加荷条件下 警。彘一，酊：毫l如一屯 同理 即等卸z m “惫。轰c lo 一u l吐一“ 嗣北 鸣l = r l r = 4 i 式( 2 5 1 ) 岛，2 曩2 + ：圭 娜，) 一e x p r t ”q ( r u t ) 】) 。n l 奇 e x p ( 吼) - 1 】+ n ：奇 e x p ( r l f ) - e x p ( 即。，) 】 2 n l 亡 e x p l = r l ) 一1 】。置1 式( 2 5 2 ) 坞2 篇r i t l + q n 一t i ) + r 2 ( 如一九】) + q ( f 一屯) 螺r l f c 2 ( 2 6 3 捧承教楚理较土撼基器结浣鞯与稳定控铺孽 竞 勤2 毒：+ 鞭：寺 e 磺t + 据氇l 一乇) + 如( 屯一屯) 一痰t 屯q 瓯：一) 】 朝苦细h 湖：击嘲g 一吲酝1 ) 】 = 添p ( 黝一埒 ( 2 雒) 式( 2 6 3 ) 、式( 2 6 4 ) 比较式( 2 4 7 ) 、式( 2 6 2 ) 可知，两级加荷时停载期解析解与 荤缓掇旖停载麓解析解一致，只是箨载麓静趟始对阂不露，因藏藩缓热稽解析解 可以退化为一级加荷。 警耩载形式为三级热替时，式( 2 5 妨 焉12 r 。气l + q 也。一气1 ) 十r ：( 如一u ，) + q ( 气2 一岛) 十r 3 0 一k ) = f l = 4 l 式( 2 5 7 ) 热t = 岛：+ r i ，毒f 麟痰蔫t ) 一e x p f 乇+ 联。一毛t ) 十f ：( 如一) + 窖瓯。一) 】 娟t 专确( f 蹦- l 泪苦鳓一e x p 筘煳】 = 珏亭【e x 孵力皤2 毒t 式( 2 5 8 ) 丘，= r ， ，+ 叠( t ，一，) + f ，瓴，一t ) + 烈t ，一，) + r ，以，一t 。) + 叠 一；) = r l 屯 式( 2 5 9 ) 稼，6 5 ) 1 2 盈：+ 疆3 哪洋t 毛+ 譬瓯，一氛) + 疋如一) + 9 纯z 一如) l ( 一) 】 一e x p f 气 + g ( 乇i 一i ) + r i ( 如一气1 ) 十q ( k 一) 3 ) _ n ，寺脚( ) q ( 2 6 6 ) 由式( 2 6 5 ) 、式( 26 6 ) 可知三级加荷解析解可以退化为单级加荷解析解，综上 所述，可以挎通式表达式退化表逃 浙江大学硕士学位论文第二章一雏非线性固结解析理论李振2 0 0 6 年5 月 f 4 = r ，f 第一级：i 最- = 寺 e x p ( ，) _ l 】 f 4 ：= r 。f 。 骂：，寺脚( ，) _ 1 第二级及以上：f = 2 ，3 ，4 令 g 。= q ( r u j 一) + r ，r 。+ r ，( 一r u 十。) ) b 。= q ( 一) + r f 。+ r 。( 屯 j = lj 一2 = g l + r 。( 乇一0 1 ) ( 2 6 7 ) j 4 l = r k ) + r 。0 0 ( ) ) = r f 因此，加荷阶段1 县。：n ，士【“p ( 4 。) 一1 】 ( 2 石8 ) li - 4 2 = r i + q 0 一，。) = r 。七 持荷阶段1 耻n ，喜【e x p ( w - 1 ( 26 9 ) 【1 。 由通式( 2 6 8 ) 、式( 2 6 9 ) 可知，多级荷载形式下的解析解退化为单级荷载解析 解的表达式和单级加荷解析解一致，因此从理论验证了多级加荷解析解的可靠 性。下面就一个简单的算例进行计算验证，算例中饱和软粘土各项土工参数取值 如表2 1 所示。多级加荷和单级加荷示意图如图2 3 。 表2 1 土工参数 根据多级加荷解析解和单级加荷解析解分别计算地表沉降和地面以下5 m 深 度处超静孔隙水压力随时间的变化，计算结果见图2 4 、图2 5 。 上述两图中，多级加荷退化为单级加荷形式的计算结果与单级加荷下的结果 吻合较好，因此使用多级等速加荷形式下的一维非线性固结解析解计算实际工程 中多级加荷下土体沉降、超静孔隙水压力是准确可靠的。 持承授憝理戟土琏基墨鳝淀簿与稳定控裁研究 圈2 3 a 多级加荷退化示意冒 s 毒 魁 幄 醑23 b 单级加荷示意图 圈2 4 地表沉降计冀比较验诚躅2 5 超静扎压计算( 5 m 深度她) 比较验证 2 4 本章小结 本章主要蒸予落瘴狂等( ) 懿解辑瑷论推导了多级等遴燕蕊下雏菲线 性固结理论解析解，给出了多级等速加荷解析解的通戏。为验证解析解的正确性， 文中分别飙理论公式退纯和实际冀剿的比较计算嚣方嚣进行骏诞，验谜约结果说 明利用推导的解析解计冀沉降、孑乙压值是合理准确的。 _ 一 歹 要避滓柽灏 浙江大学弼4 士学位论文第三章排水板堆载j 煎压设计及监测李振2 0 0 6 年5 月 第三章排水板堆载预压设计及监测 3 1 正程概况 舟涵国家石潼罐备墓辘往予浙江省痔出帝番由瑟南部，露邻东海，簿区占建 面积1 3 7 公顷，设计总库容5 0 0 万立方米，油罐共9 组，每组油罐最多6 座，油 罐壹经8 e 难，嵩2 l ，g m ，事个油罐储耋迭l o 万立方米，尼鹜3 。l 。秸备蓑燃工疆 场区地簇大部分为软土，土质差且烨度变化大，基岩朦起伏较大，工程地质条件 复杂，加之国内在1 0 万立方米油罐设计方面的工程经验较少，使得岙山国家石 油储备蕊遣工程溺区的油罐建造难整增大。 爨3 舟山强家石油储备基地乎蘸匿 根据初步设计。舟山围家石油储备基地z 程场区将进行大面积回填，填土高 度达3 m 以上。在填荷载作用下，软土将发生排水围结，地袭产生大的沉降， 该沉降将会对基蛾建设与藏常运营带来严重影响。在建设及使用进程中需覆点考 虑的一个问题是如何采用适当的方法和措施进行处理以减少沉降并满足溉常使 用要求。理论帮工程实黢表骧，在较遣基串竣嚣一是数量的骖舞、塑辩籍求叛 等竖向排水体将加快地基土的排水嘲结，进而提高地基的稳定性，在预压期内消 除地基的大部分漉降。 3 1 1 场地工程地质概况 场琏痣上帮主屡班粉囊糖主尧圭，中部淤糖凄糙主窝精为主，下鄂为粉震 辩瘩羲娃璞辕土地基嚣缝攘拜与稳定撩嘲醑究 牯必粗粒砂或碎石；熬岩晶屑潞结凝灰崧按其分化程度可分为强分化层和中分 忧屡。场地地下水属潜浓类垂，遗下承莅蠼深兔0 1 5 m 。掇据地基者土的成圆、 岩性特征、埋藏分布条件及物理力学性质，结合静力触探曲线，将勘搛深度以浅 遣基主捌分为7 个工稳遮痰层，l 拿亚屡，见表3 1 。靛表3 1 鼍翔，繁2 爱戳 上的粉质粘土和淤泥质粉质粘土魑软塑、流塑，具有高压缩性，土质较为软弱风 土层变化较大，这使缛谯外部荷载悖用下，一方面地基的沉降鄹不均匀沉降较大， 难戳满足储备麓她油罐对地基变形的要求，另一方磷大的雅鬣会使地罄破坏，必 去稳定性。因此，为使建设顺利。地基的绝对沉降和不均匀沉降满足磁常使用要 求，霄必要采敬一定豹遗基整理措施。 3 1 2 试验区设计概况 试验区位予九号罐缀西侧，肇长方形状，该试验区面积为1 4 1 7 x 7 8 2 m 2 。壤 土六米，加荷按分级加载方式进行。堆载速率根据每日观测结果反馈调整，堆载 镩纛麓边赛援籀场建媾况灞整为1 2 1 7 x 6 9 ，7m z ，壤裁彝鸯然放坡。 f 1 1 竖向排水系统 试验区采爝塑瓣搀承扳于# 为强向排永髂，在砂魏层上按驻兰受形礴萋，排水 板间距l m ，排水板打 土体深度为2 0 m ，上端高出砂垫层2 0 c m 。 f 2 ) 水平排水系统 在整个试验区铺设5 0 c m 霉瓣中疆砂移垫层，彀边方向上设置两蠢售淘，冀 距离各自外边界均为4 9 m ，短边方向上设麓一条盲沟。 试验区场媳备晷携理力学撵标冕表3 1 ，试验嚣平瑟毒嚣望见爨3 2 ，典型 地质剖面见图3 _ 3 。 翻3 2 试验暇平亟图 删剽州g 隧葵刊叮 盎鞲q 艋醛 匦述& 回毯u 拦姆掣捌【寸 垲器帕瓤 裂捌瓣籁 剥掣靼籁寸 剥鹾酋 攥哇 高篮丑u 卿罢蜊时 h 巢丑悯0 怅删划、 如* 咖】 螺表馨皿 叫毗 g n 心崎一 寸口 一n n o 一寸 ” 乱一o ”o o 寸卜l | n n n 咕。寸 n 卜啦o 卜凸 寸卜一 n o n _ 【甘n 乱卜卜呐 n 一 寸o n o o n 西n 咕 n o n o 乱n 一 卜一一 崞n n 心寸o n 嶂凸 n 卜 n 昏一 乱乱n 与鲁一 冀n q 宝 o * n 寸 n 寸。 口_ o 口一 t n 一 寸n 寸 譬o 夏 茸n 一乱一 吨o n 卜心心n n 一一 心一一 n n 乱 卜o o o 一n o 卜一 西寸 寸n n 【| 卜乱 心卜h 卜卜一 呐寸甘 害g菩扎扩 o 口一 0 i c 刊舞蜂豁n e 。q占”h 书摇 一o 。口口苫tn 州舞 号崞g i n 呐 c _ 荨 葛t 葛。 = 。 小一 寸翟 一n 寸 9 8 。 口 n t n 卜乱一 曲n 掣 。i9v占n竹 | f 勰 。a 葛 竹罟 高一 。8 n n n 驾。 吼o吣。h葛n 。口寸 葛n 一 。母a 8 一 峙= 暑寸 一 g。_。嚣 = f 撂_ 3甙s。一一。窖。d摹。苫高。导：d。孑。童。一。s。盆茹。 。譬苫。菇酗骐 。话拿。瓮。一。嚣。一掣“器。簧：一：鬲。蓉。蕞一。承。譬“篡暑。 昌，曷。融攀画 n n 卜 o n i | n n 咕 n 1 o 一一一 o 岛一 小乱n 乱寸o n 一_ 【 n 寸一 n o n 寸甘n n o o _ 【 o o o n 卜n o 乱一 n 口n 一l | _ 【 卜心寸寸 乱n 竹n 峙n o 寸n n n n ”o n i 心o n n o t ，心一 o n 一 寸n ”刊o _ 【 甘昏 寸卜n i | 西o n o d o o o not一00一i| 器s 书舞峰弈- 口d ：i d 曼 山_ d 自 i 。 e 屯一 日 喜三 k 曼 辎仆+ 鞲罐r 艋 蜜璀姆固 婚 出 摹 基 基 rm至基 蜂靼蟮器犁避 蜂颦峰掣扑r 蜷孵蜒蛆酎雾 簿娜叫弧 蜷靶世掣扑r尉霉馘州轼赵恬求噬刊凶掣怄ic懈 正n廿崞。昌鞲卅 察颦趟士喵出嚼蟠磐鞯*鞋料戢 烈皋掣扑书甚扑k埘捂 卧倒 * 1 i i | l 嘭 肇 盖 。 ； ； e _ _ _ _ = = = = j _ _ _ _ t = = = = | _ _ _ _ t 2 = = = - _ _ _ _ e = = = 2 _ _ - - j ：= 。- _ = ；= = - _ _ - b ；= = = 。- _ _ j = = = = _ - _ - t = 一 5 = f i f ：f l 兰i -mo?!=88= 圃恒幂v_v匝旧磊峰霉刹球至帮罄n n 盈 引q臣_il_riiifi|l|引鼾i 妖器磊辑删嚣埽世蛙垛凰瑚鲴刊群剐掣蟮*辕 m lllllllllllll_【ll旧)_h晕il 浙江大学硕士学位论文第三章排水板堆载预压设计及监涮 李振2 0 0 6 年5 月 3 2 试验仪标埋设与布置 各测试项目及时间见表32 。 表3 ，2 监测项目仪标及时间 各仪标埋设布置见图3 4 、3 5 。 为确保各监测项目所布设的各个测点均能提供正确的测试数据，对每个观测 仪标的布置埋设均要求十分认真仔细，并及时用相应仪器进行测试，确保其能正 常工作，埋设后必须采取可靠措施加以有效保护。 ( 1 ) 地表沉降板 地表沉降板铺设在砂垫层中。沉降板应放置水平，并采取相应的保护措施。 地表沉降量采用沉降板测量，地表沉降量的大小变化情况直接反映了排水固 结法加固软土地基的效果，通过地表沉降量观测，可以获得试验区不同位置的地 表沉降与时间的关系。在试验区共布置沉降观测点1 6 个，具体位置见图34 。 ( 2 ) 分层沉降标 分层沉降标须提前钻孔并埋设，并采取相应的保护措施。 采用分层沉降标测量分层沉降量。试验区共埋设2 个分层沉降标，埋深3 0 m ， 具体布置见图3 4 。 f 3 ) 孔隙水压力计 采用振弦压力计测量不同填土加荷阶段的孔隙水压力，获得孔隙水压力随时 间的变化规律。在试验区两处分别沿深度方向埋设孔隙水压力计，共计8 个测头， 具体布置见图3 4 。 排水板处理鞍土地基圃结沉赙与稳定控制研究 ( 4 ) 土体水平艇移 测撼标尺设鬣在短桩上，标尺应放置水平。采用缎纬仪测量堆载坡脚附近土 体髑彝经移，获褥不同壤土翔蘅除蔽静主体铡离位移洛准载选缴分布情税e 试验 区共埋设土体水平位移监测点1 0 处，位置见图3 4 。 ( 5 ) 蛾下水位餐 水位管设置在堆载预压影响范围以外。设置地下水位观测并2 个，深度为 2 m ，布置见图3 4 。 强测籍营 测斜管用咀观测堆载坡脚附近土体沿深度方向的水平位移。试验区共埋设测 瓣管2 个，其深艘分别为l 溉l 窝3 5 m ，其体位置见圈3 氐图3 5 ； 在预压期间将定期进行十字板辫切试验，十字板剪切试验是一种原位测试饱 和软粘土抗剪强度的方法，它所测得的抗剪强度值，相当于天然士层试验滚度处， 在土覆援力作用下的圈结不择水抗势强度，在理论上它相当予塞内三轴不择水剪 总强度或无侧限抗压强度的一半。试验区共进行十字授剪切2 处，试验点位置见 溷3 4 。 3 3 堆载预愿设计 3 3 1 阉结度计辣 国缡凄艴诗舞是竖劳媳萋设诤审一个穰鬟要鹃蠹窑。辗撂各缀薷载下巧磊对 间的固鲒度，可推算地基土强度的增长，从而可进行各级荷载下地基的稳定性分 板，并确定攘应蛉加载计划。 ( 1 ) 骚并完全打穿受压土层 固结度普遍袭达式( 曾国熙，1 9 5 9 ) 可= l 一群口一m( 3 1 ) 式中g 、声取健视不圊排水条件而异，见装3 3 。 实簖工程中，一般软稿土层的厚度比摊水并的闯糕大得多，敞经常忽昭竖向 固结。考虑井阻和滁抹作用，饱和软粘土层固结渗流水流向竖井，再通过烃井流 商骖螫攥丽撵密联压嚣。 f 2 ) 竖井未打穿受压土屡 从搬速屡蛉鑫缝来萋，竖共如能抒穿羧个受压屡当然是有利的，但如土 层很厚簧打穿整个压缩土层实际上怒有困难的。 。厂 p 砸鞋话恒魁辫鼙g t n 亟 叫) 0 辣驿r 掣* 端 擞嫩目匠# # 璐蝶* 毫昧口蹲 马 嘴群诺q e 扑 墩冀露舞昔孽+ | l 0 叫口0 0 十 | 一 l ： 錾 罾 替封一 il 拿 i 骥i 蠡； ill 罾 | i fo i j 螋 l l “。 u l l | 一n 们i 口一ni 墨n冲啦8n攀静 霹g盘藩出隧瓣磐鼙ji瓣嘲被 戗窜彗磐书醪扑舞蕞 匝剐忙陶幂秘捌蜷革n|c圃 一* 一辽斟一 旧 一怅 i 氍宣器趟删嚣坷髅蜉辈；叵郴簧州并割崩蟮*鞋 普遍表达式 竖南捧东猫结 ( u 3 0 ) 篙 理想井 撼 水 固非理想井 西。小。静 西，小。鲁 曼丑 e 哦2 里丑 f d ? b 8 r r o n 解 f = f 。斗瓠。 端只+ 只十f 谢瘴释解 坚“誓葛砉鲁麝 霁毽想劳4 吾。景静矿意+ 番 b 珏。妒+ 祭砉务+ 鲁篡强 “ 女 廉和辫 不究垒井 c ，；q u n + ( 1 一q ) u z _一。“一 袭中c ，垂壹禽嚣绩系数( 2 矗) ； g ，径向阉结系数( c m 2 s ) ； 卜软主鼷厚度( 单露l 农时) ，双嚣捺承时，隽土层霹度戆一半( m ) ； p 井径比，n = 或氏，氐、以分别为竖井实际直径和影响赢径； 忡矗一等池n 一 k 哪弘食啪胁惫曹2 称为竖井嚣理想蘩数，其中曩反骧势匿影噙，甄、墨、j 分剃为原状、涂 抹区土和烃井渗遴系数，井径比s = 哎，以，其中吐为涂拣区直径；( 反 i 兜了涂 抹扰动影响rt = ( 墨墨一1 ) h s n 因此刍竖井采打穿整个压绵土蒜时，整个压缩层的平均瑶链度按下斌计算 u = q u 。+ ( 1 一q ) u ； ( 3 2 ) 式中可。竖并部分艨的平均阚结度，撩表3 3 中计算； 争 。一矿 堆 鲁 口 g 旦矿 司 卜 u 1 1 一u 排水板处理较土地基固结沉降与稳定控制研究 西：竖井以下部分土层的平均固结度，按单向固结理论计算。 q - 若昔 ( 3 。3 ) h + h ， 。 式中h 竖井部分土层厚度： 日，竖井以下压缩层范围内土层厚度。 由于打设竖井，竖井底面以下土层的排水条件将得到改善，竖向排水距离将 小于h ，因此计算结果偏大，针对以上情况，谢康和( 1 9 8 7 ) 提出了改进，在计算 己，：时，取竖向排水距离为 日。= ( 1 一a q ) 日( 3 4 ) 柿一卜蹶；屏= 惫；屈= 鲁却眦。 3 3 2 加荷计划设计 制订加荷计划参考图3 6 。具体设计步骤如下 ( 1 ) 采用地基天然抗剪强度计算第一级荷载丑 a 由s k e r n d t o n 的极限承载力公式得： # = 去s c u ( 1 + o ：扣+ o z 争+ 归# 2 玄5 c u ( 1 + o2 着) ( 1 + o 2 争+ r d 式中，屉= 1 1 1 5 ；c u 为不排水剪切强度；4 、口、d 分别为基础长度、 深；y 为基础下土的重度。 b 饱和软粘土中 鼻= 5 1 4 c u 五+ y d c 对长条形填土，可根据f e i l e i l i l l s 公式估算，即 日= 5 5 2 c u k 式中，世为安全系数，一般采用1 1 1 5 。 ( 2 ) 计算第一级荷载下地基强度增长值，一般采用有效应力法计算 c u l = 口( c u + q ) g qu 【世 世= s i n 妒c o s 伊y ( 1 + s i n 尹) 式中日强度折减系数，一般为0 8 - 0 9 ； ( 3 5 ) 宽度和埋 ( 3 6 ) ( 3 7 ) ( 3 8 ) ( 3 8 a ) ( 3 8 b ) 浙江大学碗士学位论文 第三章排水板堆裁j 甄压设计及艘测李振2 0 0 6 年5 月 图36 加褙计划设计流程圈 矗c 地基霾鳍增长静理论强度； a 吼荷躐引起的地基中某一点的最大主应力增量； 试建纂串菜点匏国鐾度，霹臻乎均霾缮度铽骜； 有效内摩擦角。 f 3 ) 计算第一缀蘅载作用下达到所定固结艘需要的时闻，按下式计算： ，= 刍h 志盎e 烨 ， 卢万h 而乞芝商8 。 。一 这一步计算豹嗣的在子确定第一级荷载停歇时间，亦即确定了第二级荷载开 始施加的时间。 f 4 ) 诗箅第二缀掰能藏耱豹蔫载 县= 5 5 2 q 。足 ( 3 1 0 ) 其余各级均按上述方法遴行计冀。 ( 5 ) 骏算每级荷裁作用下地基的稳定性 验冀地基稳定性一般袋鼹建筑地基处蠼技术搜藏( j g j 7 9 - 2 0 0 2 ) 雄游昭圆 弧滑动法计算。 甄= m 蝎i ( 3 - 1 1 ) 排水授处理软土地基圆结沉薛与稳定控制研究 圈3 7 为软釉土地基上一个堆载体断面，i 表示地慕部分，h 表示填土部分。 选定圆心为0 半径为月的一个圆弧滑裂面，将圆弧面以上土体分成若干睡直土 条，蚕示为第f 土条及其上作用力，主条两髑拘俸羯为忽略不诗。稳定安全系数 仍以式( 3 1 1 ) 定义。 嚣动力矩由下式计算 日 c f 埽= 胄( 1 + 五i ) i = 埘( 畔+ i ) ；s i i i q + i js i n q 】 ( 31 2 ) s 式中弼、矿。分别为士条在地基部分教填土部分的重量； 强土条底面与水平面交角。 藐潜力矩先蛾萋内弧a b 上葑盛力产生静力矩| 三 及壤载俸部分弧b e 上剪阻 力产生的力矩之和。 遗基部分的拣漫力矩盛下式诗募； 口 k = 且 c ? i + 蹦c o s q t a n 吼+ 疗s q t a n 纯】 ( 3 13 ) 式中c 、识分别为固结不排永翦内聚力、内摩擦角； 己，地基平均固结发。 上式方括号趣第一、第二项之帮为天然她萋之抗剪力，第三项为难载体萄载 引起地基固结而产生的抗剪力增量。 按搿稳定安全系数粒谤算式为 日 一 c + c o s q t a n 霞+ u c o s 吗t a l l 仉 式b 。i 一 弼+ ) ，s h q + 。s i n 嚷 e 碍。菠氏i + 7 弼1 c o s qt a n 饩】 + 1 广l 1 一 + 冁) ：虹嚷+ ；s 攮鼍 8 ( 3 1 4 ) 从上式可看出，安全系数r 和堆载体填筑重量彬，以及地基围结度u 有关。 翔不考虑建蓦静鑫绩，鼙式孛甄器s 据a 纯为零，筏秘维持设诗蕨赘求翡 数值，则可反求峨，。第一级荷载加躐结束，经过一段时间地基圈结强度提高， 便毒将y 殴u e o s 琏t 镪，一颂算避裘，拓再把此时鲍情况捧为拜始情况，重复 上述计算过程，又w 求出第二级的填土重量，依此类推即可求得燎大的填筑高度 和施工进度。选用不同圆心，不同半径r 的圆弧，按上式重复计算，直至找到最 小安全系数静图嚣。 浙江大学硕士学位论文第三章排水板堆载预压设计及监测 李拓2 0 0 6 年5 月 根据设计步骤初步制订了加荷计划，见表34 、图3 8 。 图3 7 滑弧随深度增加的稳定分析图 表3 4 建议分级加载计划表 图3 8 加载计划图 3 8 一 ；恻恒 排水械处理软土地基固结沉降坷稳定控制研究 3 4 监铡成采介绍 奉谈整测时阊麸2 5 华4 男2 l 器至2 0 强年l 胄3 窭，袋场测试爨容及各 个测试项目的监测时间见袭3 1 。 根掇实测结果的反馈调整后的实际加载如图3 ，9 。 实簖蕊荷计翔比设计期荷计戈挝髓了3 0 天完成，计捌根据实际观测数据反 馈由原来计划之七级加荷改为六级加荷，其中每一级荷载也有相应的调整，具体 体现在持蕊对阕熬缭短，鹫孛浅线部分为理谂诗雾热载诗划，露安线部分刘戈实 际加载计划。 图3 9 盛际加荷计划圈 3 4 1 沉降时间发展规律 潺辫鼹测垂4 莠2 3 爨超，冬级壤载进行中，坶鸯沉簿教遴受不羁程度酸嚣 或者丢失，这些都对沉降观测造成了一定影响。其中1 l ”1 6 号沉降板因南面场地 堆载预压发生较大隆起，为保证观翘擞据的准确性，于9 胃2 2 髓停止观测- 以 下西幅鹫中，位移发展均为负值，郎土伟向下沉降，正德表示向上隆起。黼3 1 0 为1 1 6 号沉降板累计沉降随时间发展图，图中i 1 0 号沉降板沉降发展明熙快于 l j 1 6 号溅降援，簿缀如蕊麓鸯套鞠爨较大淀辫发生，显淹羞堆麓熬壤栩，发生 较大沉降值的时间明显滞后于堆载时间：图3 1 0 、图3 1 1 中g s l 5 、g s l 6 均有 体隆起发生。在簸蜃一级女l 裁停载瑶期，沉降曲线趋缓，丽l l 1 6 号沉黪扳流 降曲线变化不太，始终比较平缓。图3 1 2 为横断面上的沉降曲线对比，该区面 为东西向中心断面，5 、6 、7 号沉降掇沉降发展都比较迅速。6 、7 号沉降曲线比 较一蘩，6 号沉洚鞘大于7 母发震。黉3 。1 3 为中心断面溉簿发震魏线静另一秘表 浙江大学碰士学位论文第三章排水扳堆载撷压设计及j | 菹测李振2 0 0 6 年5 月 示方法，不同时间点不同点位的沉降增量对比，其中3 、6 、9 弩沉降增量较快 形成“驼峰”形。 # # h * i l i i # 3 # l h 挺撵：删端辩埭 酣伺珈 图3 1 0 g s l g s 】6 沉降时阔曲线图 ：熏心 4 2 “”“描胪“” r r - ， 0 4 嗡聚碧耀 ；淤 ”鋈澎8 2 “”“8 4 图3i 1 中心断面沉降时间曲线圈 f 黧曩 黧冀 沉隧7 螂n 截面盘壹范嘲 辫3 。1 2 攘赞嚣沉降对鬻夔线嚣 蜜3 ，3 琴霹睁藕串心断爱淀降发爨麓律嚣 3 4 2 分层沉降时间发展规律 圈3 1 4 、圈3 5 为d s l 、d s 2 备磁环观测豹沉障溜深度茇溪规律，从两鞠 比较看同处于排水扳区的点，由于d s 2 处于堆载中心，其沉降发展明显大于d s l ， 至9 胃i 5 鑫，4 毽处瀛簿簸夫，0 s 2 为l 强5 # 髓，d s 势2 0 妇，难载器建基 = 匕明显固结加速；而2 0 m 以下，即排水板未处理区沉降值，d s 2 为3 5 9 m m ，占 总沉降2 8 9 ，d s l 为9 5 m 搬，占总沉降4 63 ，计算2 0 米至4 0 米附加应力面 积占总附加应力西积比街，见表3 5 ，可以看出堆载区摊水板处壤区沉降发展加 速，即固缩更快：同时可以看到未处理区沉降仍然偏犬，尤其是1 2 m 以下处沉 辫捶；丈，这可能与摊承扳捧采效暴、赫拳菝封播瀑度、主毒搴受嚣状况等誊关系。 图3 1 6 为d s 2 中几个点位的沉降时闭发展规律，接近地表处的点位沉降发展明 最快予远褒缝表鲍赢链。 排水税处理较土地基固结沉降琦稳定控制研究 圈3 。1 4d s l 各种间沉降沿深度发展豳髑3 1 5d s 2 各时间沉降沿深度发展图 7 6 辫 枷 聊 o i 0 一l * - 辩 m 蛙 瑚 呻。0 l 一1 1 0 0 7 蕊! 三曼、孓1 4 2 趔 挺 o 喈 _ 。“8鸵” 襄薪嚣蚺“2 ”。1 。”4 图3 1 6d s 2 若干分层沉降随时间发展规律图 3 。4 。3 窳平蹙移瓣阑发曩蔑椽 地表水平位移观测点h 1 坩1 0 ，下列图中位移负值裘示水平位移向外发展， 帮囊毒落发震，霜正蓬烈表暴囊内收缩。圭予位移褒测不凌点子5 胃2 5 豳莲破 坏，观测停止，直到7 月1 5 日恢复观测，故数据分两部分统计。 图3 ，1 7 为4 月2 6 匠至5 月2 5 殴观测累计水平位穆睫时闻发展圈；灏3 1 8 为7 胃】5 目至9 月6 日蕊渊累计永平位移随时闻发展鞠。由图可知堆载时和堆 载结束后几天内，位移不断向外发展，且位移值较大，其中图3 1 7 中h 6 点在5 篾1 9 墨溺褥西弱离位移达到5 。0 5 “n ，图3 1 s 串 壬6 点在8 胃9 鬟涎簿鑫侄l 商建 移达到6 7 8 m m ，h 9 点在8 月2 5 目测得日侧向位移达到6 5 n h n ：停载期间土体 起步 铡位移逐灏戆缓，稳定 时闻与穗裁大小有密翅关系，睫藿蜷巍增加，稳定时 浙江大学瑚士学位论文第三章排水板堆载鞭压设计及监测李振2 0 0 6 年5 月 闻逐渐燮长；停载后期土俅出现内缩。 。7 ”* 0， 嚎：彩 h # 口 ，o 1 0 ， 篇b 艚即r 、：，m 屯氏 勺o 莎，：燃：产“。一_ t m h7 m h9 妙 国搿冬汐 ：。，强弛墨，。臻墨嚣t ? 图3 1 7 水平位移随时间发展曲线图圈3 1 8 水平位移随时间发展曲线图 3 。4 。4 魏骧承压力融阉爱麓藏律 观测点u 1 u 4 位于堆载坡趾处。u 5 - u 8 位于堆载中心处。圈3 1